BR0316515B1 - procedimento e dispositivo para revestir uma tira de metal por imersão em banho quente. - Google Patents
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Description
PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO PARA REVESTIR UMA TIRA DE METAL POR IMERSÃO EM BANHO QUENTE
A presente invenção se refere a um procedimento para revestir uma tira de metal, particularmente uma tira de aço, por imersão em banho quente, sendo que a tira de metal é conduzida, pelo menos por seqmentos, verticalmente através de um recipiente contendo o metal para revestimento fundido, a uma velocidade de deslocamento predeterminada. Além do mais, a presente invenção se refere a um dispositivo para revestir uma tira de metal por imersão em banho quente.
As instalações convencionais para o revestimento em metal de tiras de metal por imersão em banho quente apresentam uma parte que exige manutenção intensiva, a saber, o recipiente para revestimento, com o equipamento que se encontra dentro dele. As superfícies das tiras de metal a serem revestidas devem ser limpas de restos de óxido antes de se proceder ao revestimento, e devem ser ativadas para se combinarem com o metal para revestimento. Por este motivo, antes de serem revestidas, as superfícies das tiras são tratadas por processos térmicos numa atmosfera redutora. Na medida em que as camadas de óxido são removidas anteriormente por meios químicos ou abrasivos, as superfícies são ativadas por meio do processo térmico redutor de tal maneira que, depois de serem submetidas ao processo térmico, o seu metal se encontra limpo.
Contudo, a afinidade destas superfícies da tira em relação ao oxigênio contido no ar circundante aumenta com a ativação da superfície da tira. Para impedir que o oxigênio contido no ar possa novamente alcançar as superfícies da tira antes de se proceder ao processo de revestimento, as tiras são introduzidas no banho para o revestimento por imersão por cima, por um duto de imersão. Na medida em que o metal para revestimento se encontra em forma líquida e que é vantajoso aproveitar a gravitação junto com os dispositivos de purga para ajustar a espessura da camada de revestimento, mas que os processos ulteriores impedem que a tira seja tocada até que o metal para revestimento esteja completamente solidificado, a tira deve ser desviada para uma posição vertical dentro do recipiente de revestimento. Isto ocorre por meio de um rolo, que gira dentro do metal líquido. Este rolo é submetido a um elevado desgaste em função da sua exposição ao metal para revestimento líquido e é, portanto, a causa freqüente de paradas e interrupções no processo de produção.
A reduzida espessura das camadas de metal para revestimento que são desejadas, e que podem girar na faixa dos micrometros, representa elevadas exigências em relação à qualidade da superfície da tira. Isto significa que as superfícies dos rolos que conduzem as tiras também têm que ser de alta qualidade. De modo geral, irregularidades que ocorrem nestas superfícies acarretam danos na superfície da tira. Este é um motivo suplementar para freqüentes paradas da instalação.
Para evitar os problemas relacionados com os rolos que giram dentro do metal para revestimento líquido, se resolveu adotar um recipiente de revestimento aberto para baixo e que apresenta, em sua região inferior, um canal de guia para conduzir a tira verticalmente para cima e que possui um fecho eletromagnético à guisa de vedação. Para tanto, são utilizados indutores eletromagnéticos que trabalham com campos alternativos eletromagnéticos, ou eventualmente com campos de ondas progressivas, que repelem, bombeiam ou se contraem, vedando o recipiente de revestimento para baixo.
Uma solução deste tipo foi trazida ao conhecimento do público, por exemplo, pela EP 0 673 444 BI. Um fecho eletromagnético que serve para a vedação do recipiente para revestimento para baixo também está previsto na solução apresentada em conformidade com o documento WO 96/03533, ou pelas soluções oferecidas em conformidade com o documento JP 5086446.
O documento DE 42 08 57 8 Al também trouxe ao conhecimento do público uma instalação para revestimento por imersão em banho quente apresentando um fechamento eletromagnético. Para garantir um tempo de permanência controlado da tira de metal dentro do metal para revestimento, independentemente da velocidade de deslocamento da tira de metal, a solução em conformidade com aquele documento prevê que, durante a passagem da tira de metal, o material liquido para revestimento seja mantido num movimento orientado contra a superfície da tira de metal e que, ao término, este seja revolvido por ar.
Neste contexto, todas as soluções mencionadas destacam o fato de que, fundamentalmente, é desejável que haja um nivel predeterminado de metal para revestimento no recipiente de revestimento. De modo geral, a velocidade da passagem da tira de metal pelo banho de revestimento é apontada como um importante parâmetro que exerce influência sobre o tipo e qualidade do revestimento por imersão em banho quente. Com exceção da solução apresentada ao público pelo documento DE 42 08 578 Al, parece não haver nenhuma possibilidade, além daquela, de exercer uma influência ativa sobre o processo de revestimento por imersão em banho quente. Isto quer dizer que, nos processos conhecidos de revestimento por imersão em banho quente, o tempo de permanência da tira de metal dentro do meio para revestimento é alterado principalmente de forma dinâmica pela velocidade de passagem da tira de metal pelo recipiente para revestimento, na medida em que o nivel do banho para revestimento só pode ser reduzido de forma extremamente lenta por meio do ajuste do revestimento na tira de metal. Portanto, o nivel do banho de revestimento não pode ser utilizado como elemento de regulação dinâmico para ajustar as características de qualidade.
Os documentos US 4.577.588 e US 4.762.687 trouxeram ao conhecimento do público procedimentos para revestir uma tira portadora com silicone para ser empregada em células solares ou em semicondutores.
Por outro lado, procedimentos para o revestimento por imersão em banho quente e os respectivos dispositivos, que utilizam um fecho eletromagnético na região do fundo do recipiente para revestimento, foram trazidos ao conhecimento público pelos documentos EP 0 803 586 Al, US5.665.437 e DE 101 60 949 Al.
Conseqüentemente, a presente invenção tem como tarefa fundamental criar um procedimento e um dispositivo correspondente para revestir uma tira de metal por imersão em banho quente, com o qual ou com os quais é possível exercer uma influência eficiente sobre os parâmetros do revestimento por imersão em banho quente, sem ter que alterar necessariamente a velocidade de passagem da tira de metal através do metal fundido para revestimento.
A presente invenção soluciona esta tarefa em conformidade com o presente procedimento através das características segundo as quais a velocidade de deslocamento da tira de metal através do recipiente é mantida constante e o tempo de permanência da tira de metal no metal fundido para revestimento é determinado pela regulação ou o ajuste da altura do nível do metal fundido para revestimento dentro do recipiente, sendo que a tira de metal é conduzido exclusivamente no sentido vertical através do metal fundido para revestimento, bem como através de um canal de guia posicionado a montante do recipiente, e sendo que, para reter o metal para revestimento dentro do recipiente, é gerado um campo eletromagnético na região do canal de guia por meio de pelo menos dois indutores posicionados de ambos os lados da tira de metal.
O conceito da presente invenção, portanto, destaca a idéia de que, para influenciar os parâmetros que exercem influência sobre a qualidade do processo de revestimento por imersão em banho quente, é preciso apelar para a altura do nível do metal fundido para revestimento no recipiente para revestimento. Com este método de procedimento é possível exercer influência sobre a qualidade do revestimento sem que seja necessário variar a velocidade de deslocamento da tira de metal através do dispositivo para revestimento. Neste contexto, é utilizado o procedimento CVGL, (Continuous Vertical Galvanising Line), com fecho eletromagnético de fundo, que por si já é bastante difundido.
0 dispositivo em conformidade com a presente invenção para revestir uma tira de metal por imersão em banho quente, no qual a tira de metal é conduzido, pelo menos por segmentos, verticalmente através de um recipiente contendo o metal fundido para revestimento, é caracterizado por meios para comandar ou regular a altura do nivel do metal fundido para revestimento contido no recipiente, de acordo com um tempo de permanência predeterminado da tira de metal dentro do metal fundido para revestimento, sendo que esses meios apresentam meios de medição para detectar o nivel de metal fundido para revestimento no recipiente e meios para influenciar o nível, os quais estão conectados com um dispositivo de comando ou de regulação, e sendo que o dispositivo apresenta um canal de guia posicionado a montante do recipiente, bem como pelo menos dois indutores posicionados de ambos os lados da tira de metal, na região do canal de guia, para gerar um campo eletromagnético para reter o metal para revestimento dentro do recipiente.
Ademais, pode-se prever que os meios para influenciar o nível do metal fundido para revestimento apresentem uma saída para escoar o metal fundido para revestimento do recipiente num recipiente de serviço, bem como uma bomba para transportar metal fundido para revestimento do recipiente de serviço para o recipiente. Neste contexto, o recipiente de serviço deve estar preferencialmente posicionado abaixo do recipiente. Para influenciar o nivel do metal fundido para revestimento no recipiente, de maneira mais rápida e eficiente possível, foi comprovado que a capacidade volumétrica do recipiente deve ser diversas vezes inferior à capacidade volumétrica do recipiente de serviço; neste contexto, particularmente, está previsto que a capacidade volumétrica do recipiente comporte entre 5 a 20 % da capacidade volumétrica do recipiente de serviço.
O desenho ilustra um exemplo de execução da presente invenção. A única figura representa esquematicamente um dispositivo de revestimento por imersão em banho quente com uma tira de metal que está sendo conduzido através dela.
O dispositivo apresenta um recipiente 3, que está repleto de metal fundido para revestimento 2. No caso, pode se tratar, por exemplo, de zinco ou alumínio. A tira de metal 1 a ser revestida, que apresenta a forma de uma tira de aço, passa pelo recipiente 3 verticalmente para cima, no sentido de deslocamento R, com uma velocidade de deslocamento ν predeterminada e mantida constante durante todo o processo.
Neste ponto, deve se observar que, em princípio, também é possível que a tira de metal 1 passe pelo recipiente 3 de cima para baixo.
Para possibilitar a passagem da tira de metal 1 através do recipiente 3, este último possui uma abertura na região do fundo; ali se encontra um canal de guia 4. Para que o metal para revestimento líquido 2 não possa escorrer para baixo pelo canal de guia 4, dos dois lados da tira de metal 1 encontram-se dois indutores eletromagnéticos 5, os quais geram um campo magnético que produz forças de sustentação no metal líquido que atuam em sentido contrário à força de gravidade do metal para revestimento 2, vedando assim o canal de guia 4 para baixo.
No caso dos indutores 5, trata-se de dois indutores de campo de ondas progressivas ou de indutores de campo alternativo, posicionados um defronte do outro, que são operados na faixa de freqüência de 2 Hz até 10 kHz e que geram um campo transversal eletromagnético perpendicular ao sentido de deslocamento R. A faixa de freqüência preferencial para sistemas monofásicos (indutores de campo alternativo) está situada entre 2 kHz e 10 kHz, enquanto que a utilizada preferencialmente para os sistemas polifásicos (como, por exemplo, indutores de campos de ondas progressivas) gira entre 2 Hz e 2 kHz.
No dispositivo de revestimento por imersão em banho quente proposto em conformidade com a presente invenção, são utilizados meios adequados para exercer influência ativa sobre o nível h do metal fundido para revestimento 2 contido no recipiente 3, e este é utilizado para influenciar os parâmetros do processo e, com isto, a qualidade do revestimento.
Para tanto, são alocados meios 6 para comandar ou regular a altura h do nível, sendo que é possível depreender a partir da figura que o nível h pode se movimentar entre limites amplos, a saber, entre um nível mínimo hmin e um nível máximo hmax.
Por meio da altura h do nível que reina no recipiente3, bem como pela velocidade de deslocamento ν da tira de metal 1, obtém-se o tempo de permanência t da tira de metal1 dentro do metal para revestimento 2; por outro lado, a partir daí é possível obter importantes parâmetros de influência sobre o processo de revestimento por imersão em banho quente.
Os meios 6 para comandar ou para regular a altura h do nível consistem primeiramente de um meio de medição 7, com o qual é possível medir o nível h real. 0 valor medido pelo meio de medição 7 é transferido para um dispositivo de comando ou para um dispositivo de regulagem 10. Este último também obtém o valor desejado para o tempo de permanência t da tira de metal 1 dentro do metal para revestimento 2. O dispositivo de comando ou de regulagem 10 pode exercer influência sobre os meios 8, 9, para influenciar o nível h, mais especificamente, sobre uma saída 8, através da qual é possível escoar metal fundido para revestimento 2 para fora do recipiente 3, bem como sobre uma bomba 9 regulada pelo número de rotações, com a qual é possível bombear metal para revestimento 2 para dentro do recipiente 3. Ao exercer influência sobre a alimentação ou o escoamento de metal para revestimento 2 do recipiente 3, é possível manter o nível h desejado ou necessário por meio do dispositivo de comando ou de regulação 10.
Demonstrou ser particularmente vantajoso se, para tanto, for posicionado um recipiente de serviço 11 abaixo do recipiente 3. Conforme pode ser depreendido a partir do exemplo de execução, uma tubulação 12 conecta a saída 8 ao recipiente de serviço 11. Da mesma maneira, uma tubulação13 está prevista, na qual está posicionada a bomba com a qual é possível bombear o metal para revestimento 2 do recipiente de serviço 11 para o recipiente 3. O nível do banho para revestimento, portanto, é ajustado ou regulado de maneira dinâmica por meio da saída .8 e da bomba 9. Com isto, é possível utilizar o nível h como grandeza de regulação para a regulação da qualidade da tira de metal 1 revestida.
Ao se alterar o nível h do banho de revestimento da maneira desejada, é possível ajustar ou regular as características de qualidade da tira de metal 1 revestida que é obtida depois de passar pelo processo de revestimento, através da alteração conseqüente do tempo de permanência t da tira de metal 1 dentro do metal para revestimento 2, mantendo constante a velocidade de deslocamento v.
LISTA DOS SINAIS DE REFERÊNCIA:
1 Tira de metal (tira de aço)
2 Metal para revestimento
3 Recipiente
4 Canal de guia
5 Indutor
6 Meios para comandar ou regular a altura do nível
7 Meios de medição para medir o nível
8 Meios para influenciar o nível, saída
9 Meios para influenciar o nível, bomba
10 Dispositivo de comando ou regulação
11 Recipiente de serviço
12 Tubulação
13 Tubulação
ν Velocidade de deslocamento t Tempo de permanência h Nível do metal fundido para revestimento no recipiente hmin nível mínimo hmax Nível máximo R Sentido de deslocamento
Claims (6)
1. Procedimento para revestir uma tira de metal (1) , particularmente uma tira de aço, por imersão em banho quente, sendo que a tira de metal (1) é conduzida verticalmente através de um recipiente (3) contendo o metal para revestimento fundido (2), a uma velocidade de deslocamento (v) predeterminada, sendo que a tira de metal (1) é conduzida exclusivamente no sentido vertical através do metal fundido para revestimento (2), bem como através de um canal de guia (4) posicionado a montante do recipiente (3), e sendo que, para reter o metal para revestimento (2) dentro do recipiente (3), é gerado um campo eletromagnético na região do canal de guia (4) por meio de pelo menos dois indutores (5) posicionados de ambos os lados da tira de metal (1), sendo o procedimento caracterizado pelo fato de que a velocidade de deslocamento (v) da tira de metal (1) através do recipiente (3) é mantida constante e o tempo de permanência (t) da tira de metal (1) no metal fundido para revestimento (2) é determinado pela regulação ou o ajuste da altura (h) do nível do metal fundido para revestimento (2) dentro do recipiente (3).
2. Dispositivo para revestir uma tira de metal (1), particularmente uma tira de aço, por imersão em banho quente, sendo que a tira de metal (1) é conduzida, verticalmente através de um recipiente (3) contendo o metal para revestimento fundido (2) e sendo que o dispositivo apresenta um canal de guia (4) posicionado a montante do recipiente (3), bem como pelo menos dois indutores (5) posicionados de ambos os lados da tira de metal (1) , na região do canal de guia (4), para gerar um campo eletromagnético para reter o metal para revestimento (2) dentro do recipiente (3) , caracterizado pelo fato de que apresenta meios (6) para comandar ou regular a altura (h) do nivel do metal fundido para revestimento (2) contido no recipiente (3), de acordo com um tempo de permanência (t) predeterminado da tira de metal (1) dentro do metal fundido para revestimento (2), sendo que esses meios (6) apresentam meios de medição (7) para medir o nivel (h) do metal fundido para revestimento (2) no recipiente (3) e meios (8,9) para influenciar o nivel (h), os quais estão conectados com um dispositivo de comando ou de regulação (10).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os meios (8, 9) para influenciar o nivel (h) do metal fundido para revestimento (2) apresentam uma saida (8) para escoar metal fundido para revestimento (2) do recipiente (3) para um recipiente de serviço (11), bem como uma bomba (9) para transportar metal fundido para revestimento (2) do recipiente de serviço (11) para o recipiente (3).
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o recipiente de serviço (11) deve estar posicionado abaixo do recipiente (3) .
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a capacidade volumétrica do recipiente (3) é diversas vezes inferior à capacidade volumétrica do recipiente de serviço (11).
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a capacidade volumétrica do recipiente (3) comporta entre 5 a 20 % da capacidade volumétrica do recipiente de serviço (11).
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