ES2558111T3

ES2558111T3 - Método y dispositivo de tratamiento de productos metálicos continuos o discretos

Info

Publication number: ES2558111T3
Application number: ES11766234.6T
Authority: ES
Inventors: Rudiger Eichler; Anders Engbom
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2016-02-02
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: BR112012023766A2; EP2556317B1; EP2556317A1; EP2556317A4; KR20130092958A; CN102822613A; SE534718C2; SE1050329A1; WO2011126427A1; CN102822613B; PL2556317T3; US20130152650A1

Abstract

Método para calentar un producto metálico alargado continuo (110; 7), tal como una banda o una varilla, así como alternativamente una chapa discreta, que se transporta sobre un trayecto transportador (101; 14), en el que el calentamiento se efectúa en un primer lugar de calentamiento (103) utilizando al menos un quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b), más allá del cual se transporta el producto metálico (110; 7), y en el que los productos de combustión del quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) se transportan a través de al menos un canal (104) que tiene que discurrir, aislado del producto metálico (110; 7), hasta al menos un segundo lugar de calentamiento (106) que tiene que estar dispuesto a lo largo del trayecto transportador (101; 14), de modo que los productos de combustión del quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) sean obligados a incidir sobre una segunda superficie opuesta del producto metálico (110; 7) cuando este producto metálico (110; 7) pasa por el segundo lugar de calentamiento (106), caracterizado por que el quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) tiene que ser un calentador DFI (Direct Flame Impingement - incidencia de llama directa), cuya llama, durante el paso, es hecha incidir directamente contra una primera superficie del producto metálico (110; 7), y por que el canal (104) tiene que discurrir desde el sitio en el que la llama del quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) está destinada a incidir contra la primera superficie.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y dispositivo de tratamiento de productos metalicos continuos o discretos.

La presente invencion se refiere a un metodo y un dispositivo para tratar productos metalicos en forma de productos alargados continuos, tales como bandas o tiras, asf como alternativamente chapas discretas.

La DFI (Direct Flame Impingement - incidencia de llama directa) es una tecnologfa conocida en la que una llama de un quemador es hecha incidir directamente sobre la superficie de un material que se debe calentar. El calentamiento DFI tiene algunas ventajas en comparacion con otras tecnicas de calentamiento. Por ejemplo, es diffcil conseguir una alta transferencia termica durante el calentamiento en una camara de horno cuya atmosfera se calienta utilizando quemadores convencionales, tubos de radiacion o elementos de calentamiento electricos, especialmente para materiales con baja emisividad. El calentamiento por induccion puede proporcionar una mejor transferencia termica, pero, por otra parte, es sensible a la geometna del material calentado.

Por tanto, en muchos casos es deseable utilizar DFI para calentar diversos productos metalicos. En particular, esto es cierto para productos alargados continuos, tales como bandas y varillas, asf como chapas metalicas discretas, que pueden ser transportados sobre un trayecto transportador hasta mas alla de uno o varios quemadores DFI y pueden ser asf calentados con rapidez y eficiencia. Tales dispositivos se describen, entre otras, en las solicitudes de patentes suecas nos. 0502913-7 y 0702051-4.

Sin embargo, surgen problemas al utilizar DFI para calentar tales productos metalicos. En caso de que estos sean relativamente delgados, la conduccion de calor a lo largo del producto sera limitada, dando lugar a diferencias de temperatura.

En el caso opuesto, con bandas o chapas relativamente gruesas, se corre el riesgo de un sobrecalentamiento de la superficie del material antes de que el nucleo del material haya tenido tiempo de alcanzar la temperatura final deseada. Esto se resuelve convencionalmente utilizando, por ejemplo, un calentamiento DFI pulsado que se describe, a modo de ejemplo, en la solicitud de patente sueca no. 0600813-0. Sin embargo, esto es caro en el caso de una banda o chapas que se esten transportando continuamente a lo largo de un trayecto transportador, ya que se requieren varios quemadores DFI dispuestos uno tras otro.

Estos problemas existen en particular cuando se fabrican chapas de ciertos tipos de aceros de alta resistencia a la traccion, por ejemplo para uso en la fabricacion de coches, en los que se imponen altas demandas a la resistencia en combinacion con un bajo peso, es decir, estructuras delgadas y una proteccion eficiente contra la corrosion con buena adhesividad para barnices.

La galvanizacion convencional utilizando zinc trabaja mal en estos casos debido a lfmites de grano para la aleacion de zinc resultante que se traducen en problemas de fragilidad en la chapa metalica. Por el contrario, tales chapas se someten frecuentemente a un tratamiento anticorrosion utilizando un proceso similar, en el que la chapa se reviste con una capa de aluminio, se calienta hasta la temperatura de recocido y se trata con calor de modo que la capa de aluminio se alee parcialmente con el material de acero. Para conseguir propiedades deseadas del material, es importante que la chapa se enfne despues rapidamente en un paso de enfriamiento bajo prensado, con lo que la chapa obtiene tambien su forma deseada.

Utilizando este proceso, se pueden conseguir eficientemente propiedades de superficie y de material, resistencia a la corrosion y una forma deseada. Sin embargo, el calentamiento hasta la temperatura de recocido lleva mucho tiempo, a menudo mas de 5 minutos, razon por la cual el calentamiento es un cuello de botella para el escalado del proceso hacia arriba. Normalmente, el paso de tratamiento con calor lleva aproximadamente 1-2 minutos, lo que es necesario para conseguir una accion de aleacion suficiente.

Se ha demostrado que es diffcil acortar el tiempo de calentamiento debido a las propiedades especiales del material de la chapa de acero revestido de aluminio. El aluminio tiene un factor de emision muy bajo (mas bajo que el del zinc), lo que da como resultado una transferencia limitada de calor al material. La geometna frecuentemente complicada de las presentes chapas de acero hace que sea problematico el calentamiento por induccion. El calentamiento por contacto directo es tambien problematico, ya que la capa de la superficie se fundira durante el calentamiento. Por tanto, hoy en dfa se utilizan muy frecuentemente hornos calentados por tubos de radiacion o elementos de calor electrico para los pasos de calentamiento y de tratamiento con calor.

Para evitar la penetracion de hidrogeno, dando como resultado propiedades deterioradas del material, se utilizan convencionalmente atmosferas exentas de hidrogeno, tal como atmosferas de nitrogeno o de aire secado. Esta demanda, en combinacion con el riesgo de sobrecalentamiento de la superficie del material, ha hecho hasta ahora que el calentamiento DFI no sea util en esta aplicacion.

La presente invencion resuelve los problemas anteriormente descritos.

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As^ la presente invencion se refiere a un metodo para calentar un producto metalico alargado continuo, tal como una banda o una varilla, asf como alternativamente una chapa discreta, que se transporta sobre un trayecto transportador, en el que el calentamiento tiene lugar en un primer lugar de calentamiento utilizando al menos un quemador, mas alla del cual se transporta el producto, y en el que los productos de combustion procedentes del quemador son transportados a traves de al menos un canal que tiene que discurrir, aislado del producto metalico, hasta al menos un segundo lugar de calentamiento que tiene que estar dispuesto a lo largo del trayecto transportador, de modo que los productos de combustion procedentes del quemador sean obligados a incidir sobre una segunda superficie opuesta del producto metalico cuando este producto metalico pasa por el segundo lugar de calentamiento, y se caracteriza por que el quemador tiene que ser un quemador DFI (incidencia de llama directa) cuya llama, durante el paso, es hecha incidir directamente contra una primera superficie del producto metalico, y por que el canal tiene que discurrir desde el sitio en el que la llama del quemador esta destinada a incidir contra la primera superficie.

En lo que sigue se describira la invencion en detalle haciendo referencia a realizaciones ejemplificadoras de dicha invencion y a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista lateral de un dispositivo DFI segun la presente invencion;

La figura 2, es un diagrama croquizado de una lmea de proceso adecuada para realizar un metodo segun la presente invencion;

La figura 3 es una vista lateral de un primer paso DFI preferido;

La figura 4 es una vista lateral de un segundo paso DFI preferido;

La figura 5 es una vista en planta del segundo paso DFI preferido ilustrado en la figura 4; y La figura 6 es una vista en planta de un tercer paso DFI preferido.

La figura 1 muestra un dispositivo DFI 100 para calentar un producto metalico alargado continuo 110, tal como una banda o una varilla, asf como alternativamente una chapa metalica discreta, que comprende un quemador DFI 102. En la figura 1 el producto metalico 110 se ilustra como una chapa discreta, pero se comprende que lo que aqrn se dice es aplicable tambien, cuando sea posible, a productos metalicos continuos.

El producto metalico 110 se transporta en la direccion A sobre un trayecto transportador 101 dentro de un recinto de confinamiento 107, y se calienta en un primer lugar de calentamiento 103 por medio de la llama procedente del quemador DFI 101, cuyo quemador DFI 102 esta dispuesto por encima del producto metalico 110 de modo que la llama incida directamente sobre la superficie superior del producto metalico 110 en el lugar 103.

Los productos de combustion procedentes del quemador DFI 102 se transportan a lo largo de un canal 104 que discurre desde el lugar 103 hasta un segundo lugar de calentamiento 106 situado a lo largo del trayecto transportador 102 y en una ubicacion diferente a lo largo de este, e incide allf sobre el producto metalico 110 desde su lado inferior cuando el producto metalico 110 pasa por el segundo lugar de calentamiento 106. Los productos de combustion del quemador DFI 102 continuan hacia fuera a traves de una o varias chimeneas 105.

El canal 104 esta concebido para discurrir de modo que los productos de combustion de la llama esten aislados del producto metalico 110. Esto ha de ser interpretado en el sentido de que el canal discurre desde el primer lugar de calentamiento 103 hasta el segundo 106 y de que los productos de combustion en al menos un lugar intermedio a ellos no entran en contacto directo con el producto metalico 110.

El quemador DFI 102 y el canal 104 pueden disponerse tambien en comparacion uno con otro y con el trayecto transportador 101 de modo que la llama incida sobre la superficie del producto metalico 110 desde otra superficie, tal como desde su lado inferior o desde una superficie lateral, en tanto los productos de combustion sean conducidos a traves del canal 104 e incidan sobre la superficie del lado opuesto del producto metalico 110 en el segundo lugar de calentamiento 106.

Se prefiere la realizacion ilustrada en la figura 1 debido a que el posicionamiento del quemador DFI 102 por encima del trayecto transportador evita problemas de escamas de oxido que caigan del material calentado, y similares.

Permitiendo que una llama DFI caliente el producto metalico 110 en el primer lugar de calentamiento 103 y permitiendo al mismo tiempo que los productos de combustion calientes del quemador DFI 102 calientan el producto metalico 110 en el segundo lugar de calentamiento 106, se consigue un calentamiento de tipo pulsado sin tener que instalar quemadores DFI en ambos lugares de calentamiento 103, 106. Esto proporcionara el uso de calentamiento DFI para productos metalicos mas gruesos 110, especialmente debido a que el calentamiento en ambos lugares de calentamiento 103, 106 tiene lugar desde lados opuestos del producto 110. Ademas, se consigue una eficiencia de calentamiento mejorada, ya que el calor del quemador DFI 102 puede transferirse al producto metalico 110 en dos pasos. Esto a su vez disminuira el riesgo de sobrecalentamiento, ya que la potencia del quemador DFI 102 puede

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ser mas baja que en un dispositivo correspondiente con solamente un lugar de calentamiento y sin el canal 104.

Se prefiere que el segundo lugar de calentamiento 106 este dispuesto aguas arriba del primer lugar de calentamiento 103 a lo largo de la direccion A de movimiento del trayecto transportador 101, lo que se ilustra en la figura 1. Esta disposicion aumenta la eficiencia de calentamiento, ya que la diferencia de temperatura entre los productos de combustion y el producto metalico 110 en este caso se hace mayor en el segundo lugar de calentamiento 106.

Un metodo sencillo y, por tanto, preferido para conseguir la disposicion ilustrada en la figura 1 consiste en que el trayecto transportador 101 este perforado y en que el canal 104 se conecte al trayecto transportador 101 de modo que la llama pueda pasar a traves del trayecto transportador 101 como tal y seguir hasta el interior del canal 104, y de modo que los productos de combustion calientes puedan incidir sobre el material metalico 110 desde su lado inferior, a traves del trayecto transportador 101 en el segundo lugar de calentamiento 106. Disenos preferidos de este trayecto transportador 101 para conseguir esto consisten en que este comprenda una superficie de transporte hecha a base de una cinta mallada (cinta transportadora metalica) o desde las superficies superiores de una serie de vigas moviles que pueden ser refrigeradas por agua.

Dependiendo del tiempo durante el cual se calientan los productos metalicos por el dispositivo 100 y dependiendo de la longitud del canal 104, un mismo producto metalico 110 sera calentado al mismo tiempo o en momentos diferentes en los lugares de calentamiento primero 103 y segundo 106. Dependiendo del diseno detallado del primer lugar de calentamiento 103, un producto metalico 110 sera capaz de bloquear la corriente de productos de combustion a traves del canal 104 cuando la llama incide sobre el producto metalico 110, o alternativamente los productos de combustion pueden continuar descendiendo por el canal 104 a traves del lado o los lados del producto metalico 110. Se prefiere esto ultimo. En la practica, esto puede lograrse, por ejemplo, haciendo que el recinto de confinamiento 107 sea sustancialmente mas ancho que el producto metalico 110 en el primer lugar de calentamiento 103 y haciendo que haya allf un trayecto libre para los productos de combustion descendentes hacia el canal 104 en los lados del producto metalico 110, a traves o hasta el lado del trayecto transportador 101. Otra alternativa preconiza canales separados (no mostrados) en el lado del trayecto transportador 101, que transportan los productos de combustion desde el primer lugar de calentamiento 103 y luego hasta el interior del canal 104. En ciertas aplicaciones los productos de combustion conducidos mas alla del producto metalico 110 a traves de sus lados pueden ser conducidos tambien hasta el interior de uno o varios canales distintos del canal 104.

Se prefiere por razones de resistencia que se utilicen varios canales paralelos en lugar del solo canal 104 mostrado en la figura 1.

Segun una realizacion preferida, una parte de los productos de combustion son conducidos adicionalmente desde el quemador DFI 102 a lo largo del trayecto transportador 101, en contacto con el producto metalico 110, desde el primer lugar de calentamiento 103 y hasta el segundo lugar de calentamiento 106, en donde se juntan los productos de combustion conducidos a traves del canal 104.

Para aumentar la transferencia de calor al material se prefiere que el quemador DFI sea hecho funcionar con un oxidante compuesto de al menos 85 por ciento en peso de oxigeno.

Se prefiere utilizar una rampa con quemadores DFI, lo que es convencional como tal, en lugar de un solo quemador DFI 102. Esta rampa se dispone preferiblemente con un angulo, preferiblemente de 90°, en comparacion con la direccion A de transporte.

Una rampa de esta clase comprendiendo varios quemadores DFI adyacentes es conocida por la solicitud de patente sueca no. 0502913-7, y con una sola llama DFI alargada conectada es conocida por la solicitud de patente sueca no. 0702051-4. El uso de estas rampas en lugar de un solo quemador DFI o de quemadores DFI ocasionales da lugar en general a una llama DFI alargada preferiblemente continua hacia la superficie del producto metalico 110, y hace asf posible una transferencia de calor simultanea, eficiente y uniforme a la superficie en toda su anchura.

Lo que se dice en esta memoria en relacion con la figura 1 es valido tambien, siempre que sea aplicable, de una manera correspondiente, para una rampa de quemadores DFI, asf como para uno o varios quemadores DFI individuales.

Para disminuir adicionalmente el riesgo de sobrecalentamiento de la superficie del producto metalico 110, se prefiere que la velocidad del trayecto transportador 101 mas alla del quemador DFI 102 sea suficientemente alta para evitar danos en la superficie, especialmente que la velocidad del trayecto transportador 101 sea mas alta que la velocidad de los trayectos transportadores de conexion aguas arriba y/o aguas abajo del trayecto 101.

Por tanto, utilizando un dispositivo DFI del tipo anteriormente descrito se pueden calentar rapida y eficientemente productos metalicos alargados continuos, asf como chapas metalicas discretas, incluso en caso de que el espesor de los productos sea de hasta aproximadamente 5 cm.

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La figura 2 ilustra una lmea de proceso para tratar chapas de acero revestidas de aluminio segun un metodo conforme a la presente invencion. Un trayecto transportador 1 transporta chapas de acero discretas (veanse las figuras 3-6) en la direccion A de transporte desde un paso preparatorio 2, en el que se reviste una superficie de cada chapa respectiva con una capa de aluminio. Se realiza el paso 2 antes de que se inicie el metodo segun la presente invencion, y este paso puede ejecutarse en la misma planta que el calentamiento de la chapa o en algun otro sitio. En conexion con el paso preparatorio 2, o antes, se puede tambien troquelar la chapa o conformarla de otra manera dandole un contorno deseado. Segun la invencion, el espesor de la chapa metalica en esta aplicacion es inferior o igual a 5 mm, mas preferiblemente inferior o igual a 4 mm y muy preferiblemente inferior o igual a 3 mm. El espesor es preferiblemente de al menos 0,1 mm, mas preferiblemente al menos 0,5 mm y muy preferiblemente al menos 1 mm. Cada chapa tiene preferiblemente una longitud de a lo sumo 2 metros.

Despues del paso preparatorio 2 el revestimiento de aluminio esta por regla general en fase solida. Se puede permitir tambien que las chapas adopten la temperatura ambiente.

Seguidamente, se transportan las chapas adicionalmente hasta un paso de calentamiento, en el que son calentadas, en un primer horno 3, hasta una temperatura que sea suficientemente alta tanto para que el aluminio se alee con el material de acero como para que el material de acero sea recocido de modo que se vuelva blando. La temperatura es preferiblemente al menos una temperatura de austenitizacion para la calidad de acero utilizada, preferiblemente al menos 900°C y muy preferiblemente 900-950°C. Se prefiere una alta temperatura de aleacion, ya que esto acelera el proceso.

Despues del calentamiento se someten las chapas a un paso de aleacion, en el que son mantenidas, en un segundo horno 4, a la temperatura alcanzada durante un tiempo suficiente para permitir que tenga lugar una aleacion entre el material de acero y el revestimiento de aluminio, y de modo que se materialicen las propiedades deseadas de la superficie, en terminos de resistencia a la corrosion, capacidad de ser barnizada, estetica, etc. Normalmente, se requiere un tiempo de mantenimiento de aproximadamente 2 minutos en el segundo horno 4.

El calentamiento en los hornos primero 3 y segundo 4 puede tener lugar de una manera que sea convencional como tal. Es habitual utilizar una atmosfera exenta de hidrogeno para evitar la penetracion de hidrogeno en el material de la chapa, conduciendo a fragilizacion por hidrogeno. La atmosfera esta preferiblemente seca o es inerte, tal como una atmosfera de nitrogeno o aire secado. Para mantener la atmosfera se utilizan ventajosamente tubos de radiacion o elementos de calentamiento electrico para calentar los hornos 3, 4.

Segun una realizacion preferida, el horno 3 y el horno 4 son un mismo horno, con una camara de horno alargada comun a traves de la cual se transportan las chapas. Se prefiere que las chapas en este caso se transporten por un mismo trayecto transportador 1, preferiblemente en forma de rodillos o vigas moviles, a traves de los hornos 3, 4 a una velocidad esencialmente constante. Preferiblemente, los hornos 3, 4 tienen una longitud total de 15-60 metros y mas preferiblemente de 20-40 metros.

Finalmente, cada chapa se somete a un paso de prensado 5 en el que se prensa la chapa durante un enfriamiento rapido hasta obtener una forma deseada. Durante el enfriamiento bajo prensado, que se efectua ventajosamente con agua, se obtiene un enfriamiento rapido del material, lo que consigue buenas propiedades deseadas de dicho material.

Para conseguir estas propiedades es necesario que el calentamiento, la operacion de aleacion y el enfriamiento bajo prensado tengan lugar sin tiempos de conmutacion intermedios y/o sin un enfriamiento intermedio. Por tanto, se prefiere ejecutar el metodo segun esta realizacion en piezas discretas y no en productos alargados continuos, tales como bandas de chapa de acero. En efecto, para poder enfriar bajo prensado en el ultimo paso 5 es necesario que las chapas calentadas y aleadas tengan un contorno final deseado ya antes del prensado, a fin de evitar un desperdicio innecesario de material y un calentamiento de partes de la chapa que no se utilizan.

Segun la invencion, un paso de precalentamiento DFI 6 del tipo descrito anteriormente en relacion con la figura 1 esta dispuesto despues del paso preparatorio 2, pero antes de que las chapas entren en el primer horno 3. La transferencia de calor entre un quemador DFI y la superficie de aluminio de las chapas de acero es eficiente, pero no tan sensible a las formas geometricas frecuentemente complicadas de las chapas como lo es el calentamiento por induccion. El calentamiento por contacto directo no es adecuado debido a que el revestimiento de la superficie tiene que calentarse hasta por encima de su punto de fusion. Por otra parte, utilizando el calentamiento dFi es posible conseguir rapidamente una temperatura relativamente alta de la chapa, con lo que puede acortarse sustancialmente el tiempo de calentamiento en el primer horno 3; en ciertos casos, incluso puede omitirse el paso de calentamiento 3.

Segun una realizacion preferida, se calientan las chapas en el paso de precalentamiento DFI 6 hasta la temperatura de aleacion final deseada. Sin embargo, en algunos casos puede ser diffcil conseguir esto sin correr el riesgo de sobrecalentar las chapas, lo que no es deseable. Por tanto, se prefiere calentar, en cambio, las chapas en el paso de precalentamiento DFI 6 hasta la temperatura de aleacion menos 400°C, mas preferiblemente la temperatura de aleacion menos 200°C y muy preferiblemente la temperatura de aleacion menos 100°C, y calentarlas despues

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adicionalmente hasta la temperature de aleacion final en el primer horno 3.

Dado que el proceso de aleacion es sensible a la penetracion de hidrogeno, puede temerse y se ha temido que el ambiente rico en hidrogeno en una llama DFI haga que se corra el riesgo de danar las propiedades finales de la chapa. Sin embargo, los presentes inventores han descubierto sorprendentemente que, para chapas con los pequenos espesores anteriormente descritos, el tiempo de permanencia en el paso de precalentamiento DFI 6 puede hacerse tan corto que las consecuencias negativas resultantes de la penetracion de hidrogeno resulten tan pequenas que no afecten esencialmente al resultado final, especialmente cuando el precalentamiento se realiza a una temperatura final que sea mas baja que la temperatura de fusion de la capa superficial.

Utilizando un dispositivo DFI 100 como se ha descrito anteriormente, el calentamiento hasta la temperatura de aleacion deseada puede tener lugar de una manera considerablemente mas rapida que lo que ha sido posible anteriormente. Como resultado, el tiempo total del proceso puede disminuirse sin requisitos de espacio adicionales, ya que se eleva la velocidad de transporte a traves de los tornos 3, 4. De esta manera, la velocidad para cada chapa a traves del dispositivo DFI 6 sera tambien alta y en muchos casos suficientemente alta para evitar danos en la superficie de las chapas, sin ninguna necesidad de que se eleve la velocidad de transporte mas alla del quemador o quemadores DFI en comparacion con la de otras partes del trayecto transportador 1.

Una lrnea de proceso convencional para una banda continua que ha de ser zincada puede moverse a velocidades del orden de 100 metros por minuto. Sin embargo, la velocidad de las chapas discretas 7 revestidas de aluminio en la lrnea de proceso aqrn descrita puede ser considerablemente mas baja en algunas aplicaciones, dependiendo sobre todo del tiempo de aleacion requerido. Por tanto, existe frecuentemente en tales realizaciones un riesgo de sobrecalentamiento en el paso DFI 6, a pesar del calentamiento pulsado que es el resultado del uso del dispositivo DFI anteriormente descrito.

Para evitar este sobrecalentamiento se prefiere en tales aplicaciones, especialmente en caso de que la velocidad de transporte a traves de los hornos 3, 4 sea mas baja que aproximadamente 10 metros por minuto y mas preferiblemente mas baja que aproximadamente 5 metros por minuto, que la llama del quemador DFI o las llamas de los quemadores DFI en el paso de precalentamiento DFI 6 sean obligadas a barrer la superficie de la chapa de acero a una velocidad relativa que sea mas alta que una cierta velocidad de trayecto. La expresion "velocidad relativa" en esta memoria se refiere a una diferencia de velocidad entre la llama del quemador DFI y la superficie del material de la chapa metalica. Se prefiere que la velocidad relativa entre la chapa y el quemador DFI se mida en la direccion A de transporte y/o en una direccion que sea opuesta a ella.

La velocidad de trayecto citada se selecciona de modo que sea representativa de la velocidad media puerta a puerta de la chapa de acero a traves de la lrnea de proceso desde el paso DFI 6 hasta el paso de prensado 5. La velocidad de trayecto representativa es, segun una realizacion preferida, al menos igual a la velocidad de transporte media total para la chapa metalica a traves de los hornos primero 3 y segundo 4. Segun una realizacion preferida, la velocidad de trayecto representativa es, ademas, al menos igual a la velocidad de transporte media de la chapa o chapas inmediatamente antes del paso de precalentamiento DFI 6 o, en caso de que no se produzca ninguna variacion de velocidad para las chapas justo antes del paso de precalentamiento DFI, la velocidad de transporte instantanea en el mismo lugar. En otras palabras, se barre con la llama DFI la superficie del material a una velocidad que es mayor que la velocidad de las chapas metalicas en el trayecto transportador 1 antes del paso de precalentamiento DFI 6.

Segun una realizacion preferida, la velocidad de transporte de las chapas metalicas a traves de todo el proceso desde el paso DFI 6 hasta e incluyendo el segundo horno 4 es esencialmente constante.

Las figuras 3-6 ilustran diversas realizaciones de pasos DFI 6 que se prefieren para uso en el precalentamiento de chapas de acero revestidas de aluminio segun se ha descrito anteriormente. El paso DFI 6 en cada respectiva figura 3-6 corresponde asf al dispositivo DFI 100 ilustrado en la figura 1. Sin embargo, para aumentar la claridad en las figuras 3-6 no se muestran el recinto de confinamiento 107, el canal 104 y la chimenea 105, entre otras cosas.

Para alcanzar una velocidad relativa que sea mayor que la velocidad de transporte representativa de la chapa, el trayecto transportador 1 esta dispuesto, segun una realizacion preferida ilustrada en la figura 3, de modo que la velocidad de transporte para una chapa 7 en el paso de precalentamiento DFI 6 tenga que ser mayor que la velocidad de trayecto anterior a medida que se transporta la chapa 7 mas alla de un dispositivo quemador estacionario o una rampa de quemadores 11 que comprende uno o varios quemadores DFI 12, dispuestos a su vez para permitir que una llama 13 incida directamente sobre la superficie de la chapa 7.

El aumento de velocidad puede conseguirse, por ejemplo, dejando que la chapa conmute a otro trayecto transportador 14, correspondiente al trayecto 101 en la figura 1, con velocidad superior a la del trayecto transportador 1, con lo que se transporta la chapa 7 mas alla del quemador estacionario 12 a una velocidad mayor que la velocidad de transporte a lo largo del trayecto 1 dispuesto antes del trayecto 14. En otras palabras, la distancia entre dos chapas consecutivas 7 en el trayecto 14 sera mayor que la distancia correspondiente en el trayecto 1. Lo correspondiente puede ser cierto con respecto a la velocidad de transporte y a la distancia en un

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trayecto transportador subsiguiente en el horno 3. Por tanto, esta elevada velocidad del trayecto transportador 14 corresponde a la descrita anteriormente para el trayecto 101 en relacion con la figura 1.

Segun una realizacion preferida alternativa o complementaria, ilustrada en la figura 4, la elevada velocidad relativa se consigue por medio de un dispositivo o rampa de quemadores DFI 21 que comprende uno o varios quemadores 22 con respectivas llamas 23, que son conducidos en el paso de precalentamiento DFI 6 por el dispositivo de transporte 24 en la direccion opuesta en comparacion con la direccion de transporte de la chapa 7 cuando esta chapa 7 es transportada a traves del paso de precalentamiento DFI 6. Tal disposicion consigue la velocidad relativa mas alta sin requerir que las chapas 7 se dispongan mas escasamente sobre el trayecto 1, razon por la cual ya no hay una demanda de un trayecto transportador separado 14. En este caso, se prefiere que todo el dispositivo DFI 100 sea movil de modo que el posicionamiento del quemador DFI 102 en comparacion con el canal 104 sea constante durante el movimiento.

Un quemador DFI movil 12, 22 puede combinarse tambien con un trayecto adicional 14 de mayor velocidad, dependiendo de los requisitos previos y los objetivos espedficos. Se comprende tambien que, dependiendo de consideraciones de costes, la geometna de las piezas de chapa metalica, etc., se pueden utilizar quemadores DFI individuales en vez de rampas de quemadores. Sin embargo, se prefiere utilizar rampas de quemadores hechas funcionar como se ha descrito anteriormente.

Ademas, en la realizacion mostrada en la figura 4 se prefiere que el quemador DFI 22 se mueva tanto hacia atras como hacia delante con relacion a la chapa 7 en el paso de precalentamiento DFI 6 con la ayuda del dispositivo de transporte 24, de tal manera que la llama 23 del quemador DFI 22 barra la superficie de la chapa 7 al menos dos veces con una velocidad relativa que sea en todo momento superior a la velocidad de trayecto, bien en la direccion A o bien en la direccion opuesta. Esto hace posible conseguir una alta temperatura uniforme en el paso de precalentamiento DFI 6, sin correr el riesgo de sobrecalentar la superficie metalica.

En lugar de utilizar un quemador DFI separado, se prefiere disponer una o varias rampas 21, 31, cuyas rampas son en sf convencionales, con quemadores DFI 22a, 22b, 32a, 32b, tal como se muestra en las figuras 5 y 6. Las rampas 21, 31 estan dispuestas en angulo, 90° en las figuras 5 y 6, en comparacion con la direccion A de transporte de la chapa 7. La figura 5 ilustra la realizacion de la figura 3, pero desde arriba. La figura 6 ilustra una realizacion similar a la de la figura 3, con quemadores moviles, pero, a diferencia de la figura 3, con varias rampas de quemadores paralelas 31; vease mas abajo.

La llama de las rampas de quemadores 21, 31 barre asf la superficie de la chapa de acero 7 a una velocidad relativa que es mayor que la velocidad de trayecto anteriormente discutida.

Ademas, el uso de tales rampas de quemadores 21, 31 hace posible que se ajuste la anchura efectiva perpendicularmente a la direccion A de transporte de la chapa 7 para la llama de la rampa de quemadores DFI, con lo que la llama no incide contra los bordes laterales de la chapa 7 y se evita asf un sobrecalentamiento de estos bordes.

En el caso de una rampa de quemadores que comprenda varios quemadores DFI discretos, tal ajuste tiene lugar preferiblemente desconectando uno o varios quemadores DFI en los extremos de la rampa. En el caso de una rampa de quemadores que comprenda una llama alargada continua, tal ajuste tiene lugar preferiblemente disminuyendo la anchura de la llama continua por movimiento del punto extremo de la llama en cada extremo de la rampa hacia el respectivo extremo opuesto. Veanse las solicitudes de patente mencionadas para una informacion mas detallada referente a tal ajuste de la anchura de la llama efectiva.

Se prefiere que la anchura efectiva de la rampa se ajuste de modo que ninguna parte de la llama DFI incida contra los bordes de la chapa 7. Preferiblemente la anchura efectiva de la rampa se ajusta de modo que prevalezca alrededor de los bordes de la chapa 7 un margen de al menos 10 veces el espesor mas grande de la chapa 7, a traves de cuya superficie de margen no incidan llamas contra la superficie de la chapa 7. Tal ajuste se ilustra en las figuras 5 y 6, en las que los quemadores DFI 22b, 32b activos en ese momento se han marcado con lmeas de relleno de trazos, mientras que los quemadores DFI 22a, 32a inactivos en ese momento no estan marcados con lmeas de relleno de trazos. Si la chapa 7 tiene una geometna muy complicada, comprendiendo, por ejemplo, agujeros, se comprende que la rampa de quemadores 21, 31, cuando asf se desee, puede dar lugar a varias zonas alargadas independientes adyacentes con llamas activas separadas por una o varias llamas inactivas. El control de la anchura de llama efectiva tiene lugar de la manera correspondiente para una rampa con solamente una llama alargada.

Se prefiere que el ajuste de la anchura efectiva se realice continuamente de modo que siga a la forma de la chapa 7 cuando esta ultima se mueve con relacion a la rampa o a cada rampa 21, 31.

Segun una realizacion preferida, ilustrada en la figura 6, varias rampas de quemadores DFI 31 estan dispuestas una tras otra, preferiblemente en la direccion A de transporte, de modo que cada chapa dos sea calentada por al menos dos rampas de quemadores DFI durante su viaje mas alla del paso de precalentamiento DFI 6. En este caso, la

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anchura efectiva perpendicularmente a la direccion A de transporte de la chapa 7 para las rampas de quemadores DFI 31 es controlada continua e individualmente, segun se ha descrito antes, de modo que las llamas o la llama no incidan en ningun momento directamente contra los bordes laterales de la chapa 7 o contra el area de margen discutida anteriormente.

Segun una realizacion preferida, cada quemador DFI 12, 22a, 22b, 32a, 32b se conecta solamente una vez que ha pasado portal borde extremo de la chapa 7, en la direccion A de transporte, y esta situado a cierta distancia sobre la chapa 7, cuya distancia corresponde preferiblemente al margen anteriormente discutido hacia el borde lateral de la chapa 7. Se prefiere que cada quemador DFI 12, 22a, 22b, 32a, 33b sea desconectado nuevamente a cierta distancia, nuevamente correspondiente de preferencia a dicho margen, antes de que el quemador en cuestion alcance de nuevo el borde lateral opuesto de la chapa 7, en la direccion A de transporte.

En caso de que se utilicen una o varias rampas de quemadores 21, 31, segun lo anterior, lo correspondiente es cierto para cada quemador separado 22a, 22b, 32a, 32b individualmente o bien, para una solucion menos complicada, para todos los quemadores en una rampa individual.

La conexion y desconexion de quemadores individuales 22a, 22b, 32a, 32b o de rampas completas 21, 31 puede realizarse con un dispositivo de control que es convencional como tal.

Por tanto, haciendo uso de un metodo segun la presente invencion se tiene que, utilizando uno o varios quemadores DFI, se pueden calentar rapidamente y a bajo coste productos metalicos en forma de productos alargados continuos, tales como bandas o varillas, asf como alternativamente chapas discretas.

En el caso espedfico en el que los productos metalicos son chapas de acero revestidas de aluminio que deben ser aleadas y, por tanto, enfriadas bajo prensado, es posible, ademas, acortar sustancialmente el tiempo total de puerta a puerta sin rebajar las demandas de calidad, especialmente sin correr el riesgo de una penetracion deteriorante de hidrogeno en el material. En este caso, las ganancias de tiempo posibles han demostrado ser de aproximadamente 2 minutos, lo que es una parte sustancial del tiempo de procesamiento total.

Se han descrito anteriormente realizaciones preferidas. Sin embargo, es evidente para el experto que pueden hacerse muchas modificaciones en las realizaciones descritas sin apartarse de la idea de la invencion.

Por ejemplo, la llama DFI puede barrer la superficie de la chapa con una velocidad relativa alta en el paso de precalentamiento DFI en otras direcciones que hacia delante y hacia atras en la direccion de transporte de la chapa.

Otro ejemplo es que lo que se ha descrito anteriormente en relacion con la figura 1, concerniente a desde que lado del producto metalico esta destinada a incidir la llama del quemador DFI hacia la superficie del producto metalico y desde que lado opuesto estan destinados a incidir los productos de combustion calientes hacia la superficie del producto metalico en el segundo lugar de calentamiento, es valido tambien en casos aplicables para las realizaciones descritas anteriormente en relacion con las figuras 2-6.

Asf, la invencion no debe limitarse a las realizaciones descritas, sino que puede variarse dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Metodo para calentar un producto metalico alargado continuo (110; 7), tal como una banda o una varilla, as^ como alternativamente una chapa discreta, que se transporta sobre un trayecto transportador (101; 14), en el que el calentamiento se efectua en un primer lugar de calentamiento (103) utilizando al menos un quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b), mas alla del cual se transporta el producto metalico (110; 7), y en el que los productos de combustion del quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) se transportan a traves de al menos un canal (104) que tiene que discurrir, aislado del producto metalico (110; 7), hasta al menos un segundo lugar de calentamiento (106) que tiene que estar dispuesto a lo largo del trayecto transportador (101; 14), de modo que los productos de combustion del quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) sean obligados a incidir sobre una segunda superficie opuesta del producto metalico (110; 7) cuando este producto metalico (110; 7) pasa por el segundo lugar de calentamiento (106), caracterizado por que el quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) tiene que ser un calentador DFI (Direct Flame Impingement - incidencia de llama directa), cuya llama, durante el paso, es hecha incidir directamente contra una primera superficie del producto metalico (110; 7), y por que el canal (104) tiene que discurrir desde el sitio en el que la llama del quemador (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) esta destinada a incidir contra la primera superficie.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el quemador DFI (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) tiene que estar dispuesto de modo que su llama incida contra el producto metalico (110; 7) en el lado superior de dicho producto metalico (110; 7) cuando este es transportado a lo largo del trayecto transportador (101; 14).
3. Metodo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el segundo lugar de calentamiento (106) tiene que estar dispuesto aguas arriba del primer lugar de calentamiento (103) a lo largo del trayecto transportador (101; 14).
4. Metodo segun la reivindicacion 1, 2 o 3, caracterizado por que el trayecto transportador (101; 14) tiene que estar perforado y por que el canal (104) tiene que conectarse al trayecto transportador (101; 14), de modo que la llama del quemador DFI (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) pueda pasar a traves del propio trayecto transportador (101; 14) y seguir hasta el interior del canal (104).
5. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado por que el trayecto transportador (101; 14) comprende una superficie de transporte de cinta mallada o vigas moviles.
6. Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un canal para productos de combustion del quemador DFI (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) tiene que disponerse de modo que conduzca dichos productos de combustion mas alla del producto metalico (110; 7) en el lado o los lados de dicho producto metalico (110; 7) y hasta un canal para tales productos metalicos que conduce al segundo lugar de calentamiento (106).
7. Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que parte de los productos de combustion del quemador DFI (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) son conducidos adicionalmente a lo largo del trayecto transportador (101; 14) en contacto directo con el producto metalico (110; 7) hasta el segundo lugar de calentamiento (106) y por que estos productos de combustion se juntan allf con los productos de combustion conducidos a traves del canal (104).
8. Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el quemador DFI (102; 12; 22; 22a, 22b; 32a, 32b) es hecho funcionar con un oxidante que comprende al menos un 85 por ciento en peso de oxigeno.
9. Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el quemador DFI (22a, 22b; 32a, 32b) tiene que comprender una parte de una rampa de quemadores DFI (21; 31) dispuesta en angulo en comparacion con la direccion (A) del transporte del producto metalico (7) y que comprende varios quemadores DFI (22a, 22b; 32a, 32b) dispuestos uno al lado del otro, o bien alternativamente una sola llama DFI alargada conectada, cuya rampa (21; 31) da lugar a que una llama DFI alargada incida contra la superficie del producto metalico (7).
10. Metodo de tratamiento de un producto metalico alargado continuo (110; 7), tal como una banda o una varilla, asf como alternativamente una chapa discreta, que se transporta sobre un trayecto transportador (101; 14), en el que se calienta el producto metalico segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el producto metalico (7) esta en forma de una chapa de acero discreta revestida de aluminio que tiene un espesor de hasta 5 mm, cuya chapa de acero se calienta en un paso de calentamiento DFI (6) en el primer lugar de calentamiento (103) y en el segundo lugar de calentamiento (106) hasta una cierta temperatura a la que el revestimiento de aluminio puede alearse con el material de acero, seguidamente se mantiene dicha chapa de acero en un paso de aleacion (4) a dicha temperatura durante una cantidad de tiempo suficiente para conseguir la aleacion deseada, y en un paso de prensado subsiguiente (5) se enfna bajo prensado dicha chapa de acero hasta una forma deseada.
11. Metodo segun la reivindicacion 10, caracterizado por que se barre con la llama del quemador DFI la primera

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superficie del producto metalico a una velocidad que es mayor que la velocidad del producto metalico en el trayecto transportador antes del quemador DFI.
12. Metodo segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizado por que se hace que el paso de calentamiento DFI (6) caliente la chapa de acero hasta al menos una cierta temperatura menos 100°C, despues de lo cual tiene lugar un

5 calentamiento adicional en un paso de calentamiento (3) sin calentamiento DFI antes del paso de aleacion (4).
13. Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 10-12, caracterizado por que el paso de aleacion (4) se realiza bajo una atmosfera exenta de hidrogeno.
14. Dispositivo (100) para calentar un producto metalico alargado continuo (110; 7), tal como una banda o una varilla, asf como alternativamente una chapa discreta, que comprende un trayecto transportador (101) con un primer

10 lugar de calentamiento (103), en el que esta dispuesto al menos un quemador DFI (102) (Direct Flame Impingement - incidencia de llama directa), mas alla del cual esta destinado a ser transportado el producto metalico (110; 7) y cuya llama esta dispuesta para, durante el paso, incidir directamente contra una primera superficie del producto metalico (110; 7), caracterizado por que esta dispuesto un canal (104) que corre desde el lugar en el que la llama del quemador DFI (102) esta destinada a incidir contra la primera superficie y hasta al menos un segundo lugar de 15 calentamiento (106) a lo largo del trayecto transportador (101), y por que el canal (104) esta dispuesto para transportar los productos de combustion del quemador DFI (102) de modo que estos productos de combustion del quemador DFI (102) incidan contra un segundo lado opuesto del producto metalico (110; 7) durante el paso de dicho producto metalico (110; 7) mas alla del segundo lugar de calentamiento (106).
15. Dispositivo segun la reivindicacion 14, caracterizado por que el trayecto transportador (101) esta perforado y por 20 que el canal (104) se conecta al trayecto transportador (101) de modo que la llama del quemador DFI (102) pueda

pasar a traves del propio trayecto transportador (101) y seguir hasta el interior del canal (104).