ES2625152T3 - Procedimiento de refrigeración de una banda metálica que circula en el interior de una sección de refrigeración de una línea de tratamiento térmico en continuo e instalación de puesta a punto de dicho procedimiento - Google Patents

Procedimiento de refrigeración de una banda metálica que circula en el interior de una sección de refrigeración de una línea de tratamiento térmico en continuo e instalación de puesta a punto de dicho procedimiento Download PDF

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ES2625152T3 ES10290086.7T ES10290086T ES2625152T3 ES 2625152 T3 ES2625152 T3 ES 2625152T3 ES 10290086 T ES10290086 T ES 10290086T ES 2625152 T3 ES2625152 T3 ES 2625152T3
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Abstract

Procedimiento de refrigeración de una banda metálica que circula en el interior de una sección de refrigeración de una línea de tratamiento térmico en continuo, que consiste en proyectar en el interior de la sección de refrigeración (4), sobre la superficie de la banda (1) que se va a enfriar, un medio frigorígeno capaz de enfriar la banda (1) sin oxidar dicha banda, caracterizado por que el medio frigorígeno está principalmente compuesto por un cuerpo de cambio de fase cuyo paso a fase gaseosa se efectúa a una temperatura que es a la vez inferior a la temperatura de la banda que se va a enfriar (1) y próxima a la temperatura del medio ambiente exterior, de modo que el intercambio de energía se realiza dentro el ámbito de un proceso endotérmico con un cambio de fase de dicho cuerpo de cambio de fase y que a continuación dicho medio frigorígeno puede ser condensado de nuevo a una presión próxima a la presión atmosférica, el cuerpo de cambio de fase comprendiendo por lo menos un hidrocarburo entre pentano, hexano o heptano.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de refrigeracion de una banda metalica que circula en el interior de una seccion de refrigeracion de una lmea de tratamiento termico en continuo e instalacion de puesta a punto de dicho procedimiento
La presente invencion se refiere a la refrigeracion de una banda metalica que circula en el interior de una seccion de refrigeracion de una lmea de tratamiento termico en continuo, tal como una lmea de recocido o de revestimiento metalico u organico.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Sobre las lmeas de tratamiento termico en continuo del tipo anteriormente citado, la refrigeracion de las bandas metalicas se realiza en el interior de una seccion de refrigeracion por soplado de un gas, en general una mezcla de nitrogeno y de oxfgeno, a traves de uno o varios cajones de refrigeracion, equipados con perforaciones o tubos de soplado asociados.
La preocupacion constante de los disenadores de las secciones de refrigeracion es a la vez enfriar de modo tan homogeneo como sea posible la banda que circula en el interior de dicha seccion y evitar inducir inestabilidades y/o vibraciones al nivel de la banda en circulacion.
El documento EP-A-1 655 383 ilustra un dispositivo de refrigeracion de este tipo, en el cual una banda circula entre dos cajones de refrigeracion equipados con tubos de soplado inclinados, segun una inclinacion que esta dirigida a la vez hacia arriba y/o hacia abajo de la banda que esta en circulacion y hacia los bordes de esta. En el momento de su paso por el interior de la seccion de refrigeracion, la banda es enfriada asf sobre sus dos caras gracias al soplado de la mezcla gaseosa referida a una temperatura inferior a aquella de la banda. La presion necesaria en el soplado esta asegurada por uno o dos ventiladores asociados. La mezcla gaseosa caliente por el intercambio termico con la banda se enfna en el interior de un intercambiador, en general un intercambiador de agua, para ser transferida a continuacion hasta el sistema de refrigeracion a traves del o de los ventiladores, siendo recirculada hacia los cajones de refrigeracion.
Se sabe que la transferencia termica depende de la distancia de soplado entre la banda y los orificios de salida de la mezcla gaseosa y tambien de la geometna del soplado y de la velocidad de soplado. Es muy conocido que la transferencia termica es tanto mas eficaz cuando mas pequena sea la distancia de soplado y/o mas elevada sea la velocidad de soplado. Sin embargo, se choca con un lfmite practico en el aumento de la velocidad de soplado y en la disminucion de la distancia entre la banda y el sistema de soplado, porque, a partir de un cierto umbral se nota la aparicion de vibraciones y/o de oscilaciones de la banda que pueden provocar un contacto entre la banda y el sistema de soplado y crear marcas incompatibles con la calidad de la superficie buscada, incluso hasta deteriorar mas gravemente la banda.
En una variante del soplado de la mezcla gaseosa, igualmente se ha utilizado el agua como el fluido de refrigeracion, como aquello que se ilustra en el documento EP-A-0343 103 en el cual la refrigeracion rapida de la banda se efectua por medio de toberas de niebla de agua/aire, o en una variante en el documento FR-A-2 796 965 en la cual se utilizan toberas de agua/nitrogeno. Se encuentra la misma ensenanza en los documentos US-A-6 054 095, US-A-5 902 543, US-A-4 934 445, DE-A-44 29 203 y JP-A-02 170925.
La utilizacion de agua como fluido de refrigeracion es interesante en la medida en la que la transferencia de calor requiere velocidades de salida menores para el fluido de refrigeracion, porque se basa sobre un intercambio de calor por evaporacion del agua en el aire o el nitrogeno, pero esta utilizacion presenta dos inconvenientes importantes. El primer inconveniente es que la transferencia de calor esta limitada por la temperatura de saturacion del agua en el interior de los gases incondensables aire o nitrogeno y el segundo es que el acero a alta temperatura sufre inevitablemente una oxidacion cuando es enfriado por una niebla de agua/aire o de agua/nitrogeno, lo que necesita a continuacion un tratamiento especial de decapado que se puede revelar costoso y a veces incluso imposible de ejecutar en ciertas lmeas como aquellas de galvanizacion.
El antecedente tecnologico esta igualmente ilustrado por los documentos US-A-4 399 658, US-A-3 728 869 y DE-A- 44 29203.
Existe por lo tanto la necesidad de un procedimiento de refrigeracion con mejores resultados practicos, capaz de aumentar significativamente la velocidad de refrigeracion de una banda metalica en deslizamiento, sin por lo tanto someter la banda a vibracion y/u oscilacion, ni provocar una oxidacion de dicha banda.
OBJETO DE LA INVENCION
La invencion tiene por objetivo concebir un procedimiento y una instalacion de refrigeracion que permita enfriar una
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banda metalica en desplazamiento, con una velocidad de refrigeracion elevada, sin generar vibraciones y/u oscilaciones, evitando la necesidad de un decapado o de un tratamiento especial de la superficie a continuacion de la refrigeracion que sena la consecuencia de una oxidacion mas o menos importante de la superficie de la banda.
DEFINICION GENERAL DE LA INVENCION
El problema tecnico anteriormente citado se resuelve segun la invencion gracias a un procedimiento de refrigeracion de una banda metalica que circula en el interior de una seccion de refrigeracion de una lmea de tratamiento termico en continuo, que consiste en proyectar en el interior de la seccion de refrigeracion, sobre la superficie de la banda que se va a enfriar, un medio frigongeno capaz de enfriar la banda sin oxidar dicha banda, hecho procedimiento siendo remarcable porque el medio frigongeno esta principalmente compuesto por un cuerpo de cambio de fase cuyo paso a fase gaseosa se efectua a una temperatura que es a la vez inferior a la temperatura de la banda que se va a enfriar y proxima a la temperatura del medio ambiente exterior, de modo que el intercambio de energfa se realiza en el ambito de un proceso endotermico con un cambio de fase de dicho cuerpo de cambio de fase y que a continuacion dicho medio frigongeno se puede volver a condensar a una presion proxima a la presion atmosferica.
Gracias a la utilizacion de un proceso endotermico con un cambio de fase, se llega a realizar una importante transferencia de energfa que depende debilmente de la velocidad de soplado, lo que permite evitar los riesgos anteriormente citados de aparicion de vibraciones y/o de oscilaciones de la banda metalica enfriada. De hecho, la transferencia de energfa depende naturalmente del tipo de medios frigongenos utilizados, pero sobre todo de la cantidad soplada y por lo tanto evaporada o sublimada a consecuencia del cambio de fase que se realiza en la proximidad de la superficie de la banda. Ademas, se suprimen los inconvenientes anteriormente citados de las tecnicas anteriores que utilizan el agua como fluido de refrigeracion.
Segun un modo de ejecucion particular que no forma parte del procedimiento de la invencion, el medio frigongeno esta bajo forma solida, en particular bajo la forma de lentejuelas, que presentan un punto triple que es superior a la temperatura del medio ambiente exterior, el procedimiento endotermico efectuandose con una sublimacion de dicho medio frigongeno al nivel de la superficie de la banda que se va a enfriar.
Segun un modo de ejecucion del procedimiento de la invencion, el medio frigongeno es un fluido, en particular bajo la forma de finas gotitas, que presentan una temperatura normal de ebullicion que es superior a la temperatura del medio ambiente exterior, el proceso endotermico efectuandose con una evaporacion de dicho medio frigongeno al nivel de la superficie de la banda que se va a enfriar.
En la practica, la utilizacion de un fluido frigongeno se considera preferible no solamente en terminos de mejores resultados tecnicos, sino tambien por la mayor facilidad de realizacion y de control de la instalacion asociada.
De forma ventajosa, el fluido frigongeno se evapora y se recupera aguas abajo de la seccion de refrigeracion para ser recirculado, habiendo soportado un proceso de condensacion y de separacion despues del cual se afsla una fraccion de incondensables, dicha fraccion estando controlada para ajustar la temperatura de condensacion del fluido frigongeno de cara a minimizar el consumo de energfa.
En el caso de utilizacion de un fluido frigongeno, se prefiere que dicho fluido suponga por lo menos el 80% del volumen por volumen de fluido de cambio de fase.
De forma ventajosa, entonces, el fluido de cambio de fase es pentano. Este podna ser un pentano en estado puro, o en una variante una mezcla de pentano/hexano del 80/20 de porcentaje molar.
De preferencia todavfa, la atmosfera que reina en el interior de la seccion de refrigeracion se afsla del medio ambiente exterior, en particular al nivel de la entrada y de la salida de la banda que se va a enfriar, de modo que se permita un control permanente del medio frigongeno en el momento del proceso endotermico. Esto es importante no solamente por cuestiones de orden economico, sino tambien por cuestiones de seguridad en la medida en la que ciertos fluidos susceptibles de ser utilizados puedan ser inflamables a alta temperatura y por lo tanto no se deban mezclar con el oxfgeno del aire.
De forma ventajosa, finalmente, el caudal de masa de medio frigongeno proyectado sobre la superficie de la banda se controla para que permanezca inferior a un lfmite previamente determinado procurando que la totalidad del medio frigongeno este afectado por el cambio de fase.
La invencion concierne igualmente a una instalacion destinada a la puesta en practica de un procedimiento que presenta una por lo menos de las caractensticas anteriormente citadas.
Segun la invencion, la instalacion comprende:
- una seccion de refrigeracion que comprende un cajon de refrigeracion atravesado de modo estanco por la banda
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que se va a enfriar, dicho cajon estando equipado interiormente con boquillas instaladas para proyectar sobre las dos caras de dicha banda un medio frigongeno principalmente compuesto por un cuerpo de cambio de fase cuyo paso a fase gaseosa se efectua a una temperature que es a la vez inferior a la temperature de la banda que se va a enfriar y proxima a la temperature del medio ambiente exterior;
- un condensador conectado aguas abajo del cajon de refrigeracion por intermediacion de un supresor, que permite volver a condensar el medio frigongeno a una presion proxima a la presion atmosferica;
- una bombona que forma un deposito/separador conectado aguas abajo del condensador; y
- una bomba de recirculacion conectada aguas abajo de la bombona deposito/separador por intermediacion de una valvula de seguridad y conectada aguas arriba del cajon de refrigeracion.
Se podra prever que las boquillas del cajon de refrigeracion esten instaladas con una segmentacion, de modo que se pueda seguir una pendiente de refrigeracion previamente determinada en funcion de la velocidad de desplazamiento de la banda.
Se podra prever igualmente que el cajon de refrigeracion comprenda una seccion aguas arriba exenta de boquillas y una seccion aguas abajo equipada con boquillas, con referencia al sentido de circulacion de la banda, dicha seccion aguas arriba estando equipada con un captador de medida de la temperatura de la banda que entra en el interior de dicho cajon.
Segun otra caractenstica ventajosa, el cajon de refrigeracion esta equipado, al nivel de la entrada y de la salida de la banda, con esclusas de paso estancas.
Es ademas interesante prever que la instalacion comprenda captadores de medicion de la temperatura de la banda aguas arriba de la entrada y aguas abajo de la salida del cajon de refrigeracion, dichos captadores sirviendo para regular el caudal de la bomba de recirculacion en funcion de la velocidad de desplazamiento de dicha banda, velocidad de desplazamiento o la cual es medida por un captador asociado exterior a dicho cajon de refrigeracion.
De forma ventajosa todavfa, la bombona deposito/separador esta equipada interiormente con un serpentm frigonfico que funciona a una temperatura que es inferior a la temperatura de condensacion del medio frigongeno utilizado, a fin de completar en el interior de dicha bombona los procesos de condensacion y de separacion de la fase lfquida del medio frigongeno y de los gases incondensables. En particular, la bombona deposito/separador esta equipada con una purga que permite extraer los gases incondensables.
Otras caractensticas y ventajas de la invencion se pondran mas claramente de manifiesto a la luz de la descripcion que sigue a continuacion, que concierne a un modo de realizacion particular, con referencia al dibujo adjunto que ilustra una instalacion de puesta en practica del procedimiento.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Se hara referencia a la figura unica del dibujo adjunto, que ilustra esquematicamente una instalacion de puesta en practica del procedimiento de la invencion.
DESCRIPCION DETALLADA DEL MODO DE REALIZACION PREFERIDO DE LA INVENCION
La figura unica que ilustra esquematicamente una instalacion indicada por 100 de puesta en practica del procedimiento de refrigeracion segun la invencion. Una banda metalica indicada por 1 circula en el interior de una seccion de refrigeracion indicada por 4 de una lmea de tratamiento termico en continuo, que podna ser una lmea de recocido o de revestimiento metalico u organico.
Segun los antecedentes tecnologicos, la lmea de paso de la banda 1 esta fijada por un rodillo de reenvm inferior 2 y un rodillo de reenvm superior 3, en una parte y la otra de la seccion de refrigeracion 4, el sentido de circulacion de la banda 1 estando esquematizado por las flechas 50.
La seccion de refrigeracion 4 comprende un cajon de refrigeracion 5 que esta atravesado por la banda que se va a enfriar 1. El cajon de refrigeracion 5 esta cerrado y la travesfa de la banda se efectua de modo estanco a nivel de las esclusas de entrada y de salida 8, 9 que estan representadas en este caso esquematicamente. Se podra tratar de sistemas de trampillas que cooperan o no con los rodillos de apoyo, como es muy conocido en el ambito de las lmeas de tratamiento en continuo. Gracias a las esclusas de entrada y de salida 8, 9, se asegura que la atmosfera que reina en el interior de la seccion de refrigeracion 4 esta aislada del medio ambiente exterior, en particular a nivel de la entrada y de la salida de la banda que se va a enfriar, de modo que permite un control permanente del medio frigongeno en el momento de la refrigeracion de dicha banda.
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El cajon de refrigeracion 5 esta equipado interiormente con rampas de proyeccion 6 instaladas en una parte y la otra del plano de paso de la banda, cada rampa estando ella misma provista de una pluralidad de boquillas de pulverizacion 7 que permiten proyectar en el interior de la seccion de refrigeracion 4, sobre la superficie de la banda 1 que se va a enfriar, un medio frigongeno particular capaz de enfriar la banda sin oxidar dicha banda (a diferencia del agua a menudo utilizada en las tecnicas anteriores).
Esta previsto en efecto, segun una caractenstica esencial de la invencion, proyectar sobre la banda un medio frigongeno principalmente compuesto por un cuerpo de cambio de fase cuyo paso a fase gaseosa se efectua a una temperature que es a la vez inferior a la temperatura de la banda que se va a enfriar y proxima a la del medio ambiente exterior, de modo que el intercambio de energfa se realiza dentro del ambito de un proceso endotermico con un cambio de fase de dicho cuerpo de cambio de fase y que a continuacion dicho medio frigongeno se puede volver a condensar a una presion proxima a la presion atmosferica.
El hecho de que la refrigeracion este provocada por el cambio de fase de por lo menos un componente del medio frigongeno hace que unicamente se dependa debilmente de la velocidad de soplado, lo que es ventajoso para la estabilidad de desplazamiento de la banda puesto que se reduce el riesgo de que se vean aparecer vibraciones y/u oscilaciones de dicha banda. Ademas, se suprimen los inconvenientes de las tecnicas anteriores que utilizan el agua como fluido de refrigeracion (oxidacion de la banda y necesidad de prever un tratamiento posterior de decapado).
En un modo de ejecucion, que no forma parte de la invencion, el medio frigongeno esta bajo la forma de solido, en particular bajo la forma de lentejuelas, que presentan un punto triple que es superior a la temperatura del medio ambiente exterior, el proceso endotermico efectuandose con una sublimacion de dicho medio frigongeno al nivel de la superficie de la banda que se va a enfriar. Se podra utilizar por ejemplo CO2.
Sin embargo, si se toma precisamente el ejemplo del CO2 que se sublima a la presion atmosferica a -78 °C, en el caso en donde la atmosfera esta enteramente constituida por CO2 en el interior de la seccion de refrigeracion, o a temperaturas inferiores en el caso en el que CO2 este a una presion parcial inferior a la presion atmosferica, en general se tendra la necesidad de una tasa de compresion elevada para organizar la recirculacion del medio frigongeno, lo que puede resultar poco ventajoso al nivel del consumo energetico.
Es por eso por lo que se prefiere a menudo otro modo de ejecucion del proceso, en el cual el medio frigongeno sea un fluido, en particular bajo forma de finas gotitas, que presentan una temperatura normal de ebullicion que es superior a la temperatura del medio ambiente exterior, el proceso endotermico efectuandose con una evaporacion de dicho medio frigongeno al nivel de la superficie de la banda que se va a enfriar.
De un modo general, sera interesante prever que el fluido frigongeno evaporado se recupere aguas abajo de la seccion de refrigeracion 4 para ser recirculado, habiendo soportado un proceso de condensacion y de separacion despues del cual se afsla una fraccion de incondensables, dicha fraccion estando controlada para ajustar la temperatura de condensacion del fluido frigongeno de cara a minimizar el consumo de energfa.
Segun una caractenstica ventajosa, se utiliza un fluido frigongeno que comprende por lo menos el 80% en volumen por volumen de fluido de cambio de fase.
Entre en los diferentes hidrocarburos contemplados, la utilizacion de pentano como fluido o componente de fluido de cambio de fase, se considera, a este efecto, como particularmente interesante.
Se podra utilizar pentano en estado puro, en particular pentano lfquido que se evapora a 35 °C bajo su propia tension de vapor, por lo tanto a presion ambiente.
En una variante se podra tratar de una mezcla que comprenda principalmente pentano, con preferencia por lo menos el 80% en volumen por volumen de pentano.
Se podran contemplar mezclas tales como mezclas de pentano y nitrogeno, pero, con las mezclas de este tipo, el consumo de energfa del sistema global quedara un poco penalizado por el hecho de la evaporacion del pentano en un gas incondensable que limita el calor latente de vaporizacion en funcion de la presion parcial del pentano en el nitrogeno.
Por el contrario, una mezcla de pentano/hexano del 80/20 de porcentaje molar se considera como mucho mas interesante. Una mezcla de este tipo comienza evaporarse a partir de 39,5 °C, para estar completamente en estado gaseoso a 43 °C.
Se habra comprendido que el pentano presenta un interes muy particular por el hecho de su temperatura normal de ebullicion del orden de 35 °C, porque es suficiente organizar el intercambio termico en el interior de un intercambiador bien dimensionado con un fluido exterior (aire o agua) para condensarlo.
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En una variante, se podra contemplar tambien utilizar heptano o una mezcla de pentano/heptano.
Mas generalmente, el caudal de masa del medio frigongeno proyectado sobre la superficie de la banda estara de preferencia controlado para que permanezca inferior a un lfmite previamente determinado procurando que la totalidad del medio frigongeno se vea afectado por el cambio de fase.
A fin de obtener un reparto homogeneo del fluido frigongeno que se va a evaporar al nivel de la superficie de la banda y de asegurar que todo el fluido frigongeno se evapore, se utilizara en particular boquillas de pulverizacion tales como las boquillas 7, instaladas para pulverizar el fluido en finas gotitas sobre la totalidad de la superficie de la banda de cara a una transferencia termica homogenea, con un caudal masico poco importante y una regulacion particularmente simple de la cantidad de calor que se va a absorber. Sera entonces interesante prever que la cantidad de calor a intercambiar este controlada por el caudal de la masa del fluido pulverizado.
Lo que precede evidentemente vale para el caso de un medio frigongeno bajo la forma solida, que no forma parte de la invencion, para el cual conviene asegurar que la totalidad del medio frigongeno se sublima a continuacion de su pulverizacion por ejemplo en lentejuelas sobre la totalidad de la superficie de la banda.
En la practica, en el caso de un fluido frigongeno, se utilizaran de preferencia boquillas de pulverizacion de cono liso. Las gotitas que impactan en las dos caras de la banda soportado entonces instantaneamente un cambio de fase que induce una importante absorcion de energfa.
El caudal de masa inyectado de fluido frigongeno que se evapora depende por supuesto del numero de boquillas de pulverizacion utilizadas y del caudal masico de cada una de estas. La distribucion geometrica de las boquillas de pulverizacion depende de su angulo de accion, el cual se escoge para que las gotitas impacten en la totalidad de la superficie de refrigeracion. A este respecto se podra hacer referencia al documento EP-A-1 655 383 que contiene una ensenanza preciosa sobre la inclinacion de los tubos de proyeccion, entendiendose que este documento anterior unicamente concierne a la refrigeracion por soplado de una mezcla gaseosa tradicional tal como una mezcla de nitrogeno y de hidrogeno. Se podra prever igualmente que las boquillas de pulverizacion esten instaladas con una segmentacion, de modo que se pueda seguir una pendiente de refrigeracion previamente determinada en funcion de la velocidad de desplazamiento de la banda.
Volviendo ahora a la figura unica del dibujo adjunto, se constata que la instalacion 100 comprende igualmente un condensador 13 conectado aguas abajo del cajon de refrigeracion 5 por intermediacion de un supresor 10, a traves de canalizaciones respectivas 11 y 12, lo que permite volver a condensar el medio frigongeno a una presion proxima a la presion atmosferica. La canalizacion 12, que contiene esencialmente una fase vapor, se prolonga por un tramo 12' en el interior del condensador 13, el cual esta realizado en este caso bajo la forma de un intercambiador clasico que utiliza un circuito de intercambio 14 atravesado por agua o aire. La canalizacion de salida 15 del condensador 13 desemboca en una bombona 16 que forma el deposito y separador. En efecto hay una fase lfquida e incondensables que llegan juntos al interior de esta bombona 16, estas dos fases se separan en una reserva lfquida RL coronada con una fraccion de incondensables gaseosos IG.
A la salida de la bombona que forma el deposito/separador 16, se encuentra una canalizacion 19 que conducen a una valvula de seguridad 20, despues una canalizacion 21 que llega a una bomba de recirculacion 22 que esta conectada aguas arriba del cajon de refrigeracion 5 por una canalizacion 23.
Asf, despues de la evaporacion del fluido de cambio de fase pulverizado en el interior de la seccion de refrigeracion, este se condensa en el condensador exterior 13, y se controlan, aguas abajo de dicho condensador, los incondensables presentes en el fluido frigongeno, que son tipicamente nitrogeno y eventualmente trazas de hidrogeno.
Se debe observar que el cajon de refrigeracion 5 ilustrado en este caso comprende una seccion aguas arriba 5.1 exenta de boquillas 7, y una seccion aguas abajo 5.2 que esta equipada con boquillas 7, con referencia al sentido de circulacion 50 de la banda 1. La seccion aguas arriba 5.1 esta equipada con un captador 34 que sirve para medir la temperatura de la banda 1 que entra en el interior de dicho cajon. Por el hecho de la ausencia de boquillas, se puede asf asegurar, por una medicion optica de la temperatura de la banda, que la totalidad del medio frigongeno se ha transformado bien en gas. Cualquier gotita que no haya sufrido la transformacion de fase se evacuara en esta seccion y se evaporara, o sublimara cuando se trate de lentejuelas.
La instalacion comprende igualmente captadores 32, 33 de medicion de la temperatura de la banda 1, respectivamente aguas arriba de la entrada y aguas abajo de la salida del cajon de refrigeracion 5. Estos captadores 32, 33 sirven para regular el caudal de la bomba de recirculacion 22 en funcion de la velocidad de desplazamiento de dicha banda, velocidad de desplazamiento la cual es medida por un captador asociado 31 exterior al cajon de refrigeracion 5.
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Se ha ilustrado esquematicamente un conjunto central de control 30 que recibe informaciones proporcionadas por el captador de velocidad 31 y los captadores de temperatura 32, 33, 34, estas informaciones siendo transmitidas por una red de hilos ilustrada en trazo mixto. Este conjunto de control 30 permite enviar instrucciones de funcionamiento muy precisas al organo de mando 35 de la bomba de recirculacion 22.
Se constata igualmente en la figura que la bombona deposito/separador 16 esta equipada interiormente con un serpentm frigonfico 17, que utiliza su propio fluido frigongeno, el cual funciona naturalmente a una temperatura que es inferior a la temperatura de condensacion del medio frigongeno de cambio de fase utilizado para la refrigeracion de la banda. Este serpentm frigonfico 13 permite completar en el interior de la bombona 16 los procesos de condensacion y de separacion de la fase lfquida del medio frigongeno y de los gases incondensables. El control de los incondensables en el interior del fluido frigongeno es importante, ya que permite ajustar la temperatura de condensacion: en efecto, cuanto menos elevado sea el contenido de incondensables, menos elevada sera la temperatura de condensacion del fluido de cambio de fase.
Se podra ademas prever una purga 18 en la parte alta de la bombona 16 a fin de extraer los gases incondensables. Esto permite evitar que los incondensables se acumulen poco a poco durante el funcionamiento de la instalacion, lo que afectana a la larga al rendimiento de esta. El serpentm frigonfico 17 funcionara tfpicamente a una temperatura de 15K para garantizar una condensacion mas alta del fluido frigongeno de cambio de fase y obtener la separacion deseada. Se asegura entonces que los incondensables acumulados al nivel de la seccion de refrigeracion esten bien separados del fluido frigongeno de trabajo, y que cualquier fluido a bombear hasta las boquillas de pulverizacion 7 este completamente en estado lfquido.
La valvula de seguridad 20 permite por lo que a ella se refiere la parada de la circulacion del medio frigongeno en caso de urgencia, como la infiltracion masiva de aire, o una disfuncion de uno de los elementos de circuito, un paro de desplazamiento de la banda, etcetera. El fluido frigongeno lfquido es bombeado por la bomba de recirculacion 22 para ser enviado directamente a las boquillas de pulverizacion 7 a fin de volver a empezar el ciclo.
Asf como se ha dicho antes en este documento, el caudal de la bomba de recirculacion 22 esta regulado por un automata (el conjunto 30) que utiliza como datos de entrada las temperaturas de la banda en la entrada y en la salida del recinto de refrigeracion, asf como la velocidad de circulacion de la banda. Estos datos permiten controlar eficazmente el sistema, ya que la cantidad de calor que debe ser extrafdo de la banda es naturalmente funcion de la velocidad de desplazamiento de esta y de la consigna de la temperatura de salida de la banda, y tambien de la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del recinto de refrigeracion. Esta cantidad de calor condiciona asf el caudal de la bomba y por lo tanto la cantidad de fluido frigongeno pulverizado sobre la banda.
Las esclusas de estanqueidad 8, 9 que equipan el cajon de refrigeracion 5 son particularmente importantes cuando se utiliza pentano, como aquello que ha sido indicado antes en este documento, no solamente por las cuestiones de econoirna (esto sena cierto con cualquier tipo de fluido de refrigeracion), sino sobre todo por razones de seguridad. En efecto, el pentano, como otros fluidos analogos contemplables, es inflamable a alta temperatura (309 °C para el pentano), y por lo tanto no deben ser mezclados con el oxfgeno del aire. La composicion en pentano en el interior del cajon por lo tanto se medira permanentemente y se controlara para que siempre este ampliamente por debajo del lfmite superior de inflamabilidad en el aire. A este respecto, sera interesante mantener el cajon de refrigeracion en ligera sobre presion. Se podra ademas prever una sonda complementaria para supervisar el porcentaje de oxfgeno en la atmosfera del cajon de refrigeracion.
Por otro lado, para optimizar el consumo de energfa del supresor 10, el trabajo de este ultimo se regula por la temperatura del fluido frigongeno en el interior del intercambiador que constituye el condensador 13. A una presion superior a la presion atmosferica, la temperatura de saturacion del gas aumenta. Para el pentano, por ejemplo, a una presion de 1,15 bar, la temperatura de saturacion aumenta hasta 40 °C. Segun la temperatura del fluido frigongeno en el interior del intercambiador, el fluido de refrigeracion va a ser comprimido de modo que esta diferencia de temperaturas entre el pentano y el agua o el aire de refrigeracion, a la salida del intercambiador, sea adecuada y que el fluido frigongeno de cambio de fase puede ser completamente condensado a la salida. La temperatura del agua o del aire de refrigeracion debe estar tfpicamente controlada de 3 a 5 K por debajo de la temperatura normal de ebullicion del fluido frigongeno, que en el caso del pentano desde 35 °C, lo que comporta que el pentano, despues de la evaporacion, puede ser transferido al condensador 13 por un simple supresor 10, con un consumo energetico del sistema mmimo comparativamente a un compresor.
Se ha conseguido asf poner en practica una refrigeracion particularmente eficaz, con una transferencia de energfa rapida que depende muy poco de las velocidades de soplado, evitando riesgos de oxidacion que induzcan la necesidad de un decapado posterior.
La puesta en practica de un proceso endotermico de este tipo con un cambio de fase dentro del ambito de la refrigeracion de una banda metalica en circulacion representa asf un progreso notable con relacion a las tecnicas tradicionales de refrigeracion que utilizan una mezcla gaseosa tal como una mezcla de nitrogeno y de oxfgeno, o
sobre todo como una niebla de agua/aire o de agua/nitrogeno, caso en el cual no se puede evitar una oxidacion de la banda y por este hecho la necesidad de prever un tratamiento posterior de decapado.
Ademas, gracias a la eleccion acertada del cuerpo de cambio de fase, sobre todo si se trata de un fluido frigongeno 5 cuya temperatura normal de ebullicion es ligeramente superior a la temperatura del medio ambiente, se llega a optimizar el consumo de energfa del sistema global.
La invencion no esta limitada al modo de realizacion que ha sido descrito, sino que engloba por el contrario cualquier variante que recupere, con medios equivalentes, las caractensticas esenciales anunciadas antes en este 10 documento.

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    REIVINDICACIONES
    I. Procedimiento de refrigeracion de una banda metalica que circula en el interior de una seccion de refrigeracion de una lrnea de tratamiento termico en continuo, que consiste en proyectar en el interior de la seccion de refrigeracion (4), sobre la superficie de la banda (1) que se va a enfriar, un medio frigongeno capaz de enfriar la banda (1) sin oxidar dicha banda, caracterizado por que el medio frigongeno esta principalmente compuesto por un cuerpo de cambio de fase cuyo paso a fase gaseosa se efectua a una temperatura que es a la vez inferior a la temperature de la banda que se va a enfriar (1) y proxima a la temperatura del medio ambiente exterior, de modo que el intercambio de energfa se realiza dentro el ambito de un proceso endotermico con un cambio de fase de dicho cuerpo de cambio de fase y que a continuacion dicho medio frigongeno puede ser condensado de nuevo a una presion proxima a la presion atmosferica, el cuerpo de cambio de fase comprendiendo por lo menos un hidrocarburo entre pentano, hexano o heptano.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 en el cual el medio frigongeno es un fluido, en particular bajo la forma de
    finas gotitas, que presenta una temperatura normal de ebullicion que es superior a la temperatura del medio
    ambiente exterior, el proceso endotermico efectuandose con una evaporacion de dicho medio frigongeno al nivel de la superficie de la banda que se va a enfriar (1).
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2 caracterizado por que el fluido frigongeno evaporado se recupera aguas abajo de la seccion de refrigeracion (4) para ser circulado de nuevo, habiendo soportado un proceso de condensacion y de separacion despues del cual se afsla una fraccion de incondensables, dicha fraccion estando controlada para ajustar la temperatura de condensacion del solido o del fluido frigongeno de cara a minimizar el consumo de energfa.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 2 caracterizado por que el fluido frigongeno comprende por lo menos el 80% en volumen por volumen de fluido de cambio de fase.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 4 caracterizado por que el fluido de cambio de fase es pentano.
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 5 caracterizado por que el fluido frigongeno es pentano en estado puro.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 5 caracterizado por que el fluido frigongeno es una mezcla de pentano/hexano en un porcentaje molar de 80/20.
  8. 8. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por que la atmosfera que reina en el interior de la seccion de refrigeracion (4) esta aislada del medio ambiente exterior, en particular al nivel de la entrada y de la salida de la banda (1) que se va a enfriar, de modo que permite un control permanente del medio frigongeno en el momento del proceso endotermico.
  9. 9. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado por que el caudal de masa de medio frigongeno proyectado sobre la superficie de la banda (1) esta controlado para que permanezca inferior a un lfmite previamente determinado haciendo que la totalidad del medio frigongeno se vea afectado por el cambio de fase.
  10. 10. Instalacion (100) destinada a la puesta en practica de un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizada por que comprende:
    - una seccion de refrigeracion (4) que comprende un cajon de refrigeracion (5) atravesado de modo estanco por
    la banda que se va a enfriar (1), dicho cajon estando equipado interiormente con boquillas (7) instaladas para
    proyectar sobre las dos caras de dicha banda un medio frigongeno principalmente compuesto por un cuerpo de cambio de fase cuyo paso a fase gaseosa se efectua a una temperatura que es a la vez inferior a la temperatura de la banda (1) que se va a enfriar y proxima a la temperatura del medio ambiente exterior;
    - un condensador (13) conectado aguas abajo del cajon de refrigeracion (5) por intermediacion de un supresor
    (10), que permite volver a condensar el medio frigongeno a una presion proxima a la presion atmosferica;
    - una bombona que forma un deposito/separador (16) conectado aguas abajo del condensador (13); y
    - una bomba de recirculacion (22) conectada aguas abajo de la bombona deposito/separador (16) por intermediacion de una valvula de seguridad (20) y conectada aguas arriba del cajon de refrigeracion (5).
    II. Instalacion segun la reivindicacion 10 caracterizada por que las boquillas (7) del cajon de refrigeracion (5) estan instaladas con una segmentacion, de modo que se puede seguir una pendiente de refrigeracion previamente determinada en funcion de la velocidad de desplazamiento de la banda.
  11. 12. Instalacion segun la reivindicacion 10 o la reivindicacion 11 caracterizada por que el cajon de refrigeracion (5) comprende una seccion aguas arriba (5.1) exenta de boquillas (7) y una seccion aguas abajo (5.2) equipada con boquillas (7), con referencia al sentido de circulacion (50) de la banda (1), dicha seccion aguas arriba (5.1) estando equipada con un captador (34) de medicion de la temperatura de la banda (1) que entra en el interior de dicho cajon.
    5
  12. 13. Instalacion segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 caracterizada por que el cajon de refrigeracion (5) esta equipado, al nivel de la entrada y de la salida de la banda (1), con esclusas de paso estancas (8, 9).
  13. 14. Instalacion segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13 caracterizada por que comprende captadores (32,
    10 33) de medicion de la temperatura de la banda (1) aguas arriba de la entrada y aguas abajo de la salida del cajon de
    refrigeracion (5), dichos captadores sirviendo para regular el caudal de la bomba de recirculacion (22) en funcion de la velocidad de desplazamiento de dicha banda, velocidad de desplazamiento la cual es medida por un captador asociado (31) exterior ha dicho cajon de refrigeracion.
    15 15. Instalacion segun la reivindicacion 10 caracterizada por que la bombona deposito/separador (16) esta equipada
    interiormente con un serpentm frigonfico (17) que funciona a una temperatura que es inferior a la temperatura de condensacion del medio frigongeno utilizado, a fin de completar en el interior de dicha bombona los procesos de condensacion y de separacion de la fase lfquida del medio frigongeno y de los gases incondensables.
    20 16. Instalacion segun la reivindicacion 15 caracterizada por que la bombona deposito/separador (16) esta equipada
    con una purga (18) que permite extraer los gases incondensables.
    imagen1
    Figura unica
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