ES2221265T3 - Metodo y aparato para el tratamiento de chapa de acero a gran velocidad. - Google Patents

Abstract

Un aparato para el tratamiento de chapas de acero (1), en el que dicha chapa se mueve fundamentalmente en horizontal a gran velocidad, y contiene varios tramos que contienen líquidos (8) en serle que consta de un extremo corriente arriba y un extremo corriente abajo, caracterizado porque dicho tramo que contiene líquido (8) tiene medios (5) para mantener la chapa (1) al nivel deseado dentro del mismo, a la vez que permiten que el líquido haga contacto con la cara superior e inferior de dicha chapa (1), comprendiendo dichos medios (5) unas placas redondeadas (5B, 5D) que definen una restricción (15) de la corriente de dicho líquido de tratamiento, una salida de dicha chapa en dicho extremo corriente abajo, que incluye un medio de deflexión (14) del líquido que fluye con dicha chapa (1) y una tapa del mismo, teniendo dicho medio de deflexión (14) forma de cuchara para recoger al menos una parte de dicho líquido fluyente e invertir la dirección en que corre a un nivel más alto que el de dicholíquido sobre dicha chapa (1) y un plano inclinado separador (10) para recibir el líquido de dicho medio deflector (14) en dicha dirección invertida de la corriente, y guiar dicho líquido hacia dicho extremo corriente arriba de dicho tramo (8).

Description

Método y aparato para el tratamiento de chapa de acero a gran velocidad.

Esta invención se refiere al tratamiento del acero, en particular el decapado del acero, y más particularmente, el baño desoxidante que se utiliza para decapar chapas de acero que pasan a gran velocidad.

La presente invención no se limita a esta aplicación de baño de decapado, sino que puede servir en otros tipos de tratamiento con líquido de chapas movidas a gran velocidad, como el aclarado y la limpieza.

En los últimos diez o quince años el decapado de acero ha experimentado una evolución considerable. La técnica ha progresado desde simples cubas de inmersión a canales horizontales de decapado, y a sistema de turbocorriente sumamente avanzados, que llevaron a la creación de procesos más ecológicos y económicos, a la vez que mejoran la calidad del tratamiento que el material debe recibir.

Sin embargo, prácticamente todas las instalaciones de tratamiento más nuevas (fundamentalmente talleres de decapado de chapas de acero) se han proyectado para chapas laminadas en caliente con espesores que van de 1,8 a 6 milímetros. El espesor medio de la chapa en todo el mundo es de unos 3 milímetros.

Hoy día, gracias a la tecnología de laminado en caliente, combinada con la tecnología de forjado de planchas delgadas, el sector de la chapa en caliente produce espesores de sólo 0,7 milímetros, pero conservando la capacidad para trabajar con espesores de 6 milímetros. Para producir láminas mucho más finas en los talleres, la chapa debe pasar por el tratamiento a velocidades mayores. Por ejemplo, con una producción de 1,5 millones de toneladas al año y una chapa de referencia de 3 milímetros, la velocidad de la chapa ha de ser de 250 metros por minuto. Si el espesor de la chapa es de 1,5 milímetros, la velocidad del proceso a igual capacidad de producción, es de 500 metros por minuto; para la chapa de 2,4 milímetros de espesor, al mismo ritmo de producción, debe preverse una velocidad de 400 metros por minuto.

Las tecnologías de decapado de que dispone actualmente el mercado no son en general compatibles con dichas velocidades, puesto que la instalación suele estar calculada para impulsar la chapa por un canal de decapado horizontal a baja tensión. Ello presenta la dificultad de guiar la chapa, lo que sumado a la alta velocidad de la misma, hace que la superficie de la lámina arrastre líquido de decapado. Si la chapa se impulsa horizontalmente a través del baño ácido con una cinética considerable, la cantidad de liquido que se lleva puede ser tan grande que sea difícil garantizar la calidad del decapado y la seguridad del funcionamiento. Una capa limítrofe de ácido tiende a permanecer estática respecto a la chapa, causando un contacto poco eficaz.

En el pasado se construían cubas de decapado con tapa para evitar el escape de vapores del ácido, como en la Patente US 3.803.996 y 3.648.593 de Marshall y la 4.592.784 de Ghizzi. Se han utilizado vertederos para formar cascadas de ácido de una cuba o zona a la siguiente. Véase la Patente US 3.473.962 de Hampel y la US 5.179.967 de Matiussi. Se ha recogido el ácido en recipientes separados para reciclarlo, como en la Patente US 4.007.750 de Galloway y en la Patente US 5.853.495 de Gravaert et al. Véase también la Patente US 5.716.455 de Zedniceck et al., que revela restricciones construidas para raspar el ácido que arrastra la chapa, lo que causa turbulencia; el ácido se recicla por unos desagües. Las Patentes US 4.950.333 y 4.951.694 de Hone et al. para decapar alambre, se sirven de la dinámica del proceso para generar olas de ácido, que son reguladas por canales de vertedero.

En particular, la Patente US 5.853.495, que corresponde a la EP-A-0795629, revela un dispositivo para el tratamiento superficial de chapas en movimiento continuo, en particular para decapar chapas gruesas, que consiste en una cuba en forma de tolva que contiene el líquido del baño de tratamiento. La tolva incluye un plano en su interior y sumergido en el líquido. Este plano divide el baño en una zona de tratamiento debajo del plano por la que pasa la chapa que se está tratando y un sector de corriente de retorno para el líquido que está por encima del plano. El líquido del tratamiento se recoge en el sector de corriente de retorno en un extremo de descarga de la tolva y ese sector de corriente de retorno lo envía al extremo receptor de la tolva.

El ácido se recicla desde el extremo superior de la cuba al extremo inferior por gravedad, pasando por un tubo, como se configura en la Patente US 5.803.981 de Ordo. La Patente US 5.116.447 de Kimura et al. recicla las "estelas" de ácido raspadas por los miembros del vertedero, formados para enviar el exceso de ácido a los lados de los vertederos para desaguarlo.

Como se indica antes, la cinética de la velocidad sumamente alta de los trenes de decapado nuevos ocasiona el movimiento rápido del ácido del baño, en especial el que está por encima de la chapa, hacia el extremo corriente abajo del proceso y el aparato.

Ello causa el aumento de la profundidad del ácido en el extremo corriente abajo de los recipientes del baño, complicando los riesgos de los obreros y los problemas medioambientales, por la posibilidad de que el ácido rebose del aparato, y pérdidas económicas por menor aprovechamiento del ácido.

La presente invención hace posible el decapado eficaz de chapas de acero que se mueven a gran velocidad, a la vez que conserva el ácido y aumenta los beneficios ecológicos y económicos. No es aplicable sólo al decapado a gran velocidad, sino también a otros tratamientos de chapas a gran velocidad, como el aclarado y la limpieza.

La presente invención consiste en un aparato para decapar chapa de acero que se mueve a gran velocidad, esencialmente en horizontal, e incluye un número de tramos en serie que contienen ácido para que el mismo haga contacto con dicha chapa, teniendo cada uno de dichos tramos un extremo corriente arriba y un extremo corriente abajo, que comprende (a) un medio para mantener el nivel deseado de ácido dentro de los mismos, mientras permite que el ácido corra tanto por el fondo como por la parte alta de ellos, (b) una salida de la chapa en el extremo corriente abajo que dispone de un deflector arqueado para el ácido que fluye con la chapa y por encima de la misma, teniendo el deflector curvado forma de cuchara para recoger el ácido fluyente en dirección contraria a la que corre a un nivel más alto que el ácido que está sobre la chapa, y (c) un plano inclinado separador que recibe el ácido del deflector en dirección contraria a la corriente y lo dirige hacia abajo al extremo corriente arriba del tramo.

Debajo del deflector se sitúa una restricción de la corriente de ácido por encima de la chapa. Esta restricción, combinada con la zona de divergencia, acelera el paso del ácido por encima de la chapa de manera que la chapa no lo arrastra. Esta construcción también ayuda a la función del deflector al forzar a subir a los niveles altos de ácido hacia el deflector, para que se puedan recircular.

La presente invención incluye optativamente una tapa especial de las cubas de decapado y otras características y variaciones opcionales, como se verá más abajo.

Las figuras adjuntas tienen carácter de ejemplo, sin que supongan una limitación, y muestran una configuración preferida de la invención, a saber:

La Fig 1 es una vista lateral en sección de una parte del tren de decapado, que incluye la presente invención. No se muestra ningún ácido en esta figura.

La Fig 2 es una vista ampliada de sólo un tramo del tren de decapado de la figura 1, que permite comprender mejor su efecto.

Refiriéndonos ahora a la figura 1, la chapa de acero 1 se mueve a través del aparato de decapado 2 a gran velocidad, es decir, por lo menos a 150 metros por minuto y posiblemente a 400 ó 500 metros por minuto, impulsada por medios convencionales que se omiten. Unos rodillos de apriete 3 sostienen inicialmente la chapa de acero 1 al nivel deseado en la cámara de avance 4, y luego la sostienen en el nivel deseado unas placas 5 intercaladas en el aparato 2.

Las placas 5 pueden ser de granito, polipropileno u otro material más o menos resistente al ácido 13 que se conocen en el arte. Las placas 5 dividen el baño de ácido en tramos 8.

Se pueden situar otros rodillos de apriete, que no se muestran, similares a los rodillos de apriete 3, en el extremo corriente abajo del aparato 2. El ácido decapador 13 o cualquier otro fluido, se puede introducir por rociadores 6 directamente sobre la cara superior de la chapa 1 en movimiento, y preferiblemente llenan completamente el tramo 8 del baño, sumergiendo la totalidad de la chapa 1. El ácido decapador forma un baño 7 que hace contacto con la cara inferior de la chapa 1.

En la figura 2, el extremo corriente arriba del tramo de baño 8 se define por una placa superior 5A y una placa inferior 5B, y el límite corriente abajo se define por una placa inferior 5C y una placa superior 5D. El movimiento de la chapa dentro de cada tramo del baño 8 arrastra el ácido 13 dentro de cada tramo 8 del baño, de manera que corra hacia el extremo corriente abajo del tramo 8 del baño. Los niveles altos del ácido 13 en el extremo corriente abajo son recogidos por el deflector 14, que tiene la ventajosa forma curva similar a un barrenieves, y tiende a invertir la dirección de la corriente del ácido 13, como lo indica la flecha 9. El ácido 13 que emerge por el borde superior del deflector 14 es llevado por su energía cinética en dirección corriente arriba del tramo del baño 8 y corre sobre la superficie del plano separador 10. El plano separador 10 tiene una ligera inclinación descendente hacia el extremo corriente arriba del tramo de baño 8; así el ácido 13 refluye hacia el extremo corriente arriba del tramo 8 de baño y corre, desagua o cae hacia abajo por la aberturas 11 y vuelve a la superficie de la chapa 1.

El plano separador 10 puede estar construido en cada tramo del baño 8 o en la tapa del baño 12, que también puede tener los planos superiores 5B y 5D. El plano separador 10 puede contener canales u ondulaciones para asegurar que el ácido 13 no tienda a correr por un lado u otro del plano separador 10. La abertura 11 puede estar en el plano separador 10 o ser continua a todas la anchura del tramo de baño 8.

Debe hacerse notar que las placas redondeadas 5B y 5D forman la restricción 15 de la corriente de la parte de ácido 13 que no experimenta el reflujo indicado por la flecha 9. La restricción 15 tiende a acelerar la corriente en la parte alta que pasa por debajo de la chapa 1 y es seguida corriente abajo por una zona de divergencia 16, que acelera y añade turbulencia a la corriente de ácido 13 en la parte alta que pasa por debajo de la chapa 1, mientras que se incorpora el ácido recirculado 13 por las aberturas 11, ayudando a extraer ácido por la aberturas 11, lo que a su vez auxilia a la forma de la circulación general por encima de la chapa 1, como lo indican las flechas 9 y 18. La restricción 15, junto con la zona de divergencia 16, contribuyen a la eficacia del paso de tratamiento mejorando el contacto del ácido 13 con la chapa 1, tanto por la presión que hace del ácido 13 sobre la chapa 1, como por la turbulencia que causa dentro de la corriente.

La presente invención, al invertir el sentido de una parte importante de la corriente de ácido 13 de cada tramo (cuba) y recircularla dentro del tramo, y ayuda a reducir la contaminación de tramo a tramo (de cuba a cuba) cuando se desea mantener distinta concentración de ácido en cada tramo.

Se verá que la invención comprende un método de reciclaje del líquido para el tratamiento de chapas a gran velocidad, mediante el cual el líquido del tratamiento es llevado a gran velocidad junto a la chapa y sobre ella, y que comprende (a) guía en sentido ascendente del líquido de tratamiento que va arrastrado sobre la chapa y en la inversión del recorrido calculada para aprovechar el momento del líquido de tratamiento para invertir la dirección de la corriente de dicho líquido, (b) guía del movimiento del líquido de tratamiento, de preferencia mediante energía cinética, contra una superficie receptora situada por encima del líquido de tratamiento arrastrado sobre la chapa, y (c) guía del líquido de tratamiento en sentido inverso a un punto corriente arriba del recorrido invertido y reciclaje del líquido de tratamiento depositándolo sobre la chapa.

Claims (16)

1. Un aparato para el tratamiento de chapas de acero (1), en el que dicha chapa se mueve fundamentalmente en horizontal a gran velocidad, y contiene varios tramos que contienen líquidos (8) en serle que consta de un extremo corriente arriba y un extremo corriente abajo, caracterizado porque dicho tramo que contiene líquido (8) tiene medios (5) para mantener la chapa (1) al nivel deseado dentro del mismo, a la vez que permiten que el líquido haga contacto con la cara superior e inferior de dicha chapa (1), comprendiendo dichos medios (5) unas placas redondeadas (5B, 5D) que definen una restricción (15) de la corriente de dicho líquido de tratamiento, una salida de dicha chapa en dicho extremo corriente abajo, que incluye un medio de deflexión (14) del líquido que fluye con dicha chapa (1) y una tapa del mismo, teniendo dicho medio de deflexión (14) forma de cuchara para recoger al menos una parte de dicho líquido fluyente e invertir la dirección en que corre a un nivel más alto que el de dicho líquido sobre dicha chapa (1) y un plano inclinado separador (10) para recibir el líquido de dicho medio deflector (14) en dicha dirección invertida de la corriente, y guiar dicho líquido hacia dicho extremo corriente arriba de dicho tramo (8).

2. Un aparato con arreglo a la reivindicación 1, en el que dicho líquido es un ácido (13) para decapar dicha chapa de acero (1).

3. Un aparato con arreglo a la reivindicación 1, en el que dicho medio de deflexión comprende un deflector curvado (14).

4. Un aparato con arreglo a la reivindicación 1, que además tiene una tapa (12) y dentro de la cual tapa (12) está construido un plano separador (10).

5. Un aparato con arreglo a la reivindicación 1, en el que dicho plano separador (10) es ondulado.

6. Un aparato con arreglo a la reivindicación 1, en el que dicha salida para dicha chapa (1) contiene una restricción (15) y una zona de divergencia (16) para aumentar la turbulencia de dicho fluido sobre dicha chapa (1).

7. Un aparato con arreglo a la reivindicación 2, en el que dicho medio para mantener el nivel deseado de la chapa (1) comprende bloques resistentes al ácido sobre los que pasa dicha chapa (1).

8. Un aparato con arreglo a la reivindicación 3, en el que dicho deflector curvado (14) también tiene forma para definir dicha restricción sobre dicha chapa (1).

9. Un aparato con arreglo a la reivindicación 7, en el que uno de dichos bloques resistentes al ácido está orientado por debajo de dicha restricción.

10. Un aparato con arreglo a la reivindicación 9, que además contiene medios para colocar el ácido (13) encima de dicha chapa (1).

11. Un aparato con arreglo a la reivindicación 10, en el que dicho bloque resistente al ácido situado debajo de dicha restricción, también causa una restricción.

12. Un método para reciclar el líquido de tratamiento de chapas (1) a gran velocidad, sirviéndose del aparato con arreglo a la reivindicación 1, en el que dicho líquido de tratamiento de chapas es llevado por la chapa (1) a gran velocidad, caracterizado por los siguientes pasos: (a) guía de dicho líquido de tratamiento arrastrado por dicha chapa (1) y encima de ella, a un recorrido invertido de la corriente de dicho líquido de tratamiento, (b) recepción de dicho líquido de tratamiento en un plano separador (10) situado entre el líquido de tratamiento que fluye con dicha chapa (1) y dicho líquido de tratamiento que corre en sentido opuesto, y (c) guía de dicho líquido de tratamiento que corre en sentido opuesto en dicho plano separador (10) hacia un punto corriente arriba de dicho recorrido en sentido inverso y reciclaje de dicho líquido de tratamiento, depositando dicho líquido de tratamiento que viene de dicho plano separador (10) sobre dicha chapa (1).

13. Un método con arreglo a la reivindicación 12, en el que, antes del paso (b), dicho líquido corre en sentido invertido.

14. Un método con arreglo a la reivindicación 12 en el que dicho plano separador(10) es fundamentalmente plano.

15. Un método con arreglo a la reivindicación 12, en el que la superficie de dicho plano separador es ondulada.

16. Un método con arreglo a la reivindicación 12, que además incluye, en un punto por debajo del recorrido inverso de la corriente, el guiado de una parte de dicho líquido que está por encima de dicha chapa (1) hacia una restricción (15) y de allí a una zona de divergencia (16), en la que la corriente de dicha parte de dicho líquido se acelera y se hace turbulenta en dicha zona de divergencia (16).