ES2266840T3 - Dispositivo para recubrir por inmersion en baño fundido barras metalicas. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para recubrir por inmersión en baño profundo barras metálicas (1), en especial fleje de acero, en el que la barra metálica (1) puede guiarse verticalmente a través de un recipiente (3) que aloja el metal de recubrimiento (2) fundido y a través de un canal de guiado (4) preconectado, estando dispuesto en la región del canal de guiado (4) un inductor electromagnético (5) que, para retener el metal de recubrimiento (2) en el recipiente (3) por medio de un campo de bloqueo electromagnético, puede inducir en el metal de recubrimiento (2) corrientes inductivas que ejercen una fuerza electromagnética en interacción con el campo de bloqueo electromagnético, caracterizado porque el inductor (5, 5a, 5b) está conectado a medios de alimentación (6) eléctricos, que alimentan el mismo con una corriente alterna cuya frecuencia (f) es inferior a 500 Hz, alimentando los medios de alimentación (6) el inductor (5) con corriente alterna monofásica y presentando el dispositivo medios de guiado (8) para guiar la barra metálica (1) en el canal de guiado (4), que se componen al menos de dos bobinas correctoras (8b) para regular la posición de la barra metálica (1) en el canal de guiado (4) en una dirección (N) perpendicular a la superficie de la barra metálica (1).
Description
Dispositivo para recubrir por inmersión en baño
fundido barras metálicas.
La invención se refiere a un dispositivo para
recubrir por inmersión en baño profundo barras metálicas, en
especial fleje de acero, en el que la barra metálica puede guiarse
verticalmente a través de un recipiente que aloja el metal de
recubrimiento fundido y a través de un canal de guiado preconectado,
estando dispuesto en la región del canal de guiado un inductor
electromagnético que, para retener el metal de recubrimiento en el
recipiente por medio de un campo de bloqueo electromagnético, puede
inducir en el metal de recubrimiento corrientes inductivas que
ejercen una fuerza electromagnética en interacción con el campo de
bloqueo electromagnético.
Las instalaciones de recubrimiento por inmersión
de metal usuales para flejes metálicos presentan una parte con mucho
mantenimiento, precisamente el recipiente de recubrimiento con el
equipamiento situado en su interior. Las superficies de los flejes
metálicos a recubrir deben limitarse antes del recubrimiento de
restos de óxido y activarse para su unión al metal de recubrimiento.
Por este motivo se tratan las superficies de fleje antes del
recubrimiento, en procesos térmicos, en una atmósfera reducida.
Debido a que las capas de óxido deben eliminarse previamente química
o abrasivamente, con el proceso térmico reductor se activan las
superficies de tal modo que después del proceso térmico estén
disponibles metálicamente limpias.
Con la activación de la superficie de fleje
aumenta, sin embargo, la afinidad de estas superficies de fleje para
el oxígeno del aire ambiente. Para impedir que el oxígeno del aire
pueda llegar de nuevo a las superficies de fleje antes del proceso
de recubrimiento, los flejes se implantan en un morro de tobera de
inmersión, desde arriba, en el baño de recubrimiento por inmersión.
Debido a que el metal de recubrimiento se presenta en forma líquida
y es deseable aprovechar la gravitación junto con dispositivos de
purgado para ajustar el grosor de recubrimiento, pero los procesos
subsiguientes prohiben un contacto de fleje hasta la solidificación
completa del metal de recubrimiento, es necesario desviar el fleje
en el recipiente de recubrimiento en la dirección perpendicular.
Esto se produce con un rodillo que rueda en el metal líquido.
Mediante el metal de recubrimiento líquido este rodillo está
sometido a un fuerte desgaste y es causa de paradas y con ello
averías en el funcionamiento productivo.
Mediante los reducidos grosores de capa deseados
del metal de recubrimiento, que pueden moverse dentro del orden de
los micrómetros, se imponen elevados requisitos a la calidad de la
superficie de fleje. Esto significa que también las superficies de
los rodillos que conducen el fleje deben ser de alta calidad. Las
perturbaciones sobre estas superficies conducen en general a daños
sobre la superficie de fleje. Éste un motivo adicional para paradas
frecuentes de la instalación.
Las instalaciones de recubrimiento por inmersión
conocidas presentan además valores límite en la velocidad de
recubrimiento. Con ello se trata de valores límite durante el
funcionamiento de la tobera de rascado, de los de los procesos de
enfriamiento del fleje metálico circulante y de los del proceso
térmico para ajustar capas de aleación en el metal de recubrimiento.
Por medio de esto se produce el caso de que, por una parte, la
velocidad máxima está limitada en general y, por otra parte,
determinados flejes metálicos no puede circular con la velocidad
máxima posible para la instalación.
En el caso de los procesos de recubrimiento por
inmersión se producen procesos de aleación para unir el metal de
recubrimiento a la superficie de fleje. Las características y los
grosores de las capas de aleación que se configuran con ello
dependen mucho de la temperatura en el recipiente de recubrimiento.
Por este motivo en el caso de ciertos procesos de recubrimiento el
metal de recubrimiento debe mantenerse líquido, pero la temperatura
no debe superar determinados valores límite. Esto va en contra del
efecto deseado del rascado del metal de recubrimiento para ajustar
un determinado grosor de recubrimiento, ya que conforme desciende la
temperatura aumenta la viscosidad del metal de recubrimiento
necesaria para el proceso de rascado y, de este modo, se dificulta
el proceso de rascado.
Para solucionar los problemas que se producen
con relación a los rodillos que ruedan en el metal de recubrimiento
líquido, se han dado suplementos para usar un recipiente de
recubrimiento abierto hacia abajo, que en su región inferior muestre
un canal de guiado para conducir el fleje verticalmente hacia
arriba, y para obturar utilizar un cierre electromagnético. Aquí se
trata de inductores electromagnéticos que funcionan con campos
alternos o de ondas progresivas electromagnéticos que empujan hacia
atrás, bombean o estrangulan y que obturan hacia abajo el recipiente
de recubrimiento.
Se conoce una solución así por ejemplo del
documento EP 0673 444 B1. También la solución conforme al documento
JP 5086446 prevé un cierre electromagnético para obturar el
recipiente de recubrimiento hacia abajo.
El recubrimiento de flejes metálicos no
ferromagnéticos, aunque se hace con esto posible, se producen con
ello problemas en el caso de flejes de acero fundamentalmente
ferromagnéticos, de tal modo que éstos se embuten en las
obturaciones electromagnéticos a causa del ferromagnetismo sobre las
paredes de canal, con lo que el metal de recubrimiento se calienta
de forma inadmisible a causa de los campos de inducción.
En el caso de la situación del fleje de acero
ferromagnético circulante a través del canal de guiado, entre dos
inductores de campo de ondas progresivas, se trata de un equilibrio
lábil. Sólo en el centro del canal de guiado es cero la suma de las
fuerzas de atracción magnéticas que actúan sobre el fleje. En cuanto
el fleje de acero se ha desviado de su posición central, se aproxima
más a uno de los dos inductores, mientras que se aleja del otro
inductor. Las causas de un desvío de este tipo pueden ser sencillos
defectos de posición plana del fleje. Con ello debe citarse
cualquier clase de ondulaciones de fleje en la dirección de
rodadura, según se mira a lo ancho del fleje (centerbuckles,
quarterbuckles, ondulaciones marginales, giros, crossbow, forma en
S, etc.). La inducción magnética, que es responsable de la fuerza de
atracción magnética, reduce su intensidad de campo conforme a una
función exponencial con la distancia al inductor. De forma similar
se reduce por tanto la fuerza de atracción con el cuadrado de la
intensidad del campo de inducción conforme aumenta la distancia al
inductor. Para el fleje desviado esto significa que con la inversión
en uno de los sentidos aumenta exponencialmente la fuerza de
atracción con respecto a un inductor, mientras que la fuerza de
recuperación desde el otro inductor decrece exponencialmente. Los
dos efectos se refuerzan por sí mismo, de tal modo que el equilibrio
es lábil.
Para solucionar este problema, es decir, para la
regulación de posición exacta de la barra metálica en el canal de
guiado, los documentos DE 195 35 854 A1 y DE 100 14 867 A1 ofrecen
indicaciones. Conforme a los conceptos allí hechos patente, aparte
de las bobinas para generar el campo de ondas progresivas, se han
previsto bobinas correctoras adicionales, que están unidas a un
sistema de regulación y son responsables de que el fleje metálico,
al desviarse de la posición central, sea recuperado hasta la
misma.
Durante la materialización de este principio -es
decir, del concepto de inductor de campo de ondas progresivas- ha
quedado demostrado que existe el inconveniente de que los
inductores, para crear el campo de ondas progresivas
electromagnético, tienen que poseer una altura constructiva
relativamente grande, lo que se explica mediante la necesaria
intensidad de campo, corrientes eléctricas y los núcleos de chapa
para ello necesarios. La altura del inductor está casi siempre
dentro de un orden de magnitud de 600 mm. Esto tiene efectos
negativos en la altura de la columna de metal sumergido en el canal
de guiado.
Para evitar este problema se conoce del
documento WO 96/03533 A1 un dispositivo del género expuesto, que
utiliza para retener el material de recubrimiento un campo de
bloqueo electromagnético, en el que sólo se usa una bobina de
inducción. La altura constructiva del inductor es por tanto
relativamente reducida.
Sin embargo, durante la circulación de la barra
metálica a través del canal de guiado se produce de forma
desventajosa una elevada atracción ferromagnética de la barra a las
paredes del canal de guiado. Para impedir esto se ha previsto, en
esta instalación conocida, que los inductores de campo de bloqueo
funcionen con corriente alterna, cuya frecuencia sea superior a 3
kHz. Por medio de esto se consigue que la atracción ferromagnética
ya sólo sea reducida; evidentemente no puede evitarse por completo.
Asimismo supone un inconveniente el hecho de que, durante la
circulación de la barra metálica a través del canal de guiado, se
produzca un fuerte calentamiento de la barra.
La invención se ha impuesto por ello la tarea de
perfeccionar un dispositivo para recubrir por inmersión en baño
fundido barras metálicas de la clase citada al comienzo, de tal
manera que se superen los inconvenientes citados. Se pretende en
especial con ello concebir un inductor electromagnético, que
presente una altura constructiva reducida y sin embargo no produzca
un fuerte calentamiento de la barra metálica.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención
por medio de que el inductor está conectado a medios de
alimentación, que alimentan el mismo con una corriente alterna cuya
frecuencia es inferior a 500 Hz, alimentando los medios de
alimentación el inductor con corriente alterna monofásica y
presentando el dispositivo medios de guiado para guiar la barra
metálica en el canal de guiado, que se componen al menos de dos
bobinas correctoras para regular la posición de la barra metálica en
el canal de guiado en una dirección perpendicular a la superficie de
la barra metálica; se ha previsto de forma preferida que la
frecuencia sea inferior a 100 Hz, en especial 50 Hz (frecuencia de
red).
Con esta configuración es posible reducir
considerablemente el calentamiento de la barra metálica circulante,
en comparación con la solución ya conocida. Asimismo es más sencillo
el guiado central de la barra metálica en el canal de guiado, ya que
la atracción ferromagnética de la barra metálica sobre las paredes
del canal de guiado es bastante menor que en la solución ya
conocida. Mediante el concepto constructivo elegido se obtiene con
ello la deseada menor altura constructiva del inductor.
El inductor presenta de forma ventajosa en cada
caso una bobina de inducción a ambos lados del canal de guiado.
Los medios de guiado para guiar la barra
metálica en el canal de guiado pueden ser asimismo al menos una
pareja de rodillos de guiado. Éstos se disponen de forma preferida
en la región inferior del canal de guiado o debajo del canal de
guiado.
Las bobinas correctoras pueden estar dispuestas,
según se mira en la dirección de movimiento de la barra metálica, a
la misma altura que las bobinas de inducción. Se obtiene una buena
efectividad del inductor, si el inductor electromagnético presenta,
para el alojamiento de la bobina de inducción, dos ranuras que
discurran paralelamente entre sí, perpendicularmente a la dirección
de movimiento de la barra metálica y perpendicularmente a la
dirección normal. La regulación de la barra metálica en el canal de
guiado se facilita si la bobina correctora dispuesta en las ranuras
está dispuesta más cerca de la barra metálica que la bobina de
inducción. La regulación puede realizarse con mayor precisión si el
inductor presenta, a ambos lados de la barra metálica, en cada caso
al menos dos bobinas correctoras dispuestas una junta a otra en una
fila.
Asimismo pueden preverse medios para alimentar
las bobinas correctoras con una corriente alterna, que muestre la
misma fase que aquella corriente con la que se hace funcionar las
bobinas de inducción.
Si se considera la regulación de posición de la
barra metálica en el canal de guiado por medio de las citadas
bobinas correctoras, la posición del fleje de acero circulante puede
detectarse mediante sensores de campo de inducción, que funcionan
con un campo de medición débil con preferencia de alta frecuencia.
Para esto se superpone una tensión de alta frecuencia y baja
potencia a las trazas del campo de ondas progresivas. La tensión de
alta frecuencia no tiene ninguna influencia en la obturación; del
mismo modo no se produce con esto ningún calentamiento del metal de
recubrimiento o del fleje de acero. La inducción de alta frecuencia
puede filtrarse a partir de la señal intensa de la obturación
normal y envía después una señal proporcional a la distancia al
sensor. Con ésta puede detectarse y regularse la posición del fleje
en el canal de guiado.
En el dibujo se han representado ejemplos de
ejecución de la invención. Aquí muestran:
la figura 1, esquemáticamente, un recipiente de
recubrimiento por inmersión en baño fundido con una barra metálica
guiada a través del mismo;
la figura 2, esquemáticamente, el corte a través
del canal de guiado y los inductores con rodillos de guiado
dispuestas por debajo;
la figura 3 una representación correspondiente a
la figura 2, con medios de guiado en forma de bobinas correctoras;
y
la figura 4 la vista de un inductor conforme a
la figura 3, según se mira desde el lado.
En la figura 1 se muestra el principio del
recubrimiento por inmersión en baño fundido de una barra metálica 1,
en especial de un fleje de acero. La barra metálica 1 a recubrir se
introduce verticalmente desde abajo en el canal de guiado 4 de la
instalación de recubrimiento. El canal de guiado 4 forma el extremo
inferior de un recipiente 3, que está relleno de un metal de
recubrimiento 2 líquido. La barra metálica 1 es guiada verticalmente
hacia arriba en la dirección de movimiento X. Para que el metal de
recubrimiento 2 líquido no pueda salirse del recipiente 3 se ha
dispuesto un inductor electromagnético en la región del canal de
guiado 4. Éste se compone de dos mitades 5a y 5b, de las que en cada
caso una está dispuesta a un lado de la barra metálica 1. En el
inductor electromagnético 5 se genera un campo de bloqueo
electromagnético, que retiene el metal de recubrimiento 2 líquido en
el recipiente 3 y de este modo impide su salida.
El inductor 5 es alimentado por un medio de
alimentación eléctrico con corriente alterna monofásica. La
frecuencia f de la corriente alterna es inferior a 50 Hz. Se usa
con preferencia frecuencia de red, es decir 50 ó 60 Hz.
La estructura detallada de la región del canal
de guiado 4 puede verse en la figura 2. El inductor 5 (o sus dos
mitades 5a y 5b) presenta ranuras 9, en las que se inserta una
bobina de inducción 7, que se alimenta con corriente alterna y de
este modo crea el campo de bloqueo electromagnético. Es necesario en
especial prestar atención a que la barra metálica 1 sea guiada en la
dirección N, perpendicularmente a la barra 1, lo más centradamente
posible en el canal de guiado 4.
Debido a que el inductor 5 o la bobina de
inducción 7 provoca, en funcionamiento, una determinada atracción
ferromagnética entre la barra 1 y la pared del canal de guiado 4, se
han previsto medios de guiado 8 que en la figura 2 están
configurados como rodillos de guiado 8a. Éstos están dispuestos
debajo del canal de guiado 4 y garantizan que se produzca una
implantación centrada de la barra metálica 1 en el canal de guiado
4.
Como puede verse en la figura 3, también es
posible configurar los medios de guiado 8 de otra manera. Según esto
se han previsto bobinas correctoras 8b eléctricas, que crean un
campo magnético regulado y de este modo mantienen centrada la barra
metálica 1 en el canal de guiado 4. Como puede verse tanto las
bobinas de inducción 7 como las bobinas correctoras 8b están
posicionadas en las ranuras 9 del inductor 5a, 5b, y precisamente a
la misma altura -según se mira en la dirección de movimiento X.
En la figura 4 se ha esquematizado la vista
lateral en una de las dos mitades de inductor 5b. Aquí puede verse
de nuevo que, tanto la bobina de inducción 7 como la bobina
correctora 8b están alojadas en las ranuras 9 del inductor 5b.
Asimismo se deduce de aquí que con preferencia están previstas tres
bobinas correctoras 8b', 8b'' y 8b''' dispuestas unas junto a otras,
que actúan a lo ancho de la barra metálica 1 sobre la misma y pueden
mantenerla de este modo centradamente en el canal de guiado 4.
Las bobinas correctoras 8b', 8b'' y 8b''' se
activan con la misma fase de corriente que se dispone en la bobina
de inducción 7, delante de la cual están dispuestas las bobinas
correctoras 8b', 8b'' y 8b'''.
Debe citarse además que también pueda estar
prevista una combinación de rodillos de guiado 8a (véase la figura
2) y bobinas correctoras 8b (véase la figura 3).
| 1 | Barra metálica (fleje de acero) |
| 2 | Metal de recubrimiento |
| 3 | Recipiente |
| 4 | Canal de guiado |
| 5, 5a, 5b | Inductor electromagnético |
| 6 | Medio de alimentación eléctrico |
| 7 | Bobina de inducción |
| 8 | Medio de guiado |
| 8a | Rodillo de guiado |
| 8b, 8b', 8b'', 8b''' | Bobina correctora |
| 9 | Ranura |
| f | Frecuencia |
| X | Dirección de movimiento |
| N | Dirección perpendicular |
Claims (8)
1. Dispositivo para recubrir por inmersión en
baño profundo barras metálicas (1), en especial fleje de acero, en
el que la barra metálica (1) puede guiarse verticalmente a través de
un recipiente (3) que aloja el metal de recubrimiento (2) fundido y
a través de un canal de guiado (4) preconectado, estando dispuesto
en la región del canal de guiado (4) un inductor electromagnético
(5) que, para retener el metal de recubrimiento (2) en el recipiente
(3) por medio de un campo de bloqueo electromagnético, puede inducir
en el metal de recubrimiento (2) corrientes inductivas que ejercen
una fuerza electromagnética en interacción con el campo de bloqueo
electromagnético, caracterizado porque el inductor (5, 5a,
5b) está conectado a medios de alimentación (6) eléctricos, que
alimentan el mismo con una corriente alterna cuya frecuencia (f) es
inferior a 500 Hz, alimentando los medios de alimentación (6) el
inductor (5) con corriente alterna monofásica y presentando el
dispositivo medios de guiado (8) para guiar la barra metálica (1) en
el canal de guiado (4), que se componen al menos de dos bobinas
correctoras (8b) para regular la posición de la barra metálica (1)
en el canal de guiado (4) en una dirección (N) perpendicular a la
superficie de la barra metálica (1).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la frecuencia (f) es inferior a 100 Hz,
en especial 50 Hz.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el inductor (5) presenta en cada caso
una bobina de inducción (7) a ambos lados del canal de guiado
(4).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque los medios de guiado (8)
comprenden al menos una pareja de rodillos de guiado (8a), que están
dispuestos en la región inferior del canal de guiado (4) o debajo
del canal de guiado (4).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque las bobinas correctoras (8b)
están dispuestas, según se mira en la dirección de movimiento (X) de
la barra metálica, a la misma altura que las bobinas de inducción
(7).
6. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el inductor
electromagnético (5, 5a, 5b) presenta, para el alojamiento de la
bobina de inducción (7) y de la bobina correctora (8b), dos ranuras
que discurren paralelamente entre sí, perpendicularmente a la
dirección de movimiento (X) de la barra metálica (1) y
perpendicularmente a la dirección normal (N).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque la bobina correctora (8b) dispuesta en
las ranuras (9) está dispuesta más cerca de la barra metálica (1)
que la bobina de inducción (7).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque el inductor (5, 5a, 5b) presenta,
a ambos lados de la barra metálica (1), en cada caso al menos dos
bobinas correctoras (8b', 8b'', 8b''') dispuestas una junta a otra
en una fila.
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