ES2365462B1 - Procedimiento y dispositivo para el patentado de alambre por transferencia de calor por radiación-convección. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para el patentado de alambre por transferencia de calor por radiación-convección. Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un procedimiento y dispositivo de enfriamiento de alambre para procesos de patentado, donde el dispositivo comprende un bloque de material de capacidad térmica muy elevada con un canal adaptado para permitir el paso de un alambre a enfriar y al menos un conducto para la circulación de un fluido refrigerante, y además comprende al menos una tobera capaz de inyectar un chorro de fluido turbulento en dirección al alambre a enfriar. El chorro turbulento es capaz de producir un enfriamiento en el tiempo y medida necesarios para el proceso de patentado, obviando así la necesidad de utilizar baños de plomo.

Description

Procedimiento y dispositivo para el patentado de alambre por transferencia de calor por radiación-convección.
Campo de la invención
La presente invención se aplica al patentado de alambre. Más concretamente, se refiere a un procedimiento y un dispositivo para el patentado de alambre de alto carbono.
Antecedentes de la invención
En los procesos de producción de alambre el acero de partida (en forma de alambrón) es trefilado. La operación de trefilado confiere al material unas propiedades metalográficas y mecánicas poco aconsejables para su utilización posterior. Por esta razón se hace necesaria una etapa de patentado, que retorna al alambre las características adecuadas, bien sea para continuar el proceso o como producto final.
El patentado es un tratamiento térmico de transformación isotérmica que consiste en una austenización del acero alrededor de unos 900ºC (puede variar en función del contenido de carbono) y un enfriamiento rápido hasta 550ºC. El resultado es una estructura de perlita fina (troostita) que confiere al alambre una elevada resistencia acompañada de una buena ductilidad. Actualmente, la mayoría de fabricantes de alambre utiliza hornos de llama abierta o lecho fluido de alta temperatura y baños de plomo en la etapa de enfriamiento rápido del patentado.
La utilización de plomo en el enfriamiento hace que en las etapas posteriores (enfriamiento del alambre en agua, limpieza de óxido con ácidos, lavado, incluso en el baño de zinc en el caso de galvanizarse), éste aparezca como contaminante. Este hecho clasifica los residuos como especiales, haciendo necesario su tratamiento y eliminación por parte de una empresa gestora de residuos. La alta toxicidad del plomo hace por ello necesaria la búsqueda de alternativas.
Por lo tanto, en la búsqueda de nuevos procesos de patentado hay que tener en cuenta que sean altamente sostenibles con el medio ambiente y eficientes energéticamente, así como saludables para el usuario.
La patente ES 2039708 T3 describe un proceso de patentado de alambre utilizando uno o varios tubos llenos de un gas, desprovisto de ventilación forzada, modulando los intercambios térmicos a lo largo del recorrido de enfriamiento del alambre y variando las dimensiones de los tubos, su longitud y su ordenación en línea. El proceso descrito en este documento es un proceso de transferencia de calor basado en convección natural en un gas y la posterior conducción térmica a través de la pared del tubo al fluido refrigerante que circula por un canal anular coaxial. Este proceso presenta los problemas de poca eficiencia energética, deficiente modulación térmica, compleja adaptabilidad a alambres de diferentes diámetros, gran longitud del dispositivo para alcanzar el grado de enfriamiento deseado del alambre, y elevado coste de la instalación. En particular, según se desprende de la lectura de la descripción del sistema, la transferencia de calor durante la fase de enfriamiento depende casi exclusivamente del caudal de fluido refrigerante y de su temperatura media logarítmica. Del proceso de transferencia de calor comentado ha de resultar una diferencia de temperatura media logarítmica pequeña; por consiguiente, para que el flujo específico de calor a través de la pared del tubo en contacto interno con el gas sea grande, el caudal de fluido refrigerante necesario ha de ser muy elevado; y recordemos: el agua es un recurso escaso. Por otra parte, como quiera que el gas inerte que llena cada tramo de tubo se encuentra prácticamente inmóvil, se irá calentando progresivamente, acumulando calor, lo cual va en detrimento de la eficacia del proceso de transferencia de calor desde el alambre al fluido refrigerante.
Objeto de la invención
Estos inconvenientes y problemas, entre otros, quedan resueltos por el sistema y procedimiento de enfriamiento de alambres de la invención. La invención propone un procedimiento de patentado de alambre que comprende una etapa de enfriamiento, y donde dicha etapa de enfriamiento se produce mediante la aplicación de un chorro de fluido turbulento en dirección a la superficie del alambre. Preferentemente, el chorro turbulento es producido por al menos una tobera de chorro plano situada de manera que el chorro sea perpendicular a la superficie del alambre.
El procedimiento comprende opcionalmente una etapa de calentamiento en línea del alambre, antes de dicha etapa de enfriamiento, que es utilizado para alcanzar la temperatura de austenización de los alambres que circulan por su interior. Puede comprender además una etapa de estiramiento antes de la entrada en el sistema de calentamiento y una etapa de limpieza previa, mediante la cual se eliminan todos los restos de lubricantes procedentes de la etapa de estiramiento anterior. En la etapa de calentamiento se puede usar un sistema de calentamiento por medio de corrientes de inducción electromagnética de forma individual alambre a alambre. Preferentemente, en el proceso todo el tránsito del alambre se realiza en total ausencia de oxígeno.
La invención se refiere también a un dispositivo para llevar a cabo los procedimientos descritos anteriormente. Dicho dispositivo comprende un bloque de material de capacidad térmica muy elevada con un canal adaptado para permitir el paso de un alambre a enfriar y al menos un conducto para la circulación de un fluido refrigerante, y además comprende al menos una tobera capaz de inyectar un chorro de fluido turbulento en dirección al alambre a enfriar. Preferiblemente, las toberas son de chorro plano y el dispositivo es de simetría axial. Opcionalmente, comprende medios para modular la intensidad de transferencia de calor desde el alambre. También preferentemente, el número de toberas está predeterminado en función de una tasa de enfriamiento asignada y las mismas están orientadas según radios perpendiculares al eje principal del bloque.
Gracias al dispositivo y procedimiento de la invención se sustituyen los procesos de patentado de alambre actuales, que utilizan: ácido sulfúrico/clorhídrico en sus sistemas de limpieza y plomo en sus baños de enfriamiento, y consumen gran cantidad de energía.
El número de toberas, sus dimensiones geométricas, longitud, ancho de la ranura de descarga, ángulo del cono, etc., así como la relación entre ellas y su orientación respecto a la normal a la superficie del alambre pueden ser variados según sean las necesidades del proceso de transferencia de calor por convección desde el alambre caliente.
Breve descripción de las figuras
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña la siguiente descripción de un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo se ha representado lo siguiente:
La figura 1 es un esquema general del sistema de enfriamiento de alambre patentado objeto de solicitud de patente.
La figura 2 muestra una vista en corte y otra longitudinal de una de las posibles configuraciones de toberas, conductos de gas y conductos de fluido refrigerante que responden a los requisitos fluido-dinámicos y de transferencia de calor antes expuestos.
La figura 3 muestra un ejemplo alternativo de la invención, pero mantiene el mismo principio de funcionalidad.
La figura 4 es una gráfica que muestra cómo la no uniformidad del flujo sobre el objeto se traduce en una distribución no uniforme de temperatura y de transferencia de calor sobre su superficie.
Descripción detallada de la invención
El proceso de patentado comprende una etapa de estiramiento del alambre, una etapa de limpieza para eliminar posibles restos de lubricante usados en la etapa anterior y una etapa de calentamiento en línea del alambre hasta la temperatura de austenización. Tras el calentamiento, se produce el enfriamiento sin necesidad de baños de plomo.
Como complemento de los argumentos expuestos anteriormente, cabe aquí ampliar la información sobre los fenómenos físicos en los que se fundamenta el sistema de refrigeración de alambre por transferencia de calor desde él por los procesos combinados de radiación-convección y conducción.
Para extraer calor del alambre sin contacto con una superficie sólida fría sólo cabe considerar, desde un punto de vista de la práctica industrial, los procesos de transferencia de calor por radiación y por convección.
Dada una superficie de alambre a elevada temperatura, la intensidad de emisión de calor por radiación depende de su temperatura y de la temperatura de la superficie receptora vista por el alambre, ambas a la cuarta potencia, de la emisividad compuesta y del factor de visión, aparte del valor de la constante de Stefan-Boltzmann. Por consiguiente, en el caso que nos ocupa la variable fuerte es la temperatura a la que se encuentra la superficie receptora.
Supuesta una capacidad calorífica del material de la superficie sólida, su temperatura dependerá de la eficacia con la que se le enfría. Dicho enfriamiento puede ser conseguido sea sólo por conducción de calor a través del material sólido hacia las superficies en contacto con el fluido refrigerante, sea por la combinación de dicha conducción con un proceso de convección forzada producido por soplado de dicha superficie por un gas que se encuentra a menor temperatura.
Es evidente que la capacidad de enfriamiento del proceso de transferencia de calor por la asociación de conducción térmica y convección forzada es considerablemente mayor que la capacidad de enfriamiento sólo por conducción térmica.
La capacidad de transferencia de calor por convección forzada está caracterizada por su número de Nusselt. De todas las técnicas de aplicación de la convección forzada para transferencia de calor en procesos industriales, la que se ha probado más eficaz es la utilización de chorros de fluido, sea un gas, sea un líquido, sea una neblina gaslíquido, de elevada intensidad de turbulencia, lo que se consigue mediante toberas, principalmente las denominadas de chorro plano. La tobera de chorro plano, cuya ranura longitudinal se hace coincidir con la dirección del eje del cuerpo cilíndrico sobre el que se proyecta el chorro de gas, es la configuración óptima por las siguientes razones:
1.
La relación distancia de la sección de descarga de la tobera a la superficie que recibe el chorro, respecto al ancho de su ranura, es constante a lo largo de toda la zona de acción.
2.
El núcleo de flujo, o sea el ancho del chorro en el que la velocidad del fluido eyectado es máxima, es constante a lo largo de toda la zona de acción.
3.
El diámetro hidráulico de la sección de descarga de la tobera, que interviene en la definición del número de Reynolds, es pequeño frente al que corresponde a otras configuraciones geométricas con idéntica área de la abertura de descarga.
Como resultado de la característica anterior, el régimen de la corriente en el chorro es bidimensional, la intensidad de la turbulencia es muy alta y su distribución espacial uniforme. De ello resulta una elevada capacidad de transferencia de cantidad de movimiento y de calor en la superficie en la que impacta el chorro.
La característica bidimensional de la ranura de descarga de la tobera y su orientación longitudinal facilitan la evacuación del chorro una vez impactado en la superficie del sólido con el que intercambia calor, dirigiéndole hacia las superficies de la pared envolvente, enfriándolas.
Con ellas se consigue elevados valores del número de Nusselt que, en el caso de toberas planas, está dado por
fórmula en la que c es una constante numérica dependiente de la configuración geométrica tobera -superficie contorno, Re es el número de Reynolds, Pr es el número de Prandtl y m,nypson coeficientes numéricos que dependen de la forma y dimensiones de la tobera, así como de la orientación del chorro respecto a la normal a la superficie sobre la que el fluido impacta, y muy dependientes de la relación entre la distancia desde la sección de descarga de la tobera a la superficie que recibe el chorro y el diámetro hidráulico de éste.
En el sistema de enfriamiento de alambre que es objeto de la invención, es precisamente este proceso de transferencia de calor por convección forzada mediante toberas planas de flujo altamente turbulento el que contribuye en una gran medida a la intensificación de la transferencia de calor, pues no sólo activa el enfriamiento directo del alambre sino también el de toda la superficie que recibe el flujo radiante emitido por el alambre y hace disminuir parte del calor conducido por la masa sólida hacia el fluido refrigerante, con lo cual se consigue disminuir considerablemente la longitud de conducto necesario para enfriar el alambre y el consumo de fluido refrigerante-agua-requerido. El sistema de enfriamiento que se reivindica presenta la novedad de utilizar un circuito de convección forzada altamente eficaz que incorpora toberas planas generadoras de chorros de gas muy turbulentos, cuyo caudal y temperatura pueden ser regulados a conveniencia. Estos chorros, y el reflujo de gas resultante después del impacto sobre la superficie del alambre, aseguran no solo la obtención de un número de Nusselt muy elevado en el intercambio de calor con el alambre, sino también el control de la temperatura del tubo envolvente que, a su vez, controla el flujo radiante de calor desde el alambre y, en definitiva, la disminución del caudal de fluido refrigerante necesario como también a la disminución de la longitud de la instalación.
El dispositivo de tratamiento térmico de la invención es un dispositivo de transferencia de calor por la correcta combinación de radiación, convección y conducción, preferentemente con simetría axial, por ejemplo de forma cilíndrica. Se compone de un canal, continuo o formado por varios tramos consecutivos de diferente dimensión alineados según un mismo eje, provisto de varias toberas planas orientadas radialmente por las que se eyecta sea un gas, sea una mezcla de gases, un líquido finamente atomizado o una neblina en régimen altamente turbulento a temperatura regulable externamente.
El dispositivo está constituido por un bloque de material (figura 1) cuya capacidad térmica es muy elevada, en el que se encuentran varios conductos 5 sea para la alimentación de fluido a las toberas 1, sea para la posterior extracción de la cámara, o para la circulación de fluido refrigerante a fin de controlar la temperatura del material del bloque y, por consiguiente, para regular la transferencia de calor por radiación-convección del sólido que se desplaza a velocidad regulable por el interior del bloque a través de un canal 9 (figura 2).
Presenta además medios para modular la intensidad de transferencia de calor desde el sólido en movimiento por control externo de la temperatura del gas, del fluido refrigerante, y de sus respectivos caudales. De acuerdo a los elementos detallados en la figura 1, el funcionamiento se describe como sigue:
La tobera plana 1 descrita en la figura 1 es utilizada para eyectar un chorro turbulento de gas hacia el alambre que atraviesa el tubo. Una vez el gas ha incidido sobre la superficie del alambre, es orientado hacia una cámara 2, que es utilizada para recircular dicho gas. En el sistema, el gas es introducido en la cámara mediante la impulsión de una soplante 3 de gas de velocidad variable, a presión y caudal regulados. Dicho gas es introducido a una temperatura controlada mediante el sistema de control 4 de regulación de temperatura programada del gas. El sistema es enfriado mediante los conductos de refrigeración 5 (del gas recirculado, del tubo de recepción de la radiación emitida por el alambre y las partes sólidas estructurales del sistema). Por dichos conductos de refrigeración circula el fluido refrigerante impulsado por una bomba 6 de circulación del fluido del circuito refrigerante con regulación de velocidad variable para control del caudal. Dicho sistema de refrigeración incluye una regulación programada para la temperatura 7 del fluido refrigerante.
La modulación de la intensidad de transferencia de calor, dada una velocidad de paso del alambre por el dispositivo de enfriamiento, se consigue regulando la temperatura del gas eyectado por las toberas planas sobre el alambre mediante el sistema 4, regulando el flujo másico de gas o variando la velocidad de accionamiento del compresor de gas, o actuando sobre ambos.
A la anterior acción de modulación, básica, contribuye también la que se puede conseguir variando caudal y temperatura del líquido refrigerante, equipo de control de temperatura del líquido refrigerante 7, y caudal de líquido impulsado por la bomba 6.
El sistema está concebido de manera que se le pueden incorporar medios como cámaras de mezcla, cámaras de neblina, atomizadores, etc., para que el fluido de los chorros proyectados por las toberas planas sea una mezcla de gases, una neblina, un líquido atomizado o un vapor de producto químico que sirvan sea para efectos de transferencia de calor o para efectos químico-reactivos sobre la superficie del sólido en movimiento, por ejemplo: descascarillado por ácido de superficies metálicas, pasivación de superficies de aceros al Cr-Ni mediante niebla de ácido nítrico, reacciones de enlace en la entrefase de materiales compuestos, etc.
El número de toberas necesarias es función de la tasa de enfriamiento del alambre asignada al proceso de convección. Fijada esta tasa, queda determinado el valor del número de Nusselt y, a partir de éste, se calcula el número de Reynolds. El número de Reynolds se expresa Re = Vdh/ν donde dh es el diámetro hidráulico de la sección de descarga de la tobera, V es la velocidad del fluido en ella, y ν es la viscosidad cinemática del fluido.
El número de Reynolds es un parámetro adimensional de medida relativa de las fuerzas de inercia respecto a las fuerzas viscosas en una corriente de fluido. Del valor de este parámetro depende el valor del número de Nusselt que, a su vez, define el coeficiente de transferencia de calor.
Conocido el número de Reynolds, se desarrolla un proceso de optimización fluido-dinámico en el que intervienen de modo interactivo la longitud de tobera, el ancho de la sección de descarga de la misma y la separación entre ellas, quedando determinado de esta manera su número. El proceso de optimización comporta la comparación de los resultados analíticos obtenidos aplicando las correlaciones empíricas disponibles.
La orientación de las toberas en las aplicaciones más importantes está definida por la dirección del chorro que eyecta, habitualmente según la línea normal a la superficie sobre la que impacta. En el caso que nos ocupa, sobre la superficie del alambre. No obstante, cabe aplicar otras orientaciones en búsqueda de una mayor superficie de contacto del chorro con la superficie del alambre, existiendo un compromiso entre dicha orientación y la uniformidad del campo de temperaturas en la superficie de impacto.
La figura 4 muestra cómo la no uniformidad del flujo sobre el objeto se traduce en una distribución no uniforme de temperatura y de transferencia de calor sobre su superficie.
La regulación externa del flujo másico de gas y su temperatura se llevan a cabo externamente conforme al esquema del sistema mostrado en la figura 1. La regulación del flujo másico se realiza variando la velocidad del motor de accionamiento de la soplante conforme a una rutina que está determinada por la curva característica de la soplante instalada. La señal necesaria para aplicar la rutina de regulación procede de uno, o dos, sensores de presión instalados en el circuito de gas. La regulación de la temperatura del gas se consigue mediante un intercambiador de calor externo cuyo flujo de fluido refrigerante se establece mediante una rutina cuya señal procede de los termopares instalados en el circuito de gas. La regulación puede ser on-off, proporcional o proporcional-integral, según sea la precisión deseada para el valor de la temperatura del gas en la descarga de las toberas.
Por control on-off se entiende todo-nada. p. ej. fijada una temperatura de referencia en el circuito de N2, cuando el termopar de medida de la temperatura a la salida de la soplante detecta una diferencia de temperatura respecto a la de referencia, se produce una señal mediante la cual se actúa sobre el intercambiador de calor externo cerrando o abriendo totalmente la válvula de paso de agua por el intercambiador (una regulación en escalón).
La regulación diferencial se implementa utilizando la diferencia de temperatura leída en la corriente de N2, antes del intercambiador de calor y después de la soplante y, de acuerdo con la banda proporcional del regulador, se abre o se cierra proporcionalmente la válvula de paso de agua por el intercambiador.
En el control integral se combina la medida de diferencia de temperatura y la del caudal impulsado por la soplante para integrarlas mediante una rutina que determina sea la regulación del caudal de la soplante, sea la diferencia de temperatura del gas al paso por el intercambiado externo, sea ambas para alcanzar un estado operativo de máxima eficiencia energética.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Procedimiento de patentado de alambre que comprende una etapa de enfriamiento, caracterizado porque la etapa de enfriamiento se produce mediante la aplicación de un chorro de fluido turbulento en dirección a la superficie del alambre.
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque el chorro turbulento es producido por al menos una tobera de chorro plano situada de manera que el chorro sea perpendicular a la superficie del alambre.
  3. 3.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones1ó2, caracterizado porque comprende una etapa de calentamiento en línea del alambre hasta la temperatura de austenización, antes de la etapa de enfriamiento.
  4. 4. Procedimiento según la reivindicación 3 porque comprende una etapa de estiramiento antes del calentamiento.
  5. 5.
    Procedimiento según la reivindicación 4 caracterizado por una etapa de limpieza previa, mediante la cual se eliminan todos los restos de lubricantes procedentes de la etapa de estiramiento anterior.
  6. 6.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3-5 caracterizado porque el calentamiento se produce por medio de corrientes de inducción electromagnética de forma individual alambre a alambre.
  7. 7.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque todo el tránsito del alambre se realiza en total ausencia de oxígeno.
  8. 8.
    Dispositivo de enfriamiento de alambre para procesos de patentado, que comprende un bloque de material de capacidad térmica muy elevada (8) con un canal (9) adaptado para permitir el paso de un alambre a enfriar y al menos un conducto (5) para la circulación de un fluido refrigerante, caracterizado porque además comprende al menos una tobera (1) capaz de inyectar un chorro de fluido turbulento hacia la superficie del alambre.
  9. 9.
    Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque las toberas son de chorro plano y están situadas de manera que el chorro inyectado es perpendicular a la superficie del alambre.
  10. 10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-9 caracterizado porque es de simetría axial.
  11. 11.
    Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-10 caracterizado porque además comprende medios para modular la intensidad de transferencia de calor desde el alambre respecto a la velocidad de paso del mismo.
  12. 12.
    Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-11 caracterizado porque el número de toberas está predeterminada en función de una tasa de enfriamiento asignada.
  13. 13.
    Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-12 caracterizado porque las toberas están orientadas según radios perpendiculares al eje principal del bloque.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201030434
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 24.03.2010
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : C21D9/52 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    US 2007107815 A1 (FOUR INDUSTRIEL BELGE) 17.05.2007, párrafos 17-25,40-42; reivindicaciones 1,9; figura 1. 1,3-5
    X
    JP 4280920 A (SUMITOMO METAL IND) 06.10.1992, resumen [en línea] recuperado de [EPODOC/EPO]. 1-6
    X
    JP 54013406 A (SHINKO WIRE CO LTD) 31.01.1979, resumen [en línea] recuperado de [WPI/Thompson]. 1,3-5,7
    Y
    ES 2039708 T3 (MICHELIN & CIE) 01.10.1993, figuras 2-5; páginas 5-6. 8-13
    Y
    US 4065252 A (MIDLAND ROSS CORP) 27.12.1997, figures 2,4-5; columnas 2-4. 8-13
    A
    US 3785878 A (CENTRE NAT RECH METALL) 15.01.1974, columna 1; columna 5, líneas 45-50. 1-7
    A
    GB 1312527 A (CENTRE RECH METALLURGIQUE) 04.04.1973, página 4, líneas 15-45. 1-7
    A
    WO 2009005534 A1 (TYL THOMAS) 08.01.2009, página 13, líneas 10-22; figura 2. 1-7
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 31.03.2011
    Examinador A. Urrecha Espluga Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201030434
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C21D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, XPESP, NPL, TXTUS.
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201030434
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 31.03.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 4-5, 8-13 1-3, 6-7 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201030434
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 2007107815 A1 (FOUR INDUSTRIEL BELGE) 17.05.2007
    D02
    JP 4280920 A (SUMITOMO METAL IND) 06.10.1992
    D03
    JP 54013406 A (SHINKO WIRE CO LTD) 31.01.1979
    D04
    ES 2039708 T3 (MICHELIN & CIE) 01.10.1993
    D05
    US 4065252 A (MIDLAND ROSS CORP) 27.12.1997
  14. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El objeto de la invención es un procedimiento de patentado de alambre en el que en la etapa de enfriamiento se aplica un chorro de fluido turbulento en dirección a la superficie del alambre, y el dispositivo en que se lleva a cabo. El documento D01 divulga un método para el patentado de alambre que comprende una etapa de calentamiento hasta la temperatura de austenización y una etapa de enfriamiento en la que se aplica un chorro de fluido turbulento en dirección a la superficie del alambre (párrafos 17-25, 40-42, reivindicaciones 1 y 9, figura 1). En consecuencia el objeto técnico de las reivindicaciones 1 y 3 carece de novedad a la luz de lo divulgado en D01 (Art. 6 LP). El documento D02 divulga un método para el patentado de alambre que comprende una etapa de calentamiento por corrientes de inducción hasta la temperatura de austenización y una etapa de enfriamiento en la que se aplica un chorro de agua con una tobera de chorro (resumen). En consecuencia el objeto técnico de las reivindicaciones 1-3 y 6 carece de novedad a la luz de lo divulgado en D02 (Art. 6 LP). El documento D03 divulga un método de enfriamiento en un procedimiento de patentado de alambre, en el que tras el calentamiento (no-oxidante) hasta la temperatura de austenización, el alambre se enfría por convección forzada con aire. En consecuencia, las reivindicaciones 1, 3 y 7 carecen de novedad (Art. 6 LP). Las reivindicaciones dependientes 4 y 5 no contienen ninguna característica que, en combinación con las características de cualquier reivindicación de la que dependan cumplan las exigencias de actividad inventiva ya se trata de etapas habituales en los procedimientos de obtención de alambre (Art. 8LP) El documento D04 divulga un dispositivo de enfriamiento para procesos de patentado que comprende un bloque de material de capacidad térmica muy elevada con un canal adaptado para permitir el paso de un alambre a enfriar y al menos un conducto para la circulación de un fluido refrigerante (figuras 2-5, páginas 5-6). La diferencia entre el dispositivo divulgado en D04 y el objeto de la reivindicación 8 radica en la existencia de al menos una tobera capaz de inyectar un chorro de fluido turbulento hacia la superficie del alambre con objeto de conseguir un flujo turbulento que favorezca la transferencia de calor (figuras 2, 4-5; columnas 2-4). El problema técnico que subyace por lo tanto de la presente invención se puede considerar como la provisión de un dispositivo para el enfriamiento en el que se consiga un flujo turbulento del fluido en contacto con el objeto a enfriar. La solución consiste en la colocación de al menos una tobera capaz de inyectar un chorro de fluido hacia la superficie del alambre. Este problema y su correspondiente solución se encuentran ya recogidos en el documento D05 que divulga un dispositivo de enfriamiento que incorpora una serie de toberas rodeando el elemento a enfriar y consiguiendo un flujo turbulento en dicha instalación (figuras 2, 4-5; columnas 2-4). Por lo tanto, resulta obvio para un experto en la materia aplicar estas características con su correspondiente efecto al dispositivo divulgado en D04 de manera que se obtenga el objeto de la invención. En consecuencia, las reivindicaciones 8-13 carecen de actividad inventiva (Art. 8 LP).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3154440A (en) * 1961-08-15 1964-10-27 United States Steel Corp Method for treatment of lubricated stranded wire structures
DE1508405B1 (de) * 1966-10-25 1970-07-30 Huettenwerk Oberhausen Ag Einrichtung zum Patentieren von Walzdraht in einem Waermetraegerfliessbett
GB1312527A (en) * 1969-08-19 1973-04-04 Centre Rech Metallurgique Treatment of steel rod or wire
BE753462A (en) * 1970-07-14 1971-01-14 Centre Rech Metallurgique Wire patenting process
US3997376A (en) * 1974-06-19 1976-12-14 Midland-Ross Corporation Spray mist cooling method
JPS5413406A (en) * 1977-07-01 1979-01-31 Shinko Wire Co Ltd Wire quenching method using forced air cooling process
FR2626290B1 (fr) * 1988-01-25 1990-06-01 Michelin & Cie Procedes et dispositifs permettant de traiter thermiquement des fils d'acier au carbone de facon a obtenir une structure perlitique fine
SU1684348A1 (ru) * 1989-10-06 1991-10-15 Белорусский Политехнический Институт Установка дл патентировани стальной проволоки
JPH04280920A (ja) * 1991-03-06 1992-10-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 伸線用鋼線材の製造装置
RU2102502C1 (ru) * 1994-10-17 1998-01-20 Инновационная фирма "Экомет", ЛТД" Способ термической обработки проволоки и устройство для его осуществления
DE19940845C1 (de) * 1999-08-27 2000-12-21 Graf & Co Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Feindraht
US6198083B1 (en) * 2000-04-12 2001-03-06 American Spring Wire Corp. Method and apparatus for heat treating wires
BE1014868A3 (fr) * 2002-06-06 2004-05-04 Four Industriel Belge Procede et dispositif de patentage de fils d'acier
US20090007997A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-08 Thomas Wilson Tyl Methods and Systems for Preventing Iron Oxide Formulation and Decarburization During Steel Tempering

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