ES2275214T3 - Procedimiento y dispositivo para el recubrimiento de una barra de metal mediante inmersion en baño fundido. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el recubrimiento mediante inmersión en baño fundido de una barra (1) de metal, especialmente de una banda de acero, en el que la barra (1) de metal se conduce verticalmente a través de un contenedor (3) que recibe el metal (2) de recubrimiento fundido y a través de un canal (4) de guiado conectado previamente de altura (H) definida, generándose para retener el metal (2) de recubrimiento en el contenedor (3), en la zona del canal (4) de guiado, un campo electromagnético por medio de al menos dos inductores (5) dispuestos a ambos lados de la barra (1) de metal, alimentándose un flujo (Q) volumétrico predeterminado del metal (2) de recubrimiento al canal (4) de guiado en la zona de su extensión (H) en altura, caracterizado porque el flujo (Q) volumétrico predeterminado del metal (2) de recubrimiento que se alimenta al canal (4) de guiado corresponde a una parte o a la totalidad del volumen de relleno necesario para el mantenimiento de una altura (h) de nivel deseada del metal (2) de recubrimiento en el contenedor (3) por unidad de tiempo.
Description
Procedimiento y dispositivo para el
recubrimiento de una barra de metal mediante inmersión en baño
fundido.
La invención se refiere a un procedimiento para
el recubrimiento mediante inmersión en baño fundido de una barra de
metal, especialmente de una banda de acero, en el que la barra de
metal se conduce verticalmente a través de un contenedor que recibe
el metal de recubrimiento fundido y a través de un canal de guiado
conectado previamente de altura definida, generándose para retener
el metal de recubrimiento en el contenedor en la zona del canal de
guiado un campo electromagnético por medio de al menos dos
inductores dispuestos a ambos lados de la barra de metal,
alimentándose un flujo volumétrico predeterminado del metal de
recubrimiento al canal de guiado en la zona de su extensión en
altura. Además la invención se refiere a un dispositivo para el
recubrimiento de una barra de metal mediante inmersión en baño
fundido.
Las instalaciones clásicas de recubrimiento
mediante inmersión de metales para bandas de metal presentan una
parte que requiere un mantenimiento intensivo, concretamente el
recipiente de recubrimiento con el equipamiento que se encuentra en
su interior. Antes del recubrimiento deben limpiarse de restos de
óxido las superficies de las bandas de metal que van a recubrirse y
deben activarse para la unión con el metal de recubrimiento. Por
este motivo, las superficies de las bandas se tratan antes del
recubrimiento en procedimientos térmicos en una atmósfera
reductora. Puesto que previamente se eliminan las capas de óxido de
manera química o abrasiva, con el procedimiento térmico reductor se
activan las superficies de manera que tras el procedimiento térmico
se presentan puramente metálicas.
Sin embargo, con la activación de la superficie
de la banda aumenta la afinidad de estas superficies de banda al
oxígeno atmosférico de alrededor. Para evitar que pueda volver a
llegar oxígeno atmosférico a las superficies de banda antes del
procedimiento de recubrimiento, las bandas se introducen en una boca
de inmersión desde arriba en el baño de recubrimiento mediante
inmersión. Debido a que el metal de recubrimiento se encuentra en
forma líquida y se quiere aprovechar la gravedad junto con
dispositivos de soplado para el ajuste del espesor de
recubrimiento, y sin embargo los procedimientos posteriores prohíben
un contacto con la banda hasta la solidificación completa del metal
de recubrimiento, la banda debe desviarse en el recipiente de
recubrimiento en una dirección vertical. Esto se produce con un
rodillo, que se desplaza en el metal líquido. Debido al metal de
recubrimiento líquido este rodillo está sometido a un desgaste
considerable y es la causa de paradas y, con ello, suspensiones en
la unidad de producción.
Por los reducidos espesores de revestimiento
deseados del metal de recubrimiento, que pueden variar en el
intervalo de micrómetros, la superficie de la banda debe cumplir
unos requisitos elevados con respecto a la calidad. Esto significa
que también las superficies de los rodillos que conducen las bandas
deben ser de gran calidad. En general los defectos de estas
superficies conducen a daños de la superficie de la banda. Este es
otro motivo de paradas frecuentes de la instalación.
Para evitar los problemas relacionados con los
rodillos que se desplazan en el metal de recubrimiento líquido, se
conocen soluciones que utilizan un recipiente de recubrimiento
abierto hacia abajo, que presenta en su zona inferior un canal de
guiado de altura definida para conducir verticalmente la banda hacia
arriba y la introducción de un cierre electromagnético para la
obturación. A este respecto, se trata de inductores
electromagnéticos, que funcionan con campos electromagnéticos
repelentes, de bombeo o estrechamiento, alternantes o de ondas
progresivas, que obturan el recipiente de recubrimiento hacia
abajo.
Una solución de este tipo se conoce por ejemplo
por el documento EP 0 673 444 B1. La solución según el documento WO
96/03533, o la del documento JP 5086446, también aplican un cierre
electromagnético para la obturación del recipiente de recubrimiento
hacia abajo.
Para una regulación exacta de la posición de la
banda de metal en el canal de guiado, el documento DE 195 35 854 A1
y el documento DE 100 14 867 A1 prevén soluciones especiales. Según
los conceptos dados a conocer en estos documentos, se prevé que,
además de las bobinas para la generación del campo electromagnético
de ondas progresivas, se prevean bobinas de corrección adicionales,
conectadas a un sistema de regulación y que sirven para devolver la
banda de metal a la posición central cuando se desvía de la
misma.
Un procedimiento basado en el concepto genérico
se describe también en el documento EP 0 630 421 B1, en el que se
prevé además asociar al contenedor de recubrimiento que recibe el
metal de recubrimiento un contenedor de fundición previa que, con
respecto al volumen, es un múltiplo más grande que el contenedor de
recubrimiento. El contenedor de recubrimiento se abastece desde el
contenedor de fundición previa con metal de recubrimiento, cuando
éste se extrae por la barra de metal del contenedor de
recubrimiento.
Por el documento FR 2 804 443 A se conoce un
procedimiento de recubrimiento mediante inmersión en baño fundido
en el que, a través de un canal que se extiende hacia abajo desde el
contenedor de recubrimiento, se evacua una masa fundida del
contenedor y, tras el desvío a la vertical en la zona del canal de
guiado, se alimenta al mismo.
Por el documento JP 63 192853 A se conoce un
procedimiento de recubrimiento sin el uso de inductores
electromagnéticos. En este caso, mediante dos pares de cilindros se
proporciona un cierre de un canal de guiado para el paso vertical
de la barra de metal que va a recubrirse. En el canal se introduce
una masa fundida.
El cierre electromagnético utilizado en las
soluciones comentadas anteriormente para la obturación del canal de
guiado representa una bomba magnética en la medida en que retiene el
metal de recubrimiento en el contenedor de recubrimiento.
El ensayo industrial de las instalaciones de
este tipo ha demostrado que el diagrama de flujo sobre la superficie
del baño de metal, es decir la superficie del baño, es
relativamente agitado, lo que puede atribuirse a las fuerzas
electromagnéticas por el cierre magnético. La agitación en el baño
tiene como consecuencia que se influye negativamente en la calidad
del recubrimiento mediante inmersión en baño fundido.
Por tanto, la invención se basa en el objetivo
de crear un procedimiento y un dispositivo correspondiente para el
recubrimiento mediante inmersión en baño fundido de una barra de
metal con el que o con los que sea posible superar la desventaja
mencionada. Por lo tanto, debe garantizarse que el baño de inmersión
se mantiene tranquilo con la utilización de un cierre
electromagnético, mediante lo cual debe aumentar la calidad del
recubrimiento.
La solución de este objetivo mediante la
invención se caracteriza según el procedimiento porque el flujo
volumétrico predeterminado del metal de recubrimiento, que se
alimenta al canal de guiado, corresponde a una parte del volumen de
relleno necesario para el mantenimiento de una altura de nivel
deseada del metal de recubrimiento en el contenedor por unidad de
tiempo. Alternativamente puede preverse también que el flujo
volumétrico predeterminado corresponda a todo el volumen de relleno
de metal necesario para el mantenimiento del nivel por unidad de
tiempo.
Con esta medida se consigue, en combinación con
el procedimiento mencionado al principio, que el cierre que
representa una bomba electromagnética para la obturación del canal
de guiado ya no funcione prácticamente en vacío, sino que reciba y
transporte un flujo volumétrico de metal de recubrimiento. El
sorprendente resultado es que, sobre la superficie del baño de
metal, se produce una calma del baño, lo que influye positivamente
en la calidad del recubrimiento mediante inmersión en baño
fundido.
En la mayoría de los casos se prevé que el
contenedor en el que se encuentra el metal de recubrimiento esté
conectado a un sistema de suministro (tanque de suministro) de metal
de recubrimiento. Desde el tanque de suministro se transporta
adicionalmente al contenedor la descarga de masa necesaria para el
mantenimiento de una altura de nivel constante en el contenedor,
debido a que la barra de metal en su transporte por la instalación
de recubrimiento extrae metal de recubrimiento desde el
contenedor.
Ventajosamente, el flujo volumétrico de metal de
recubrimiento se alimenta al canal de guiado de manera controlada o
regulada.
El dispositivo para el recubrimiento mediante
inmersión en baño fundido de una barra de metal, en el que la barra
de metal se conduce verticalmente a través del contenedor que recibe
el metal de recubrimiento fundido y a través del canal de guiado
conectado previamente, presenta al menos dos inductores dispuestos a
ambos lados de la barra de metal en la zona del canal de guiado
para la generación de un campo electromagnético para retener el
metal de recubrimiento en el contenedor. Además se prevé al menos un
conducto de alimentación para la alimentación de un flujo
volumétrico predeterminado de metal de recubrimiento, que desemboca
en la zona de la extensión en altura del canal de guiado en
éste.
A este respecto según la invención el
dispositivo está previsto para que los conductos de alimentación
desemboquen en la zona del lado longitudinal y en la zona del lado
frontal del canal de guiado.
Preferiblemente, la anchura o el diámetro del
conducto de alimentación es pequeño en relación a la dimensión del
lado longitudinal del canal de guiado; con ello debe entenderse
especialmente que la anchura o el diámetro del conducto de
alimentación asciende a como máximo el 10% de la anchura del lado
longitudinal del canal de guiado.
Un perfeccionamiento preferido prevé finalmente
que el contenedor de recubrimiento esté en contacto con un sistema
de suministro de metal de recubrimiento, desde el que se conduce
metal de recubrimiento al conducto de alimentación o conductos de
alimentación.
En el dibujo se muestra un ejemplo de
realización de la invención. Muestran:
la figura 1, esquemáticamente, un dispositivo de
recubrimiento mediante inmersión en baño fundido con una barra de
metal conducida a través del mismo y
la figura 2, el corte A-A según
la figura 1.
El dispositivo representado en las figuras
presenta un contenedor 3, que está lleno de metal 2 de recubrimiento
fundido. En este caso puede tratarse por ejemplo de cinc o
aluminio. La barra 1 de metal que ha de recubrirse, en forma de una
banda de acero, pasa por el contenedor 3 en la dirección R de
transporte verticalmente hacia arriba. En este punto debe indicarse
que también es posible básicamente que la barra 1 de metal pase por
el contenedor 3 de arriba a abajo.
Para el paso de la barra 1 de metal por el
contenedor 3, éste está abierto en la parte inferior; aquí se
encuentra un canal 4 de guiado representado exageradamente grande o
ancho. En este caso éste presenta una altura H predeterminada.
Para que el metal 2 de recubrimiento fundido no
pueda salir por el canal 4 de guiado hacia abajo, a ambos lados de
la barra 1 de metal se encuentran dos inductores 5
electromagnéticos, que generan un campo electromagnético, que
contrarresta la fuerza de la gravedad del metal 2 de recubrimiento
y, con ello, obtura el canal 4 de guiado hacia abajo.
En cuanto a los inductores 5, se trata de dos
inductores de campo alternante o de ondas progresivas dispuestos
uno en frente del otro, que funcionan en el intervalo de frecuencias
de 2 Hz a 10 kHz y que dan lugar a un campo electromagnético
transversal perpendicular a la dirección R de transporte. El
intervalo de frecuencias preferido para sistemas monofásicos
(inductores de campo alternante) se encuentra entre 2 kHz y 10 kHz,
el de sistemas polifásicos (por ejemplo, inductores de campo de
ondas progresivas), entre 2 Hz y 2 kHz.
Para la estabilización de la barra 1 de metal en
el plano medio del canal 4 de guiado se disponen además bobinas 13
de corrección a ambos lados del canal 4 de guiado o de la barra 1 de
metal. Éstas se controlan por medios de regulación, no
representados, de tal manera que la superposición de los campos
magnéticos de los inductores 5 y de las bobinas 13 de corrección
mantiene la barra 1 de metal siempre en el centro del canal 4 de
guiado.
Por medio de las bobinas 13 de corrección puede
amplificarse o reducirse el campo magnético de los inductores 5 en
función del ajuste (principio de superposición de los campos
magnéticos). De este modo puede influirse sobre la posición de la
barra 1 de metal en el canal 4 de guiado.
Durante el desplazamiento de la barra 1 de metal
a través del dispositivo de recubrimiento se produce, debido al
metal 2 de recubrimiento adherido a la barra 1 de metal, una
extracción de metal de recubrimiento del contenedor 3. Para
mantener una altura h de nivel deseada para el metal 2 de
recubrimiento en el contenedor 3 es por tanto necesario transportar
adicionalmente metal 2 de recubrimiento al contenedor 3.
En el ejemplo de realización, esto se lleva a
cabo mediante un sistema 12 de suministro (tanque de suministro),
desde el que se suministra una entrada 16 a través de una bomba
15.
Para conseguir una calma en la superficie del
baño en el contenedor 3 se prevé alimentar un flujo Q volumétrico
predeterminado de metal 2 de recubrimiento al canal 4 de guiado en
la zona de su extensión H en altura. Tal como puede observarse en
la figura 1, para este fin dos conductos 6 y 7 de alimentación
conducen a la zona de la abertura de paso en el canal 4 de guiado
necesaria para el paso de la barra 1 de metal, y concretamente a la
zona de su extensión H en altura.
Tal como puede observarse a partir de la figura
2, se prevé en este caso que, en total, cuatro conductos 6, 7, 8 y
9 de alimentación conduzcan a la abertura de paso en el canal 4 de
guiado. Dos de ellos, concretamente los conductos 6 y 7 de
alimentación, desembocan en este caso en el lado 11 longitudinal del
canal 4 de guiado; los otros dos, concretamente los conductos 8 y 9
de alimentación, desembocan en el lado 10 frontal del canal 4 de
guiado.
Tal como puede observarse adicionalmente, la
anchura B de los conductos de alimentación, particularmente en la
zona de su salida al canal 4 de guiado, es pequeña en relación a la
anchura del lado 11 longitudinal del canal 4 de guiado.
Los conductos 6, 7, 8 y 9 de alimentación se
alimentan a este respecto con metal 2 de recubrimiento por una
bomba 14 esbozada de manera esquemática en la figura 1. Tal como ya
se mencionó, el flujo Q volumétrico alimentado mediante la bomba 14
puede constituir una parte del flujo volumétrico de metal de
recubrimiento que debe alimentarse al baño para mantener la altura
h de nivel. Sin embargo, también puede preverse que, a través de la
bomba 14, se alimente toda la cantidad de metal 2 de recubrimiento
necesaria para ello por unidad de tiempo, de modo que en este caso
ya no se produce ningún transporte a través de la bomba 15.
Durante la puesta en marcha de la instalación de
recubrimiento se llena en primer lugar de metal 2 de recubrimiento
el contenedor 3 y, tras activar los inductores 5, se inicia el
desplazamiento de la banda. En el funcionamiento estacionario de la
instalación se alimenta entonces, tal como se ha mencionado, un
flujo Q volumétrico de metal de recubrimiento a través de los
conductos 6, 7, 8 o 9 de alimentación al canal 4 de guiado.
Un modo de acción adicional muy ventajoso del
dispositivo mencionado y del procedimiento para el funcionamiento
de la instalación se refiere a la manera de trabajar durante la
parada o apagado de la instalación:
En el funcionamiento habitual hasta el momento
queda siempre un resto de metal 2 de recubrimiento en el canal 4 de
guiado, que tampoco puede extraerse ya del canal 4 de guiado
mediante la barra 1 de metal. El resto del metal líquido debe
recogerse en la parte inferior con gran esfuerzo tras apagar los
inductores 5 con un sistema de recogida.
Con la solución propuesta se da la siguiente
posibilidad:
De manera controlada, los inductores 5 se hacen
funcionar con una potencia de obturación completa y, a través de
los conductos 6, 7, 8 y 9 de alimentación, ya no se alimenta
adicionalmente más metal de recubrimiento (apagado de la bomba 14).
A continuación, los conductos 6, 7, 8 y 9 de alimentación funcionan
vacíos y con ello están disponibles para la evacuación del resto de
metal de recubrimiento en el canal 4 de guiado.
En caso de que, adicionalmente, a la altura de
los conductos 6, 7, 8 y 9 de alimentación, se encuentren bobinas 13
de corrección en el canal 4 de guiado (tal como se mencionó
anteriormente), así éstas también se elevan para funcionar a toda
potencia. Las bobinas 13 de corrección adicionales forman entonces
en el centro del canal 4 de guiado una amplificación adicional del
campo, por cuya "colina de potencial" se provoca que el resto
del metal 2 de recubrimiento se desvíe lateralmente hacia los
conductos 6, 7, 8 y 9 de alimentación. Con ello se facilita la
salida de la cantidad residual del metal 2 de recubrimiento en el
canal 4 de guiado.
- 1
- barra de metal (banda de acero)
- 2
- metal de recubrimiento
- 3
- contenedor
- 4
- canal de guiado
- 5
- inductor
- 6
- conducto de alimentación
- 7
- conducto de alimentación
- 8
- conducto de alimentación
- 9
- conducto de alimentación
- 10
- lado frontal del canal de guiado
- 11
- lado longitudinal del canal de guiado
- 12
- sistema de suministro
- 13
- bobina de corrección
- 14
- bomba
- 15
- bomba
- 16
- entrada
- H
- altura del canal de guiado
- Q
- flujo volumétrico
- h
- altura de nivel
- B
- anchura del conducto de alimentación
- R
- dirección de transporte
Claims (6)
1. Procedimiento para el recubrimiento mediante
inmersión en baño fundido de una barra (1) de metal, especialmente
de una banda de acero, en el que la barra (1) de metal se conduce
verticalmente a través de un contenedor (3) que recibe el metal (2)
de recubrimiento fundido y a través de un canal (4) de guiado
conectado previamente de altura (H) definida, generándose para
retener el metal (2) de recubrimiento en el contenedor (3), en la
zona del canal (4) de guiado, un campo electromagnético por medio de
al menos dos inductores (5) dispuestos a ambos lados de la barra
(1) de metal, alimentándose un flujo (Q) volumétrico predeterminado
del metal (2) de recubrimiento al canal (4) de guiado en la zona de
su extensión (H) en altura, caracterizado porque el flujo
(Q) volumétrico predeterminado del metal (2) de recubrimiento que se
alimenta al canal (4) de guiado corresponde a una parte o a la
totalidad del volumen de relleno necesario para el mantenimiento de
una altura (h) de nivel deseada del metal (2) de recubrimiento en
el contenedor (3) por unidad de tiempo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el flujo (Q) volumétrico del metal (2)
de recubrimiento que se alimenta al canal (4) de guiado se alimenta
de manera controlado o regulada.
3. Dispositivo para el recubrimiento de una
barra (1) de metal mediante inmersión en baño fundido, especialmente
una banda de acero, en el que la barra (1) de metal se conduce
verticalmente a través de un contenedor (3) que recibe el metal (2)
de recubrimiento fundido y a través de un canal (4) de guiado
conectado previamente, con al menos dos inductores (5) dispuestos a
ambos lados de la barra (1) de metal en la zona del canal (4) de
guiado para la generación de un campo electromagnético para retener
el metal (2) de recubrimiento en el recipiente (3), desembocando al
menos un conducto (6, 7, 8, 9) de alimentación para la alimentación
de un flujo (Q) volumétrico predeterminado del metal (2) de
recubrimiento en la zona de la extensión (H) en altura del canal
(4) de guiado en el mismo, para la realización del procedimiento
según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado
porque el conducto (6, 7, 8, 9) de alimentación desemboca en la zona
del lado (11) longitudinal y en la zona del lado (10) frontal del
canal (4) de guiado.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque la anchura (B) o el diámetro del
conducto (6, 7, 8, 9) de alimentación es pequeño en relación a la
dimensión del lado (11) longitudinal del canal (4) de guiado.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque la anchura (B) o el diámetro del
conducto (6, 7, 8, 9) de alimentación asciende a como máximo el 10%
de la anchura del lado (11) longitudinal del canal (4) de
guiado.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 5, caracterizado porque el contenedor (3) de
recubrimiento está conectado a un sistema (12) de suministro de
metal (2) de recubrimiento, desde el que se conduce metal (2) de
recubrimiento al conducto de alimentación o conductos (6, 7, 8, 9)
de alimentación.
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