ES2298625T3 - Procedimiento y dispositivo para el recubrimiento por inmersion en baño fundido de una barra de metal. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una barra (1) de metal, especialmente de una banda de acero, en el que la barra (1) de metal se hace pasar al menos por secciones de manera vertical a través de un recipiente (3) que aloja el metal (2) de recubrimiento fundido con una velocidad (v) de transporte predeterminada, caracterizado porque la velocidad (v) de transporte de la barra (1) de metal a través del recipiente (3) se mantiene en gran parte constante y porque el tiempo (t) de permanencia de la barra (1) de metal en el metal (2) de recubrimiento fundido se predetermina mediante el control o la regulación de la altura (h) de la situación del nivel del metal (2) de recubrimiento fundido en el recipiente (3), haciéndose pasar la barra (1) de metal exclusivamente de manera vertical a través del metal (2) de recubrimiento fundido y a través de un canal (4) de guía conectado aguas arriba del recipiente (3) y generándose en la zona del canal (4) de guía un campo electromagnético mediante al menos dos inductores (5) dispuestos en ambos lados de la barra (1) de metal para retener el metal (2) de recubrimiento en el recipiente (3).
Description
Procedimiento y dispositivo para el
recubrimiento por inmersión en baño fundido de una barra de
metal.
La invención se refiere a un procedimiento para
el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una barra de
metal, especialmente de una banda de acero, en el que la barra de
metal se hace pasar al menos por secciones de manera vertical a
través de un recipiente que aloja el metal de recubrimiento fundido
con una velocidad de transporte predeterminada. Además la invención
se refiere a un dispositivo para el recubrimiento por inmersión en
baño fundido de una barra de metal.
Las instalaciones de recubrimiento por inmersión
en baño de metal clásicas para bandas de metal presentan una parte
que requiere mucho mantenimiento, concretamente el contenedor de
recubrimiento con el equipo que se encuentra en el mismo. Las
superficies de las bandas de metal que van a recubrirse deben
limpiarse antes del recubrimiento de restos de óxido y activarse
para la unión con el metal de recubrimiento. Por este motivo las
superficies de banda se tratan antes del recubrimiento en procesos
térmicos en una atmósfera reductora. Debido a que las capas de
óxido se eliminan previamente de manera química o abrasiva, las
superficies se activan con el proceso térmico reductor de tal modo
que tras el proceso térmico se encuentran de manera metálicamente
pura.
Sin embargo, con la activación de la superficie
de banda aumenta la afinidad de estas superficies de banda por el
oxígeno del aire circundante. Para evitar que el oxígeno del aire
pueda volver a llegar a las superficies de banda antes del proceso
de recubrimiento se introducen las bandas en un conducto de
inmersión desde arriba en el baño de recubrimiento por inmersión.
Debido a que el metal de recubrimiento se encuentra en forma líquida
y se desea utilizar la gravitación junto con dispositivos de
eliminación por soplado para el ajuste del grosor de recubrimiento,
aunque los procesos siguientes impiden un contacto con la banda
hasta la solidificación completa del metal de recubrimiento, la
banda debe desviarse en el contenedor de recubrimiento en dirección
perpendicular. Esto se realiza con un rodillo que se mueve en el
metal líquido. Debido al metal de recubrimiento líquido este
rodillo está sujeto a un desgaste elevado y es la causa de paradas y
por tanto de fallos en el funcionamiento de producción.
Debido a los grosores de revestimiento reducidos
deseados del metal de recubrimiento, que pueden oscilar en el orden
de micrómetros, se presentan exigencias elevadas con respecto a la
calidad de la superficie de banda. Esto significa que también las
superficies de los rodillos conductores de bandas deben ser de
calidad elevada. En general, imperfecciones en estas superficies
llevan a daños en la superficie de banda. Esto es otra causa para
paradas frecuentes de la instalación.
Para evitar los problemas relacionados con los
rodillos que se mueven en el metal de recubrimiento líquido ha
habido enfoques para utilizar un contenedor de recubrimiento abierto
por debajo que presenta en su zona inferior un canal de guía para
el paso de banda vertical hacia arriba y para utilizar para la
obturación un cierre electromagnético. Se trata a este respecto de
inductores electromagnéticos que funcionan con campos alternos o
campos progresivos electromagnéticos de retroceso, de bombeo o de
constricción que obturan el recipiente de recubrimiento por
debajo.
Una solución tal se conoce por ejemplo por el
documento EP 0 673 444 B1. La solución según el documento WO
96/03533 o aquélla según el documento JP 5086446 utiliza también un
cierre electromagnético para la obturación del contenedor de
recubrimiento por debajo.
Por el documento DE 42 08 578 A1 se conoce
igualmente una instalación de recubrimiento por inmersión en baño
fundido con cierre electromagnético. Para una duración de
permanencia de la barra de metal en el metal de recubrimiento que
puede controlarse de manera independiente de la velocidad de paso de
la barra de metal se prevé en este caso que durante el paso de la
barra de metal el material de revestimiento fundido se mantiene en
un movimiento dirigido contra la superficie de la barra de metal y
se hace circular de manera hermética al aire.
Todas las soluciones mencionadas están
destinadas a este respecto a pretender una altura del nivel
predeterminada del metal de recubrimiento en el recipiente de
recubrimiento. Por regla general se recurre a la velocidad de paso
de la barra de metal a través del baño de recubrimiento como
parámetro de influencia fundamental con respecto al tipo y la
calidad del recubrimiento por inmersión en baño fundido. Aparte de
la solución dada a conocer en el documento DE 42 08 578 A1, en la
mayoría de los casos no existe además ninguna posibilidad de
influir activamente en el proceso de recubrimiento por inmersión en
baño fundido. Es decir, el tiempo de permanencia de la barra de
metal en el medio de recubrimiento se modifica en procedimientos de
recubrimiento por inmersión en baño fundido de manera dinámica en
la mayoría de los casos mediante la velocidad de paso de la barra
de metal a través del recipiente de recubrimiento, dado que el nivel
del baño de recubrimiento puede reducirse sólo de manera muy lenta
al arrastrar recubrimiento la barra de metal. El nivel del baño de
recubrimiento no puede utilizarse tampoco por tanto en este sentido
como accionador dinámico para el ajuste de características de
calidad.
Procedimientos para el recubrimiento de una
banda portadora con silicona para células solares o para
aplicaciones de semiconductores se conocen por el documento US
4.577.588 y por el documento US 4.762.687.
Procedimientos de recubrimiento por inmersión en
baño fundido y dispositivos correspondientes, que utilizan un
cierre electromagnético en la zona de base del contenedor de
recubrimiento, se conocen además por el documento EP 0 803 586 A1,
el documento US 5.665.437 y por el documento DE 101 60 949 A1.
La invención se basa por tanto en el objetivo de
crear un procedimiento y un dispositivo correspondiente para el
recubrimiento por inmersión en baño fundido de una barra de metal
con el que es posible realizar una influencia eficaz de los
parámetros del recubrimiento por inmersión en baño fundido sin
modificar necesariamente la velocidad de paso de la barra de metal
a través del metal de recubrimiento fundido.
La solución de este objetivo mediante la
invención está caracterizada según el procedimiento porque la
velocidad de transporte de la barra de metal a través del
recipiente se mantiene en gran parte constante y porque se
predetermina el tiempo de permanencia de la barra de metal en el
metal de recubrimiento fundido mediante el control o la regulación
de la altura de la situación del nivel del metal de recubrimiento
fundido en el recipiente, haciéndose pasar la barra de metal
exclusivamente de manera vertical a través del metal de
recubrimiento fundido y a través de un canal de guía conectado
aguas arriba del recipiente y generándose para retener el metal de
recubrimiento en el recipiente en la zona del canal de guía un campo
electromagnético mediante al menos dos inductores dispuestos en
ambos lados de la barra de metal.
El concepto de la invención está destinado por
tanto a recurrirse a la altura de la situación del nivel del metal
de recubrimiento fundido en el recipiente de recubrimiento para la
influencia controlada de parámetros que influyen en la calidad del
proceso de recubrimiento por inmersión en baño fundido. Mediante
este modo de proceder es posible influir en la calidad de
recubrimiento sin que deba variarse la velocidad de transporte de
la barra de metal a través del dispositivo de recubrimiento.
A este respecto se utiliza el procedimiento CVGL
(Continuous Vertical Galvanizing Line, línea de galvanización
vertical continua) con cierre electromagnético de la base.
El dispositivo según la invención para el
recubrimiento por inmersión en baño fundido de una barra de metal,
en el que la barra de metal pasa al menos por secciones de manera
vertical a través del recipiente que aloja el metal de
recubrimiento fundido, está caracterizado por medios para el control
o la regulación de la altura de la situación del nivel del metal de
recubrimiento fundido en el recipiente en función de un tiempo de
permanencia predeterminado de la barra de metal en el metal de
recubrimiento fundido, presentando los medios medios de medición
para la medición de la situación del nivel del metal de
recubrimiento fundido en el recipiente y medios para influir en la
situación del nivel, que están en contacto con un dispositivo de
control o regulación, y presentando el dispositivo un canal de guía
conectado aguas arriba del recipiente así como al menos dos
inductores dispuestos en ambos lados de la barra de metal en la zona
del canal de guía para generar un campo electromagnético para
retener el metal de recubrimiento en el recipiente.
Además puede preverse que los medios para
influir en la situación del nivel del metal de recubrimiento fundido
presenten una salida para descargar metal de recubrimiento fundido
del recipiente en un contenedor colector así como una bomba para
transportar metal de recubrimiento fundido desde el contenedor
colector al recipiente. A este respecto el contenedor colector está
dispuesto preferiblemente por debajo del recipiente.
Para una influencia lo más eficaz y rápida
posible de la situación del nivel del metal de recubrimiento fundido
en el recipiente, ha resultado ventajoso que la capacidad
volumétrica del recipiente sea un múltiplo de veces menor que
aquélla del contenedor colector; a este respecto está previsto
especialmente que la capacidad volumétrica del recipiente ascienda
a entre el 5 y el 20% de aquélla del contenedor colector.
En el dibujo está representado un ejemplo de
realización de la invención. La única figura muestra de manera
esquemática un dispositivo de recubrimiento por inmersión en baño
fundido con una barra de metal guiada a través del mismo.
El dispositivo presenta un recipiente 3 que está
lleno de metal 2 de recubrimiento fundido. Con respecto a éste
puede tratarse por ejemplo de cinc o aluminio. La barra 1 de metal
que va a recubrirse en forma de una banda de acero pasa por el
recipiente 3 en la dirección R de transporte de manera vertical
hacia arriba con una velocidad v de transporte predeterminada y
mantenida constante en el proceso.
Debe señalarse en este punto que básicamente
también es posible que la barra 1 de metal pase por el recipiente 3
desde arriba hacia abajo.
Para el paso de la barra 1 de metal a través del
recipiente 3 éste está abierto en la zona de la base; en la misma
se encuentra un canal 4 de guía. Para que el metal 2 de
recubrimiento fundido no pueda salir a través del canal 4 de guía
hacia abajo se encuentran en ambos lados de la barra 1 de metal dos
inductores 5 electromagnéticos que generan un campo magnético que
produce fuerzas volumétricas en el metal líquido, que actúan contra
la fuerza de la gravedad del metal 2 de recubrimiento y obturan de
este modo el canal 4 de guía hacia abajo.
En el caso de los inductores 5 se trata de dos
inductores de campo alterno o de campo progresivo dispuestos de
manera opuesta que se hacen funcionar en el intervalo de frecuencia
de 2 Hz a 10 kHz y que establecen un campo electromagnético
transversal perpendicular a la dirección R de transporte. El
intervalo de frecuencia preferido para sistemas monofásicos
(inductores de campo alterno) se encuentra entre 2 kHz y 10 kHz,
aquél para sistemas polifásicos (por ejemplo inductores de campo
progresivo) entre 2 Hz y 2 kHz.
En el caso del dispositivo de recubrimiento por
inmersión en baño fundido propuesto previamente, se influye a
través de medios adecuados de manera activa sobre la situación h del
nivel del metal 2 de recubrimiento fundido en el recipiente 3 y se
recurre a la misma de manera controlada para influir en los
parámetros de proceso y de este modo en la calidad del
recubrimiento.
A este respecto están previstos medios 6 para el
control o la regulación de la altura h de la situación del nivel,
debiendo deducirse de la figura que la situación h del nivel puede
oscilar en amplios límites entre una situación h_{\text{mín}}
mínima del nivel y una situación h_{máx} máxima del nivel.
A través de la altura h actual de la situación
del nivel en el recipiente 3, así como de la velocidad v de
transporte de la barra 1 de metal, se deduce el tiempo t de
permanencia de la barra 1 de metal en el metal 2 de recubrimiento;
del mismo se deducen a su vez parámetros de influencia importantes
para el proceso de recubrimiento por inmersión en baño fundido.
Los medios 6 para el control o la regulación de
la altura h de la situación del nivel consisten en primer lugar en
un medio 7 de medición, con el que puede medirse la situación h
actual del nivel. El valor medido por el medio 7 de medición se
conduce a un dispositivo 10 de control o regulación. Éste obtiene
también el valor deseado del tiempo t de permanencia de la barra 1
de metal en el metal 2 de recubrimiento. El dispositivo 10 de
control o regulación puede influir en los medios 8, 9 para influir
en la situación h del nivel, concretamente en una salida 8, con la
que puede descargarse metal 2 de recubrimiento fundido del
recipiente 3, así como en una bomba 9 con regulación del número de
revoluciones con la que puede bombearse metal 2 de recubrimiento al
recipiente 3. Mediante una influencia correspondiente en la entrada
o salida de metal 2 de recubrimiento en el o del recipiente 3 puede
mantenerse de manera controlada o regulada la situación h del nivel
deseada o necesaria mediante el dispositivo 10 de control o
regulación.
Es especialmente ventajoso, cuando a este
respecto, está dispuesto un contenedor 11 colector por debajo del
recipiente 3. Tal como puede observarse en el ejemplo de
realización, una conducción 12 tubular une la salida 8 con el
contenedor 11 colector. De manera similar está prevista una
conducción 13 tubular en la que está dispuesta la bomba con la que
puede bombearse metal 2 de recubrimiento desde el contenedor 11
colector al recipiente 3.
El nivel del baño de recubrimiento se ajusta y
se regula por tanto de manera dinámica a través de la salida 8 y la
bomba 9. De este modo es posible utilizar la situación h del nivel
como magnitud de ajuste para la regulación de la calidad de la
barra 1 de metal recubierta.
Mediante una modificación controlada del nivel h
del baño de recubrimiento se ajustan o regulan posteriormente
características de calidad de la barra 1 de metal presente de manera
cubierta por detrás del dispositivo de recubrimiento a través de la
modificación que va acompañada de esto del tiempo t de permanencia
de la barra 1 de metal en el metal 2 de recubrimiento a una
velocidad v de transporte constante.
- 1
- Barra de metal (banda de acero)
- 2
- Metal de recubrimiento
- 3
- Recipiente
- 4
- Canal de guía
- 5
- Inductor
- 6
- Medios para el control o la regulación de la altura de la situación del nivel
- 7
- Medios de medición para la medición de la situación del nivel
- 8
- Medios para influir en la situación del nivel, salida
- 9
- Medios para influir en la situación del nivel, bomba
- 10
- Dispositivo de control o regulación
- 11
- Contenedor colector
- 12
- Conducción tubular
- 13
- Conducción tubular
- v
- Velocidad de transporte
- t
- Tiempo de permanencia
- h
- Situación del nivel del metal de recubrimiento fundido en el recipiente
- h_{\text{mín}}
- Situación mínima del nivel
- h_{máx}
- Situación máxima del nivel
- R
- Dirección de transporte
Claims (6)
1. Procedimiento para el recubrimiento por
inmersión en baño fundido de una barra (1) de metal, especialmente
de una banda de acero, en el que la barra (1) de metal se hace pasar
al menos por secciones de manera vertical a través de un recipiente
(3) que aloja el metal (2) de recubrimiento fundido con una
velocidad (v) de transporte predeterminada, caracterizado
porque la velocidad (v) de transporte de la barra (1) de metal a
través del recipiente (3) se mantiene en gran parte constante y
porque el tiempo (t) de permanencia de la barra (1) de metal en el
metal (2) de recubrimiento fundido se predetermina mediante el
control o la regulación de la altura (h) de la situación del nivel
del metal (2) de recubrimiento fundido en el recipiente (3),
haciéndose pasar la barra (1) de metal exclusivamente de manera
vertical a través del metal (2) de recubrimiento fundido y a través
de un canal (4) de guía conectado aguas arriba del recipiente (3) y
generándose en la zona del canal (4) de guía un campo
electromagnético mediante al menos dos inductores (5) dispuestos en
ambos lados de la barra (1) de metal para retener el metal (2) de
recubrimiento en el recipiente (3).
2. Dispositivo para el recubrimiento por
inmersión en baño fundido de una barra (1) de metal, especialmente
de una banda de acero, en el que la barra (1) de metal se hace pasar
al menos por secciones de manera vertical a través de un recipiente
(3) que aloja el metal (2) de recubrimiento fundido,
caracterizado por medios (6) para el control o la regulación
de la altura (h) de la situación del nivel del metal (2) de
recubrimiento fundido en el recipiente (3) en función de un tiempo
(t) de permanencia predeterminado de la barra (1) de metal en el
metal (2) de recubrimiento fundido, presentando los medios (6)
medios (7) de medición para la medición de la situación (h) del
nivel del metal (2) de recubrimiento fundido en el recipiente (3) y
medios (8, 9) para influir en la situación (h) del nivel que están
en contacto con un dispositivo (10) de control o regulación, y
presentando el dispositivo un canal (4) de guía conectado aguas
arriba del recipiente (3) así como al menos dos inductores (5)
dispuestos en ambos lados de la barra (1) de metal en la zona del
canal (4) de guía para generar un campo electromagnético para
retener el metal (2) de recubrimiento en el recipiente (3).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque los medios (8, 9) para influir en la
situación (h) del nivel del metal (2) de recubrimiento fundido
presentan una salida (8) para descargar metal (2) de recubrimiento
fundido del recipiente (3) a un contenedor (11) colector así como
una bomba (9) para transportar metal (2) de recubrimiento fundido
desde el contenedor (11) colector al recipiente (3).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el contenedor (11) colector está
dispuesto por debajo del recipiente (3).
5. Dispositivo según la reivindicación 3 o 4,
caracterizado porque la capacidad volumétrica del recipiente
(3) es un múltiplo de veces menor que la capacidad volumétrica del
contenedor (11) colector.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la capacidad volumétrica del recipiente
(3) asciende a entre el 5 y el 20% de la capacidad volumétrica del
contenedor (11) colector.
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