ES2158833T3 - Procedimiento y dispositivo de reduccion de los pliegues de cinta en una zona de refrigeracion rapida de linea de tratamiento termico. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de reducción de la formación de pliegues en cintas metálicas sometidas a una refrigeración en líneas continuas de tratamiento térmico en las cuales las indicadas cintas son conducidas a atravesar zonas de refrigeración que comprenden cajones provistos de medios de soplado de un gas de refrigeración caracterizado porque consiste en modificar progresivamente la intensidad de la refrigeración en cada variación de la pendiente del ciclo de refrigeración.

Description

Procedimiento y dispositivo de reducción de los pliegues de cinta en una zona de refrigeración rápida de línea de tratamiento térmico.

La presente invención se refiere a perfeccionamientos introducidos en las cámaras de refrigeración rápida de líneas de tratamiento térmico de cintas metálicas. La invención se propone más particularmente reducir la formación de pliegues que se forman sobre cintas metálicas sometidas a una refrigeración en líneas continuas de tratamiento térmico, en las cuales las indicadas cintas son conducidas a atravesar zonas de refrigeración provistas de medios de soplado de un gas de refrigeración.

Con el fin situar correctamente el ámbito técnico al cual se aplica la presente invención, se hace referencia en primer lugar a la figura 1 que representa de forma esquemática, en perspectiva y abierta parcial la zona de refrigeración de una cinta metálica en una línea de tratamiento térmico.

En esta figura 1 se aprecia que la cinta 1 atraviesa la zona de refrigeración rápida 2 pasando por un rodillo de entrada 3 y un rodillo de salida 10. Durante la travesía de la zona 2, la cinta 1 es expuesta a chorros de gas de refrigeración soplados por un cierto número de pares de cajones tales como 4 y 5 y 6 y 7, provistos cada uno de medios de soplado, estando cada cajón posicionado a uno y otro lado de la cinta. Los cajones de refrigeración tales como 4 y 5 y 6 y 7, presentan una longitud limitada con el fin de permitir la implantación de uno o de varios rodillos o pares de rodillos estabilizadores tales como los rodillos 8 y 9, entre dos cajones consecutivos tales como 4 y 6 y 5 y 7, respectivamente, estando estos rodillos bien conocidos destinados para conducir y para estabilizar la cinta 1.

El soplado del gas de refrigeración sobre la cinta está asegurado por cualquier medio clásico tales como los descritos particularmente en el documento US-A-3 068 586.

En el gráfico ilustrado por la figura 1A, asociado con la figura 1, se ha representado la intensidad \phi de la refrigeración experimentada por la cinta 1 durante su paso por la zona 2. En su entrada entre los primeros cajones de refrigeración 4 y 5, la cinta es expuesta brutalmente a un flujo de refrigeración importante cuya intensidad es constante por toda la longitud del cajón de refrigeración, luego esta intensidad disminuye brutalmente a la salida de los indicados cajones. Esta variación de la intensidad de refrigeración experimentada por la cinta se renueva a su paso entre cada par siguiente de cajones de refrigeración dispuestos por toda la longitud de la zona 2 así como se aprecia claramente en la figura 1A.

La intensidad de refrigeración de la cinta sobre la extensión de un cajón depende de la temperatura del gas de refrigeración soplado, de las características geométricas de los orificios de soplado de los cajones y de la distancia de estos orificios con relación a la cinta.

El aumento de los rendimientos de las líneas de tratamiento térmico o de revestimiento de cintas se materializa por la realización de ciclos de refrigeración rápidos o que comprenden una sucesión de pendientes de refrigeración más o menos rápidas que necesitan la utilización de caudales muy importantes de gas de refrigeración.

En la figura 2 de los dibujos adjuntos se ha ilustrado un tipo de ciclo de refrigeración para el cual, por ejemplo, la cinta se refrigera según las pendientes A-B, C-D y E-F, siendo una al menos de estas pendientes superior a las pendientes de refrigeración características del estado anterior de la técnica. En la figura 2 los tramos B-C y D-E corresponden a las discontinuidades de la refrigeración relacionadas con las interrupciones de los cajones de soplado para la colocación de rodillos estabilizadores tales como los rodillos 8 y 9 representados en la figura 1.

Este aumento de las pendientes de refrigeración ha representado la aparición de un problema crítico en este tipo de zona de refrigeración: la formación de pliegues sobre la cinta que producen la degradación de la calidad del producto. La presente invención se ha marcado como objetivo resolver este problema aportando una solución que permite limitar la formación de los pliegues en la cinta en el transcurso de refrigeración rápida manteniendo la velocidad nominal de la cinta en su travesía de la zona de refrigeración rápida, es decir, sin pérdida de producción.

Se expondrá ahora de forma detallada el problema técnico planteado por las soluciones según el estado anterior de la técnica que se resuelve por la presente invención.

La refrigeración de la cinta bajo el efecto de los chorros de gas soplados por los cajones de refrigeración provoca una contracción del material de la cinta según unas direcciones paralelas y perpendiculares a la dirección de paso de la cinta. La contracción según la dirección de paso de la cinta es compensada por el dispositivo de control de tracción de cinta con el cual está provista la zona de refrigeración o la línea en la cual esta zona de refrigeración está integrada.

La contracción que se realiza según la dirección perpendicular al paso de la cinta genera fuerzas de compresión en el seno del material que están dirigidas hacia el eje de la cinta.

Por toda la longitud del cajón de soplado, la intensidad del flujo de refrigeración de la cinta es constante y no existe diferencia importante entre las fuerzas de compresión existentes en una sección de la cinta y la que precede en la dirección de paso de esta cinta.

En una variación rápida de la intensidad de la refrigeración, las fuerzas de compresión en una sección de la cinta pueden ser superiores a las que existen en la sección que la precede y que experimenta una refrigeración de menor intensidad. Esta diferencia es tanto más importante cuanto mayor es la variación de pendiente de refrigeración entre estas dos secciones, como es el caso por ejemplo a la entrada o a la salida de un par de cajones de refrigeración.

En la figura 3 de los dibujos adjuntos se han representado los resultados de la modelización por el cálculo de las tensiones termomecánicas que aparecen en el material de la cinta en las diferentes etapas de refrigeración de esta cinta realizado según el ciclo ilustrado por la figura 2.

Esta figura 3 ilustra el fenómeno descrito anteriormente y muestra la evolución de las temperaturas sobre la longitud L de la zona de refrigeración así como las tensiones resultantes en el material.

La curva C1 muestra la evolución teórica de la cinta durante su paso por la zona de refrigeración, la curva C2 muestra la evolución real de esta temperatura con las singularidades debidas a la discontinuidad de la refrigeración unida a las tensiones de construcción de la zona de refrigeración y la curva C3 muestra la evolución de la tensión en el material de la cinta en la longitud de la zona de refrigeración.

Se apreciará por la curva C2, para cada variación de la pendiente de refrigeración, por pequeña que sea, la aparición de un pico de tensión importante en el material. Una vez que la pendiente de refrigeración se estabiliza, la tensión disminuye, eventualmente se invierte para reaparecer en la próxima modificación de la pendiente de refrigeración. Se aprecia igualmente que para cada modificación de la pendiente de refrigeración en C2, aparece un pico correspondiente de tensión en la curva C3.

La importancia de este pico de tensión depende de la temperatura de la cinta y de la variación de pendiente de la refrigeración, es decir de la variación de velocidad de refrigeración en el punto de la curva C2 o en el punto correspondiente en el momento en que la cinta penetra o deja la zona de refrigeración correspondiente a un par de cajones de refrigeración tales como 4 y 5 en la figura 1.

Las tensiones perpendiculares al eje de la cinta generan fuerzas de compresión cuya intensidad puede crear pliegues en la cinta. Estos pliegues pueden tomar formas variadas, pueden ser continuos en la extensión de la cinta o discontinuos, puede ser paralelos al eje de la cinta o serpentear en su anchura. Pueden ser únicos o desarrollarse según la forma de varios pliegues paralelos continuos, discontinuos, lineales o según una curva regular o no.

Con el fin de resolver el problema resultante de la formación de estos pliegues, la presente invención aporta un procedimiento que se caracteriza esencialmente porque consiste en modificar progresivamente la intensidad de la refrigeración en cada variación de la pendiente del ciclo de refrigeración, con el fin de limitar el pico de tensión correspondiente en el material y reducir o suprimir las fuerzas de compresión perpendiculares a la dirección de paso de la cinta, que aparecen en este lugar entre dos secciones consecutivas de la cinta provocando pliegues en esta última.

El procedimiento según la invención se ilustra por la figura 4A, asociada a la figura 4 que representa parcialmente una zona de refrigeración rápida 2 de la cinta 1, según una vista similar a la figura 1. Esta figura 4A muestra las modificaciones de la eficacia de la refrigeración de la cinta obtenidas por la realización del procedimiento, a la entrada y a la salida de los cajones de refrigeración 4 y 5. Es evidente para el experto en la materia que el procedimiento objeto de la presente invención puede ser realizado en cualquier punto de la zona de refrigeración donde se produzca una variación de pendiente de refrigeración en el ciclo de refrigeración de la cinta.

El procedimiento objeto de la invención mejora la calidad del producto acabado dado que el tratamiento térmico realizado sobre el material de la cinta no le ha hecho experimentar una contracción susceptible de inducir en su seno una tensión incompatible con sus características mecánicas a la temperatura considerada.

El procedimiento según la invención puede ser realizado por cualquier medio apropiado que permita limitar las variaciones bruscas de pendiente de refrigeración o de asegurar un cambio progresivo de la refrigeración entre el rodillo de entrada 3 y los primeros cajones 4 y 5, entre dos cajones consecutivos, entre los cajones de salida y el rodillo 10, o en cualquier punto de la instalación donde se produzca una variación de la pendiente de refrigeración.

Se describen a continuación con referencia a las figuras 5 a 10 diversos ejemplos de realización, no limitativos de medios que ponen en práctica el procedimiento según la invención. Estas figuras representan de forma esquemática el comienzo de una zona de refrigeración 2 con sus primeros cajones 4 y 5 entre los cuales la cinta 1 a refrigerar se somete a la acción de los chorros de gas de refrigeración soplados por los medios de soplado previstos en los cajones.

En el modo de realización ilustrado por la figura 5, los cajones 4 y 5 están provistos de medios de soplado clásicos constituidos por tubos o boquillas tales como 11 dispuestos por toda la superficie de los cajones frente a la cinta 1. Los cajones 4 y 5 están provistos de medios de soplado 11 de los cuales los primeros, en el sentido de paso de la cinta, presentan una distancia orificio de soplado-cinta que es más importante que los que están situados sobre la extensión corriente de los cajones con el fin de reducir con ello la eficacia. Como se ha representado en la figura 5 la distancia entre el orificio de soplado y la cinta puede reducirse progresivamente hasta el valor corriente por toda la extensión del cajón con el fin de obtener una refrigeración progresiva de la cinta conforme al efecto buscado.

En el ejemplo de realización representado en la figura 6, los cajones de refrigeración 4 y 5 están provistos de medios de soplado 11, de los cuales los primeros en el sentido de avance de la cinta están dispuestos con un paso o una malla más importante que los situados sobre la extensión corriente de los cajones con el fin de obtener una refrigeración progresiva de la cinta.

La progresividad de la eficacia de la refrigeración de la cinta puede obtenerse igualmente modificando la presión de alimentación de los orificios de soplado 11 de los cajones 4 y 5, situados en la proximidad de un punto de variación de la pendiente de refrigeración. En la modalidad de realización ilustrada por la figura 7, esta variación de la presión de alimentación de los orificios de soplado 11 se realiza con la ayuda de un fraccionamiento de los cajones de soplado 4 y 5 de forma que su parte de entrada respectiva sea alimentada de forma independiente por distribuidores 14 y 15 a una presión más baja que la presión de alimentación de las otras partes respectivas de estos cajones que son alimentadas por distribuidores 16 y 17.

Según la invención, la modificación de la presión de alimentación de las diferentes zonas de soplado de un mismo cajón puede realizarse, de forma variable, con la ayuda de medios exteriores a la zona, siendo estos medios accionados por el dispositivo de control del equipo y esto en cualquier punto donde se realice la variación de la intensidad de la refrigeración.

Se puede obtener un efecto técnico comparable reduciendo la sección de los orificios de soplado 11 en la parte de los cajones sobre la cual se busca la progresividad de la refrigeración. Una solución de este tipo se ilustra por la figura 8 sobre la cual se aprecia que, para un paso o una malla constante, la reducción de la sección de los orificios de soplado 11 es progresiva en el sentido de paso de la cinta hasta que estos orificios de soplado alcancen el valor nominal del conjunto del cajón.

En la figura 9 se ha representado otro ejemplo de realización de la invención. En esta variante se prevén deflectores tales como 12 que están implantados a uno y otro lado de la cinta así como sobre las superficies laterales de los cajones 4 y 5, en la proximidad del punto donde se realiza la modificación de la pendiente de refrigeración. Estos deflectores 12 obligan al gas de refrigeración procedente de los orificios de soplado 11 a dirigirse paralelamente a la cinta (flecha 13), en una dirección opuesta a su desplazamiento. Se canaliza así el gas de refrigeración entre los deflectores y la cinta. Gracias a esta disposición la temperatura del gas de refrigeración se eleva produciendo así la progresividad de la refrigeración buscada sobre la longitud de los deflectores 12.

En la figura 10 se ha representado también otra variante del dispositivo según la invención destinada a limitar la discontinuidad de la refrigeración entre dos pares de cajones consecutivos 4, 5 y 6, 7 entre los cuales están posicionados unos rodillos estabilizadores 8 y 9. En esta variante, los orificios de soplado 11 están implantados en los cajones 5 y 6 sobre la distancia mayor posible con el fin de limitar la longitud de cinta no sometida a la refrigeración. Gracias a esta disposición se obtiene la progresividad de refrigeración buscada.

La experimentación de la invención en instalaciones industriales ha mostrado que la acción de los diferentes medios descritos anteriormente podía completarse mediante la introducción de una diferencia de tensión entre los bordes y el centro de la cinta. Esta diferencia de tensión puede ser obtenida por medios térmicos o mecánicos, por ejemplo por un perfil apropiado de los rodillos de entrada 3 y de salida 10. Esta diferencia de tensión genera una deformación de la cinta y su planeidad permitiendo así limitar los efectos de las fuerzas de compresión que aparecen durante una variación de la pendiente de refrigeración.

Se comprende que los medios, que, según la invención, permiten modificar progresivamente la intensidad de la refrigeración de la cinta en cada variación de la pendiente de refrigeración, pueden implantarse en cada zona de los cajones donde se realiza esta variación de pendiente con el fin de obtener la progresividad de refrigeración, a la entrada o a la salida del cajón o en cualquier punto intermediario de este cajón.

Cada unos de los medios descritos anteriormente puede ser realizado por separado o en combinación.

Queda bien entendido que la invención no se limita a los ejemplos de realización descritos y/o representados sino que abarca todas las variantes. Es así como la presente invención abarca cualquier dispositivo que permita obtener una progresividad de la refrigeración de la cinta en cualquier punto de variación de su pendiente de refrigeración.

Claims (15)

1. Procedimiento de reducción de la formación de pliegues en cintas metálicas sometidas a una refrigeración en líneas continuas de tratamiento térmico en las cuales las indicadas cintas son conducidas a atravesar zonas de refrigeración que comprenden cajones provistos de medios de soplado de un gas de refrigeración, caracterizado porque consiste en modificar progresivamente la intensidad de la refrigeración en cada variación de la pendiente del ciclo de refrigeración.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la modificación progresiva de la intensidad de la refrigeración se obtiene ajustando la capacidad de refrigeración en confluencia entre dos cajones de refrigeración consecutivos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la modificación progresiva de la intensidad de refrigeración se obtiene ajustando la capacidad de refrigeración entre el rodillo de entrada de la zona de refrigeración y el primer cajón de refrigeración de esta última.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la modificación progresiva de la intensidad de refrigeración se obtiene ajustando la capacidad de refrigeración entre el último cajón de refrigeración y el rodillo de salida de la zona de refrigeración.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se modifica progresivamente la intensidad de refrigeración entre dos o varias zonas de soplado de un mismo cajón modificando la presión de alimentación de gas de refrigeración.

6. Dispositivo para la realización del procedimiento según la reivindicación 1, que comprende una zona de refrigeración (2) atravesada por la cinta (1) pasando por un rodillo de entrada (3) y un rodillo de salida (10), estando la indicada cinta expuesta a unos chorros de gas de refrigeración soplados por una pluralidad de pares de cajones (4, 5; 6, 7), estando cada cajón situado a uno y otro lado de la cinta, caracterizado porque comprende medios que producen una refrigeración de la cinta (1) en cada variación de la pendiente del ciclo de refrigeración, estando estos medios previstos en la confluencia entre dos pares de cajones de refrigeración sucesivos, entre el rodillo de entrada (3) y el primer par de cajones (4, 5) de refrigeración y entre el último par de cajones y el rodillo de salida (10).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque los indicados medios aseguran una modificación de la presión de alimentación de las diferentes zonas de soplado de un mismo cajón, de forma variable, por unos medios exteriores a la zona y que pueden ser accionados por el dispositivo de control del equipo.

8. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la distancia que separa la cinta (1) de los orificios de soplado (11) de los cajones es variable, pudiendo ser esta variación progresiva.

9. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque se modifica la distancia entre los orificios de soplado (11) de los cajones, pudiendo ser esta variación progresiva.

10. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque se modifica la dimensión de la malla de los orificios de soplado (11) de los cajones, pudiendo ser esta variación progresiva.

11. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque se ajustan las dimensiones de los orificios de soplado de las diferentes zonas de un mismo cajón para regular la capacidad de refrigeración entre las indicadas zonas.

12. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende unos deflectores (12) implantados a uno y otro lado de la cinta (1) y/o sobre las superficies laterales de los indicados cajones en la proximidad del punto donde se realiza la modificación de la pendiente de refrigeración, con el fin de canalizar el gas de refrigeración entre los indicados deflectores y la cinta para asegurar un calentamiento progresivo del gas y reducir la eficacia de la refrigeración sobre la longitud de los indicados deflectores.

13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado porque comprende además unos medios para crear una diferencia de tensión entre los bordes y el centro de la cinta (1) generando una deformación de la cinta y de su planeidad limitando con ello así los efectos de las superficies de compresión que aparecen durante una variación de la pendiente de refrigeración.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque los indicados medios son medios térmicos.

15. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque los indicados medios son medios mecánicos, particularmente un perfil adecuado de los rodillos de entrada (3) y de salida (10).