ES2316081T3 - Procedmiento y dispositivo para el recubrimiento por inmersion en baño fundido de una banda metalica. - Google Patents

Procedmiento y dispositivo para el recubrimiento por inmersion en baño fundido de una banda metalica. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una banda de metal (1), en el que la banda de metal (1) es conducida a través de un horno (2) y una cámara de rodillos (3) que se conecta en la dirección de transporte (F) de la banda de metal (1) hacia un depósito (5) que recibe el metal de recubrimiento fundido a través de un orificio (6) en la zona del fondo del depósito (5), en el que en la zona del fondo del depósito (5) se genera un campo electromagnético para la retención del metal de recubrimiento (4) en el depósito (5), caracterizado porque en la cámara de rodillos (3) en al menos dos espacios (7, 8) delimitados uno con respecto al otro se mantienen diferentes atmósferas de gas, y porque una atmósfera de gas, que sigue en la dirección de transporte (F) de la banda metálica (1) de un espacio (8) de la cámara de rodillos (3), presenta una porción de hidrógeno más reducida que un espacio (7), que precede a este espacio (8), de la cámara de rodillos (3), en el que el primer espacio (7) de la cámara de rodillos (3) en la dirección de transporte (F) de la banda metálica (1) presenta una atmósfera de gas con una porción de hidrógeno superior a 5% en volumen y en el que el último espacio (8) de la cámara de rodillos (3) en la dirección de transporte (F) de la banda metálica presenta una atmósfera de gas con una porción de hidrógeno inferior a 5% en volumen.

Description

Procedimiento y dispositivo para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una banda metálica.
La invención se refiere a un procedimiento para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una banda de metal, en el que la banda de metal es conducida a través de un horno y una cámara de rodillos que se conecta en la dirección de transporte de la banda de metal hacia un depósito que recibe el metal de recubrimiento fundido a través de un orificio en la zona del fondo del depósito, en el que en la zona del fondo del depósito se genera un campo electromagnético para la retención del metal de recubrimiento en el depósito. Por otro lado, la invención se refiere a un dispositivo para el recubrimiento por inmersión en baño fundido.
El estado más próximo de la técnica se conoce a partir del documento DE 103 43 648 A1. Allí se describe un procedimiento de recubrimiento por inmersión en baño fundido, en el que la banda metálica es conducida a través de un horno y luego a través de una cámara de rodillos, antes de que llegue a un depósito que recibe el metal de recubrimiento fundido. En este caso, la banda penetra a través de un orificio en la zona del fondo del depósito, de manera que en la zona del fondo del depósito se genera un campo electromagnético para la retención del metal de recubrimiento. Además, se describe que la banda pasa a espacios delimitados a lo largo de la boca del horno y de la cámara de rodillos, en los que se mantienen diferentes atmósferas de gas.
Las instalaciones clásicas de recubrimiento de metal por inmersión para bandas metálicas, como se conocen, por ejemplo, a partir del documento EP 0 172 681 B1, presentan una parte intensiva de mantenimiento, a saber, el recipiente de recubrimiento con el equipo que se encuentra en el mismo. Las superficies de las bandas metálicas a recubrir deben limpiarse de restos de óxido antes del recubrimiento y deben activarse para la conexión con el metal de recubrimiento. Por este motivo, las superficies de la banda son tratadas antes del recubrimiento en procesos térmicos en una atmósfera reductora. Puesto que las capas de óxido son eliminadas previamente con medios químicos o por abrasión, se activan las superficies con el proceso térmico reductor de tal manera que después del proceso térmico están presentes limpias metálicamente.
Pero con la activación de la superficie de la banda se incrementa la afinidad de las superficies de la banda para el oxígeno del aire circundante. Para evitar que el oxígeno del aire pueda llegar antes del proceso de recubrimiento de nuevo a las superficies de la banda, se introducen las bandas en una boca de inmersión desde arriba en el baño de recubrimiento por inmersión. Puesto que el metal de recubrimiento está presente en forma líquida y la gravitación junto con dispositivos de soplado se podría utilizar para el ajuste del espesor de recubrimiento, pero los procesos siguientes prohíben un contacto de la banda hasta el endurecimiento completo del material de recubrimiento, debe desviarse la banda en el recipiente de recubrimiento en dirección vertical. Esto se realiza con un rodillo, que marcha en el metal líquido. Debido al metal de recubrimiento líquido, este rodillo está sometido a un desgaste fuerte y es causa de paradas y, por lo tanto, de fallos en la operación de producción.
Para prevenir una oxidación de la banda metálica preparada para el recubrimiento por inmersión en baño fundido, en el modo de proceder clásico mencionado está previsto que la banda de acero entre a través de una junta de escobillas en el horno y abandone el horno a través de inmersión en el depósito de recubrimiento. La boda del horno se sumerge en este caso de la misma manera en el metal líquido para la obturación frente al oxígeno del aire.
Para la prevención o bien la supresión de la evaporación de cinc durante el recubrimiento por inmersión en baño fundido con la tecnología clásica mencionada con rodillo de desviación se propone en el documento WO 2004/003250 A1 que por encima del baño de metal se encuentre un gas o una mezcla de gases como gas de separación, que presenta una conductividad mala y que tiene propiedades para reducir o bien suprimir turbulencias del gas o bien de la mezcla de gas sobre la superficie del baño metálico.
Para evitar los problemas que están en conexión con los rodillos que marchan en el metal de recubrimiento líquido, se conocen también soluciones en las que se emplea un recipiente de recubrimiento abierto hacia abajo para la conducción vertical de la banda hacia arriba, de manera que se emplea para la obturación un cierre electromagnético. En este caso se trata de inductores electromagnéticos, que trabajan con campos alternos o bien campos de ondas progresivas electromagnéticas que empujan hacia atrás, que bombean o bien que contraen, los cuales cierran herméticamente el depósito de recubrimiento hacia abajo. Una solución de este tipo se conoce a partir de los documentos EP 0 673 444 B1, WO 96/03533 o JP 5086446.
En la tecnología conocida también como CVGL (Línea de Galvanización Vertical Continua), la instalación se compone esencialmente de tres componentes principales, a saber, el recipiente de recubrimiento, la obturación electromagnética y la cámara de rodillos con desviación de la banda en la vertical. La cámara de rodillos desvía la banda de acero caliente que procede del horno de recocido en la vertical y avanza a continuación perpendicularmente al canal de conexión y al depósito de recubrimiento. El depósito de recubrimiento está conectado con el horno a través de una zona de canal y la cámara de rodillos.
Una solución de este tipo se conoce a partir del documento EP 0 630 421 B1.
En el proceso de recocido, que tiene lugar en el horno, se ajustan las propiedades mecánica y las condiciones de la superficie para el recubrimiento con metal líquido. En función de las condiciones deseadas del material se recuece la banda de acero bajo atmósfera de gas protector y a continuación se lleva a la temperatura de recubrimiento, que está durante el galvanizado por encima de 500ºC. En este caso, se utilizan atmósferas de gas protector, que se componen principalmente de nitrógeno e hidrógeno.
Con respecto al detalle de la atmósfera a utilizar, se remite a los documentos JP 06145937 A y JP 03056654 A.
En el caso de bonificación por inmersión en baño fundido de la banda caliente, se suprime el tratamiento de recocido. La banda de acero es llevada, en función del medio de recubrimiento, directamente a la temperatura de recubrimiento entre 460ºC y 700ºC.
Si se encuentran cantidades mayores de oxígeno en el horno, se oxida la superficie de la banda de acero recocida y caliente antes del proceso de recubrimiento y no tiene lugar ninguna o solamente una adhesión limitada del metal líquido sobre la banda. Se producen procesos de adhesión, que reducen la calidad de la banda de acero recubierta.
En el llamado procedimiento CVGL no es posible, condicionado por el sistema, realizar una obturación de la atmósfera de gas protector frente al medio ambiente a través de la inmersión de la boca del horno en el metal, puesto que antes del comienzo del proceso de recubrimiento, la zona del horno sobre la cámara de rodillos y el depósito de recubrimiento está abierta. Después del llenado del metal líquido y después del inicio del proceso de recubrimiento se cierra herméticamente esta zona entonces a través del medio.
Antes del comienzo del proceso de recubrimiento se ajusta la atmósfera del horno de acuerdo con las condiciones de arranque. En este caso, hay que prestar especial atención a un contenido reducido de oxígeno en el horno. Esto se consigue a través del aclarado del horno con nitrógeno.
Aunque antes del comienzo de la operación en la tecnología CVGL el horno está abierto a través del orificio en el fondo del recipiente de recubrimiento, la atmósfera de gas protector del horno de recocido no debe ser perjudicada, en general, por la entrada de oxígeno del aire.
Durante el funcionamiento del procedimiento CVGL, es decir, en el estado cerrado herméticamente, en las soluciones de acuerdo con el estado de la técnica, en general, la atmósfera del horno se encuentra en la cámara de rodillos. Ésta se compone, después del ajuste del proceso, de nitrógeno e hidrógeno (en concentraciones iguales o superiores a 5% en volumen).
De ello se derivan inconvenientes especialmente en el caso de una caída de la potencia de la instalación o en el caso de una avería. En efecto, entonces el oxígeno del aire penetra a través de la zona abierta del canal en la cámara de rodillos, lo que es problemático como consecuencia de la porción relativamente alta de hidrógeno.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de crear un procedimiento y un dispositivo correspondiente para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una banda de metal, con los que es posible superar los inconvenientes mencionados. Por lo tanto, debe asegurarse que, en el caso de irregularidades en el ciclo del proceso, no llegue ningún tipo de composición de gas desfavorable a la instalación.
La solución de este cometido se caracteriza, de acuerdo con la invención, porque en la cámara de rodillos, en al menos dos espacios delimitados uno con respecto al otro, que son atravesados por la banda metálica, se mantienen atmósferas de gas diferentes.
En este caso, está previsto especialmente que una atmósfera de gas de un espacio de la cámara de rodillos, que sigue en la dirección de transporte de la banda metálica, presente una porción de hidrógeno más reducida que un espacio de la cámara de rodillos que precede a este espacio.
Con preferencia, el primer espacio de la cámara de rodillos, en la dirección de transporte de la banda metálica, presenta una atmósfera de gas con una porción de hidrógeno superior a 5% en volumen, especialmente superior a 7% en volumen.
En cambio, con preferencia el último espacio de la cámara de rodillos en la dirección de transporte de la banda metálica presenta una atmósfera de gas con una porción de hidrógeno inferior a 5% en volumen, especialmente inferior a 3% en volumen.
Con preferencia, está previsto que las atmósferas de gas en los espacios de la cámara de rodillos presenten, además de hidrógeno, esencialmente sólo todavía nitrógeno, aparte de las impurezas inevitables del gas y otros elementos inevitables del gas.
Para que se posibilite un funcionamiento lo más estable posible, está previsto con preferencia que las atmósferas de gas se mantengan en los espacios de la cámara de rodillos en el circuito de regulación cerrado en composiciones deseadas.
El dispositivo para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una banda de metal tiene un horno y una cámara de rodillos que se conecta en la dirección de transporte de la banda metálica así como un depósito que recibe el metal de recubrimiento fundido, de manera que en la zona del fondo del depósito está presente un orificio, a través del cual se alimenta la banda metálica al depósito y de manera que en la zona del fondo del depósito está presente un inductor electromagnético para la retención del metal de recubrimiento en el depósito.
De acuerdo con la invención, está previsto que en la cámara de rodillos esté dispuesta al menos una pared de separación, que delimita al menos dos espacios uno del otro.
En este caso, de una manera preferida, cada espacio de la cámara de rodillos tiene al menos una alimentación de gas, a través de la cual se puede conducir gas de tipo definido y/o de composición definida hasta el espacio. Además, puede estar previsto que cada espacio de la cámara de rodillos presente al menos un sensor de gas, con el que se puede determinar el tipo y/o la composición y/o la concentración de un gas en el espacio.
Además, de una manera preferida, están previstos medios de regulación, con los que se pueden mantener la composición y/o la concentración de un gas en al menos uno de los espacios, con preferencia en todos los espacios, en valores deseados.
La cámara de rodillos está provista con preferencia con un revestimiento interior cerámico, lo que favorece la limpieza de la cámara. Tiene con preferencia una carcasa de acero. La cámara de rodillos puede estar constituida, sin embargo, de la misma manera de acero sin revestimiento interior.
También es ventajoso que estén presentes medios, con los que se puede calentar el gas introducido en un espacio de la cámara de rodillos a una temperatura deseada.
De acuerdo con la concepción de la cámara de rodillos, está previsto que presente un contorno esencialmente rectangular en la sección, de manera que en el primer espacio, visto en la dirección de transporte de la banda metálica, está conectado un canal de conducción para la banda metálica.
De una manera alternativa a ello, se prevé una configuración de la cámara de rodillos, que presenta un contorno esencialmente rectangular en la sección, que forma uno de los espacios, en el que se conecta otro espacio, que se forma a través de un canal de conducción para la banda metálica.
Con la propuesta de la invención es posible mantener condiciones de funcionamiento más favorables, especialmente en condiciones anormales de funcionamiento, como en el caso de caída de la potencia o en el caso de una avería, o en el caso de un arranque o fallo de la instalación de recubrimiento por inmersión en baño fundido.
Por lo tanto, la presente invención proporciona un modo de proceder y configuración, con los que se crea un componente importante para el funcionamiento de una instalación de recubrimiento por inmersión en baño fundido con alta seguridad de funcionamiento.
Para no recibir ninguna mezcla de hidrógeno con oxígeno del aire introducido especialmente en el caso de un fallo de potencia así como en el caso de una avería y, por lo tanto, en el caso de soplado del metal de recubrimiento desde el recipiente de recubrimiento, se acciona la zona de la entrada del fondo en el recipiente de recubrimiento, es decir, la zona directamente por debajo del recipiente de recubrimiento o bien la zona correspondiente de la cámara de rodillos (el último espacio de la cámara de rodillos, visto en la dirección de transporte de la banda metálica) con otra atmósfera que la zona restante del horno. La porción de hidrógeno está aquí por debajo de 5% en volumen.
En el dibujo se representan ejemplos de realización de la invención.
En este caso:
La figura 1 muestra una representación de principio de una instalación de recubrimiento por inmersión en baño fundido en la vista lateral.
La figura 2 muestra una primera forma de realización de la cámara de rodillos de acuerdo con la invención de la instalación de recubrimiento por inmersión en baño fundido en la vista lateral, y
La figura 3 muestra una segunda forma de realización de la cámara de rodillos de acuerdo con la invención de la instalación de recubrimiento por inmersión en baño fundido en la vista lateral.
En la figura 1 se puede ver una instalación de recubrimiento por inmersión en baño fundido, que trabaja con el llamado procedimiento CVGL (Procedimiento de Línea de Galvanización Vertical Continua). En un depósito 5 se encuentra metal de recubrimiento fundido 4. El depósito 5 tiene en su zona del fondo un orificio 6, a través del cual pasa verticalmente hacia arriba una banda metálica 1 con objeto de recubrimiento con metal de recubrimiento 4. Para que el metal de recubrimiento líquido no salga hacia abajo a través del orificio 6, está previsto un inductor electromagnético 9, que realiza de una manera conocida un cierre del orificio 6.
La banda de metal 1 a recubrir, vista en la dirección de transporte, llega en primer lugar a un horno 2, en el que -como se ha explicado anteriormente- se lleva a la temperatura necesaria del proceso. En el horno 2 se conecta a través de una pestaña de unión 17 una cámara de rodillos 3, que tiene el cometido de desviar la banda 1 pre-calentada desde la dirección de entrada hasta la cámara de rodillos 3 en la vertical e introducirla en el orificio 6 del depósito 5. A tal fin están presentes dos rodillos 18 y 19, aunque -como se muestra en la figura 3- puede ser suficiente también un rodillo.
Como se puede ver mejor en las figuras 2 y 3, la cámara de rodillos 3 está constituida en el ejemplo de realización por dos espacios 7 y 8 delimitados uno del otro, de manera que se realiza una separación a través de una pared de separación 10.
La cámara de rodillos 3 según la figura 2 está configurada de forma rectangular en la sección transversal (en la vista lateral), de manera que los dos espacios 7, 8 se representan esencialmente de forma rectangular. En el primer espacio 7 en la dirección de transporte F se conecta en el lado derecho un canal de guía 16 para la banda metálica 1. En la figura 3 se puede ver que uno de los espacios 7 se puede formar también solamente por medio de este canal de guía 16.
Es esencial que ambos espacios 7, 8 estén realizados de tal manera que se pueden mantener diferentes atmósferas de gas en los mismos.
A tal fin, en cada espacio está prevista una alimentación de gas 11 y 12, respectivamente, a través de la cual se puede introducir un gas o una mezcla de gas en el espacio 7, 8. En el gas se puede tratar de nitrógeno N_{2} o de hidrógeno H_{2} o de una mezcla de ellos.
Unos sensores de gas 13, 14 en cada espacio 7, 8 calculan los parámetros de la atmósfera de gas. Por ejemplo, con los sensores 13, 14 se puede medir la concentración de gas hidrógeno H_{2}. Los valores de medición son conducidos en el ejemplo de realización (ver la figura 2) a unos medios de regulación 15. Los medios de regulación 15 provocan la alimentación de gas o de la mezcla de gas a través de las alimentaciones de gas 11, 12, de manera que en los espacios 7, 8 están presentes en cada caso composiciones deseadas de gas o bien concentraciones de gas deseadas.
Es especialmente desvela que (en el horno y) en el primer espacio 7 esté presente una concentración de nitrógeno superior a 5% en volumen, mientras que no debería alcanzarse este valor en el segundo espacio 8.
Por lo tanto, se realiza una separación de la atmósfera de gas en la cámara de rodillos 3 y separada del horno 2 a través de diferentes espacios de gas, que están conectados entre sí a través de aberturas para el paso de la banda de acero, es decir, que en la cámara de rodillos 3 están dispuestas paredes de separación 10, que la cámara de rodillos 3 divide en al menos dos espacios de gas.
A través de dos o más lugares de alimentación para el gas protector (al menos un espacio de gas, respectivamente) se alimentan, como se ha explicado, diferentes concentraciones de nitrógeno y de hidrógeno.
A través de al menos una medición por espacio de gas se supervisa la atmósfera y se ajustan las concentraciones deseadas en un circuito de regulación. En este caso, en la zona de gas se añade directamente debajo del depósito de recubrimiento 5 nitrógeno sin oxígeno. La corriente de gas dentro de la cámara de rodillos está dirigida en el estado de funcionamiento en dirección a la entrada del horno. Para el caso de la salida del metal de recubrimiento 4 desde el depósito 5 se evita la salida de la atmósfera del horno enriquecida con nitrógeno a través de la compuerta de nitrógeno descrita.
La cámara de rodillos 3 está realizada interiormente de cerámica. Está constituida por una carcasa de acero con revestimiento interior de cerámica, que forma los diferentes espacios de gas. El gas protector alimentado se calienta y sirve de esta manera para el mantenimiento de la temperatura interior de la cámara de rodillos 3.
Además de la acción de aislamiento (conducción térmica reducida hacia fuera), el revestimiento está realizado para el caso de una avería y el riesgo implicado con ello de una irrupción de metal líquido en la cámara de rodillos 3 de tal forma que es resistente contra metales líquidos, como por ejemplo cinc o aluminio así como sus aleaciones.
Lista de signos de referencia
1
Banda metálica
2
Horno
3
Cámara de rodillos
4
Metal de recubrimiento fundido
5
Depósito
6
Orificio en la zona del fondo del depósito
7
Primer espacio
8
Segundo espacio
9
Inductor electromagnético
10
Pared de separación
11
Alimentación de gas
12
Alimentación de gas
13
Sensor de gas
14
Sensor de gas
15
Medios de regulación
16
Canal de conducción
17
Pestaña de unión
F
Dirección de transporte
H_{2}
Hidrógeno
N_{2}
Nitrógeno

Claims (11)

1. Procedimiento para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una banda de metal (1), en el que la banda de metal (1) es conducida a través de un horno (2) y una cámara de rodillos (3) que se conecta en la dirección de transporte (F) de la banda de metal (1) hacia un depósito (5) que recibe el metal de recubrimiento fundido a través de un orificio (6) en la zona del fondo del depósito (5), en el que en la zona del fondo del depósito (5) se genera un campo electromagnético para la retención del metal de recubrimiento (4) en el depósito (5), caracterizado porque en la cámara de rodillos (3) en al menos dos espacios (7, 8) delimitados uno con respecto al otro se mantienen diferentes atmósferas de gas, y porque una atmósfera de gas, que sigue en la dirección de transporte (F) de la banda metálica (1) de un espacio (8) de la cámara de rodillos (3), presenta una porción de hidrógeno más reducida que un espacio (7), que precede a este espacio (8), de la cámara de rodillos (3), en el que el primer espacio (7) de la cámara de rodillos (3) en la dirección de transporte (F) de la banda metálica (1) presenta una atmósfera de gas con una porción de hidrógeno superior a 5% en volumen y en el que el último espacio (8) de la cámara de rodillos (3) en la dirección de transporte (F) de la banda metálica presenta una atmósfera de gas con una porción de hidrógeno inferior a 5% en volumen.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las atmósferas de gas en los espacios (7, 8) de la cámara de rodillos (3) presentan, además de hidrógeno, esencialmente sólo nitrógeno.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las atmósferas de gas en los espacios (7, 8) de la cámara de rodillos (3) se mantienen en circuito cerrado en las composiciones deseadas.
4. Dispositivo para el recubrimiento por inmersión en baño fundido de una banda de metal (1), con un horno (2) y una cámara de rodillos (3) que se conecta en la dirección de transporte (F) de la banda metálica (1), así como con un depósito (5) que recibe el metal de recubrimiento (4) fundido, en el que en la zona del fondo del depósito (5) está presente un orificio (6), a través del cual se alimenta la banda metálica (1) al depósito (5)y en el que en la zona del fondo del depósito (5) está presente un inductor electromagnético (9) para la retención del metal de recubrimiento (4) en el depósito (5), especialmente para la realización del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la cámara de rodillos (3) está dispuesta al menos una pared de separación (10), que delimita al menos dos espacios (7, 8) uno del otro, en el que cada espacio (7, 8) de la cámara de rodillos (3) presenta al menos una alimentación de gas (11, 12), a través de la cual se puede conducir gas de tipo definido y/o composición definida al espacio (7, 8).
5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque cada espacio (7, 8) de la cámara de rodillos (3) presenta al menos un sensor de gas (13, 14), con el que se puede determinar el tipo y/o la composición y/o la concentración de un gas en el espacio (7, 8).
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque están presentes medios de regulación (15), con los que se pueden mantener la composición y/o la concentración de un gas en al menos uno de los espacios (7, 8), con preferencia en todos los espacios (7, 8) en valores deseados.
7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la cámara de rodillos (3) está provista con un revestimiento interior cerámico.
8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque la cámara de rodillos (3) presenta una carcasa de acero.
9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque están presentes medios, con los que se puede calentar el gas introducido en un espacio (7, 8) de la cámara de rodillos (3) a una temperatura deseada.
10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque la cámara de rodillos (3) presenta un contorno esencialmente rectangular en la sección, en el que en el primer espacio (7) visto en la dirección de transporte (F) de la banda metálica (1) se conecta un canal de guía (16) para la banda metálica.
11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque la cámara de rodillos (3) presenta un contorno esencialmente rectangular en la sección, que forma uno de los espacios (8), en el que se conecta un segundo espacio (7), que se forma a través de un canal de guía (16) para la banda metálica (1).
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