ES2874341T3 - Dispositivo de galvanización en caliente, así como procedimiento de galvanización en caliente - Google Patents

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Abstract

Dispositivo (1) para la galvanización en caliente de componentes (2) con un tanque de galvanización (3) para recibir un zinc fundido (4) en un espacio interior del tanque (5) formado por una pared (8) del tanque de galvanización (3), en donde se proporciona un dispositivo de vigilancia (6) para vigilar el espesor de pared (7) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) durante la operación de galvanizado, en donde el dispositivo de vigilancia (6) tiene al menos un sensor (10) provisto en el área del lado exterior (9) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) para medir al menos la temperatura del tanque de galvanización (3) y un dispositivo de evaluación (11) acoplado con el sensor (10) para procesar el valor medido registrado por el sensor (10) y para calcular y/o derivar el espesor de pared (7).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de galvanización en caliente, así como procedimiento de galvanización en caliente
La presente invención se refiere al campo técnico de la galvanización de componentes a base de hierro o que contienen hierro, en particular componentes a base de acero o que contienen acero (componentes de acero) o partes, preferiblemente para la industria del automóvil o de vehículos de motor, pero también para otras áreas de aplicación técnica (por ejemplo, para la industria de la construcción, el área de la ingeniería mecánica en general, la industria eléctrica, etc.), mediante la galvanización en caliente (galvanización por inmersión en baño de masa fundida).
En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo para la galvanización en caliente, también denominada galvanización por inmersión en baño de masa fundida, de componentes con un tanque de galvanización para recibir zinc fundido en un espacio interior de un tanque formado por una pared del tanque de galvanización, así como a un procedimiento para la galvanización en caliente de componentes con empleo de un dispositivo mencionado anteriormente para la galvanización en caliente de componentes.
Por galvanización en caliente se entiende un procedimiento que protege de la corrosión, en particular de la oxidación, a componentes a base de hierro o que contienen hierro o a base de acero o que contienen acero. En la galvanización en caliente, se aplica un recubrimiento de zinc metálico sobre la superficie del componente que contiene hierro o acero mediante la inmersión en un zinc fundido líquido caliente. Se forma una capa de aleación resistente que consiste principalmente en hierro y zinc sobre la superficie del componente después de la galvanización y una capa de zinc puro muy firmemente adherida está dispuesta sobre esa capa de aleación. La galvanización en caliente representa uno de los diversos métodos de galvanización.
En el lado del procedimiento, en la galvanización en caliente se hace una distinción entre la galvanización de componentes de forma discontinua y la galvanización continua en banda de, por ejemplo, una chapa de acero o un alambre. Tanto la galvanización por lotes como la galvanización en banda son procedimientos normalizados o estandarizados, compárense por ejemplo, las normas DIN EN ISO 1461 para la galvanización por lotes o DIN EN 10143 y DIN EN 10346 para la galvanización en banda. En el caso de la galvanización en banda, el acero galvanizado en banda es un producto semiacabado preliminar o intermedio, que se procesa adicionalmente después de la galvanización, en particular mediante conformado, estampado, recorte, etc. La galvanización por lotes, por otro lado, utiliza componentes completamente manufacturados o moldeados que no se galvanizan en caliente hasta después de estar producidos y, por lo tanto, están protegidos contra la corrosión.
Para la galvanización en caliente, el zinc fundido debe mantenerse de forma continua en estado líquido caliente para evitar una solidificación del zinc fundido en el tanque de galvanización en caliente. La temperatura del zinc fundido se encuentra aproximadamente en un intervalo de temperatura de 440°C a 460°C. Este intervalo de temperatura es el resultado, por un lado, del punto de fusión del zinc a 419,5°C y, por otro lado, de aspectos técnicos del procesamiento. Cuando se galvaniza en caliente con aleaciones de zinc, p. ej., masas fundidas de zinc-aluminio y/o una conducción especial del procedimiento, p. ej., en la galvanización a temperatura elevada, la temperatura de trabajo del zinc fundido también puede estar por encima del intervalo de temperatura mencionado anteriormente.
Una desventaja de todos los procedimientos de galvanización en caliente y de las plantas de galvanización en caliente es que el zinc fundido pierde calor continuamente, tanto a través de las pérdidas por radiación como a través de la superficie del baño de zinc, así como las paredes del tanque. Además, se producen fluctuaciones de la temperatura debido a la inmersión de artículos relativamente fríos que se van a galvanizar, por ejemplo, componentes que contienen hierro, lo que hace que la masa fundida se enfríe localmente. Para compensar las pérdidas de calor que se producen y mantener el zinc fundido durante la operación de galvanización en caliente en el intervalo de temperatura mencionado anteriormente, de modo que los componentes de hierro que se sumergen en el zinc fundido puedan reaccionar con el zinc fundido y, en consecuencia, se forme un capa de zinc delgada sobre la superficie del componente, se debe calentar continuamente el tanque de galvanización. Esto se realiza habitualmente mediante un calentamiento indirecto del tanque de galvanización desde el exterior, fundamentalmente a través de los dispositivos de quemadores mediante quemadores de gas. Además del dispositivo de quemadores, es concebible la entrada de calor en la masa fundida a través del tanque de galvanización en caliente con otras fuentes de energía alternativas diferentes. Para compensar las pérdidas de calor, la temperatura en el lado exterior de la pared del tanque de galvanización es mayor que la temperatura objetivo del zinc fundido o la temperatura del zinc fundido en el espacio interior del tanque de galvanización. El tanque de galvanización está sujeto a una carga térmica global permanente, que también se caracteriza por un gradiente de temperatura a lo largo del espesor de la pared. Además, el tanque de galvanización está sujeto a una carga mecánica causada por la presión estática del zinc fundido.
Los tanques de galvanización generalmente están contenidos en hornos especiales en los que se instalan los dispositivos de calentamiento.
Además, los tanques de galvanización en caliente están diseñados principalmente como tanques de acero o como tanques con láminas especiales y/o revestimientos especiales con un espesor de al menos esencialmente 50 mm. En las paredes internas del tanque de galvanización en caliente, el ataque o la reacción del zinc fundido con el material de migración no inerte da como resultado un desgaste del material de la pared del tanque, lo que provoca una reducción del espesor de la pared del tanque. Este desgaste del espesor de la pared del tanque no es deseable, pero no puede evitarse en la técnica anterior, de modo que se produce un desgaste gradual del espesor de la pared durante la vida útil del tanque de galvanización. La tasa de desgaste depende de una variedad de factores, como por ejemplo, el rendimiento, la temperatura del zinc fundido, la temperatura de la pared del tanque así como la frecuencia y la amplitud de las fluctuaciones de la temperatura, causadas por la inmersión de los componentes que contienen hierro en el zinc fundido.
Se puede seleccionar un espesor de pared elevado para garantizar una vida útil y/o tiempo de permanencia lo más prolongado posible del tanque con tasas de rendimiento elevadas y bajos costes de adquisición y operativos al mismo tiempo. Para ello es importante asegurarse de que el espesor de la pared no sea inferior al mínimo. Si el espesor de la pared es demasiado bajo, puede producirse una rotura del tanque o una avería del tanque, por lo que un fallo del tanque ocasiona costes muy altos. Estos altos costes se deben a una parada de la producción, pérdidas de zinc, costes de reparación para la recuperación de zinc, especialmente en el caso de una avería y posiblemente una inversión de reposición. Si el espesor de la pared del tanque de galvanización es demasiado bajo, puede dar lugar a una pérdida local y/o global de la estabilidad del tanque de galvanización. En el caso de una pérdida local de estabilidad del tanque de galvanización, una fuga puede provocar un derrame del zinc fundido líquido caliente, lo que da como resultado un daño económico muy alto, un riesgo operativo mucho mayor y un riesgo para la seguridad laboral en la planta de galvanización. Además, en caso de una pérdida global de estabilidad, se provoca una posible fuerte deformación del tanque, lo que dificulta el cambio de tanque cuando el tanque está deformado y consecuentemente se producen retrasos considerables en la sustitución del tanque. Para evitar los problemas mencionados anteriormente, en la práctica los tanques de galvanización se sustituyen relativamente pronto por un nuevo tanque. El intervalo de reposición se basa en valores empíricos, por lo que se supone que el desgaste de la pared del tanque tiene lugar de forma lenta y uniforme, en particular entre 2 y 3 mm por año.
Se puede producir un aumento del desgaste local y, por tanto, una posible pérdida local de estabilidad del tanque de galvanización como resultado de una mala posición permanente y/o temporal de un quemador. En consecuencia, el mayor desgaste del tanque generalmente se debe a un funcionamiento inadecuado de la galvanización. Un funcionamiento inadecuado de la galvanización no siempre puede ser detectado y evitado por el galvanizador, por lo que el tanque de galvanización está expuesto a una mayor carga térmica y/o mecánica en algunos lugares. Esta carga y un desgaste acelerado asociado pueden estar causados, entre otras cosas, por un ajuste incorrecto del quemador y por una disposición incorrecta de la zona de entrada de calor, es decir, la zona sobre la que actúa el quemador.
Para evitar la pérdida local y/o global de estabilidad del tanque de galvanización, el tanque de galvanización se reemplaza, como ya se ha mencionado, mediante un sistema de gestión de riesgos correspondiente en caso de espesores de pared mínimos definidos. Cuando se reemplaza el tanque de galvanización, el contenido del tanque, el zinc fundido líquido caliente, se retira bombeando y se inserta un nuevo tanque en el horno de fusión, después de lo cual se bombea de vuelta el zinc fundido, que se ha mantenido fundida mientras tanto. Esta sustitución no solo provoca una parada de la planta, sino que también aumenta los costes por la compra de un nuevo tanque y la sustitución laboriosa del tanque de galvanización.
El documento DE 3622 106 A1 se refiere a un procedimiento para medir el espesor de pared de un recipiente que contiene un zinc fundido caliente, que deposita una capa de zinc duro en la pared del recipiente y en donde se sumerge una sonda de medición ultrasónica, eliminándose mecánicamente la superficie interior de la capa de zinc duro antes de la medición, hasta que se recibe una medición del espesor con un eco suficiente del ultrasonido.
Además, el documento NL 7209733 A se refiere a un dispositivo y a un procedimiento correspondiente para medir el espesor de la pared de un tanque de zinc fundido, introduciéndose una o varias sondas ultrasónicas en la pared exterior del tanque de zinc fundido a través de orificios taladrados, estando cada orificio ubicado cerca de la zona de entrada de calor de un quemador; el tanque de zinc fundido está rodeado por un tanque exterior, en donde las sondas de medición están dispuestas en el espacio intermedio, estando la medición ultrasónica destinada a proporcionar una inferencia sobre la pared del tanque de galvanización.
El documento DE 1220 086 B también se refiere a un dispositivo para mostrar y proteger de rupturas incipientes y completas de un crisol de fusión, especialmente en hornos de inducción, en donde el dispositivo consiste en al menos un electrodo recubierto apoyado axialmente, incrustado en el aislamiento entre la pared exterior del crisol y la bobina de inducción, el cual está en conexión conductora con el interior del crisol a través de una fuente de tensión con un instrumento indicador, en donde el electrodo recubierto está subdividido en la zona del borde de la bobina de inducción a lo largo de toda la circunferencia y en donde el electrodo recubierto mide en última instancia si se produce una ruptura del tanque.
El documento DE 20 2013 105 789 U1 se refiere a un horno de fusión, en particular un horno de galvanización en caliente, con un tanque diseñado para el tratamiento por inmersión en una masa fundida, en particular un zinc fundido, a una unidad de quemador que actúa sobre una superficie exterior del tanque para calentar el tanque y una unidad de control que controla la unidad de quemador para la supervisión y la regulación de la temperatura de la masa fundida, en donde la unidad de quemador tiene al menos dos quemadores controlables de forma independiente entre sí que actúan sobre las áreas de entrada de calor de la superficie exterior del tanque, separadas en el espacio, y la unidad de control tiene una unidad de medición de la temperatura para medir sin contacto la temperatura de las áreas de entrada de calor.
Un objeto de la presente invención es por tanto evitar o al menos reducir en gran medida las desventajas de la técnica anterior.
En particular, un objeto de la invención es proporcionar un dispositivo para la galvanización en caliente o un procedimiento que evite un fallo del tanque, en particular debido a una pérdida local y/o global de la estabilidad del tanque de galvanización.
En particular, el objeto de la presente invención es hacer posible un uso eficaz y seguro del tanque de galvanización.
Para resolver el problema esbozado anteriormente, la presente invención propone, de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, un dispositivo para la galvanización en caliente según la reivindicación 1; además, en particular, las características especiales y/o ventajosas del dispositivo de acuerdo con la invención son objeto de las correspondientes reivindicaciones dependientes del dispositivo relacionadas.
Además, la presente invención se refiere, de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, a un procedimiento para galvanizar en caliente según la reivindicación del procedimiento independiente relacionada; además, en particular, otras características especiales y/o ventajosas del procedimiento de acuerdo con la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes del procedimiento relacionadas.
A partir de las siguientes realizaciones se entiende que las características, realizaciones, ventajas y similares, que se exponen a continuación con respecto solo a un aspecto de la invención, con el fin de evitar repeticiones, también se aplican por supuesto con respecto a los otros aspectos de la invención correspondientes, sin que sea necesaria ninguna mención especial de ello.
Para todos los datos relativos o porcentuales basados en el peso indicados a continuación, especialmente los datos relativos a cantidades o al peso, debe observarse además que en el contexto de la presente invención deben ser seleccionados por una persona experta, de tal manera que en total, incluidos todos los componentes o ingredientes, especialmente como se definen más adelante, siempre suman 100% o 100% en peso; esto, sin embargo, es evidente para una persona experta.
En cualquier caso, el experto puede desviarse de los intervalos indicados a continuación, dependiendo de la aplicación o del caso individual, si es necesario, sin apartarse del alcance de la presente invención.
Además, es el caso que todos los datos de valores o parámetros o similares mencionados a continuación se pueden discernir o determinar en principio utilizando procedimientos de determinación estandarizados o bien normalizados, o explícitamente establecidos o de otro modo, con los métodos de determinación o medición conocidos por sí mismos por el experto en esa materia.
Dicho esto, la presente invención se definirá con detalle a continuación.
Por ello, un objeto de la presente invención, según un primer aspecto de la presente invención, es un dispositivo para la galvanización en caliente de componentes con un tanque de galvanización para recibir un zinc fundido en el espacio interior de un tanque formado por una pared del tanque de galvanización, en donde se proporciona un dispositivo de vigilancia para vigilar el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización durante la operación de galvanizado, en donde el dispositivo de vigilancia tiene al menos un sensor dispuesto en la zona del lado exterior de la pared del tanque de galvanización para medir al menos la temperatura del tanque de galvanización y un dispositivo de evaluación acoplado con el sensor para procesar el valor medido registrado por el sensor y calcular y/o derivar el espesor de la pared.
En este contexto, por operación de galvanización no solo se entiende la inmersión de un componente en un tanque de galvanización, sino también que el zinc fundido, líquido, caliente debe mantenerse en estado líquido caliente, en donde para ello se introduce calor en el tanque de galvanización, en particular de forma continua, a través de la pared del tanque de galvanización en el zinc fundido.
En relación con investigaciones que se llevaron a cabo antes de la invención, primero se estableció que el tanque de galvanización, cuando se ha reemplazado, solo alcanza un espesor crítico en uno o en pocos lugares, por lo que una gran parte del tanque aún se hubiera podido seguir utilizando. Sin embargo, dado que no es el espesor de pared medio sino el mínimo el que es decisivo en cuanto a la seguridad laboral y/o la seguridad operativa, se consideró necesario también sustituir el tanque de galvanización en ese estado. A través de una vigilancia automática de acuerdo con la invención, ahora es posible vigilar con mayor precisión el estado del espesor de la pared del tanque y también controlar mejor el proceso de galvanización, de modo que se pueden evitar las desventajas económicas que antes eran el resultado de un reemplazo de forma periódica de un tanque de galvanización.
Una vigilancia automática del espesor de pared de la pared del tanque de galvanización ofrece varias ventajas de acuerdo con la invención. De esta manera se pueden evitar pérdidas de estabilidad tanto globales como locales del tanque o al menos reducir en gran medida, lo que da como resultado tanto un aumento de la seguridad laboral y operativa como una reducción de los costes operativos y de producción. El tanque de galvanización se puede utilizar de forma dirigida a un fin y un propósito a través del dispositivo de vigilancia, por lo que siempre se puede garantizar que el tanque de galvanización no alcanza un espesor de pared crítico, lo que haría necesario reemplazar el tanque de galvanización. En particular, debido a una medición continua y/o bidimensional del espesor de pared por medio del dispositivo de vigilancia, se pueden detectar anticipadamente tasas de desgaste aumentadas, en particular locales, por ejemplo, en "puntos calientes" inducidos térmicamente, de modo que se puede evitar una pérdida de estabilidad local del tanque de galvanización.
Debido a la medición continua del espesor de pared del tanque, la invención permite una vigilancia precisa y fiable de la pared o del espesor de pared, así como de áreas de la pared individuales, definidas o de toda la pared del tanque. Debido a la reducción del espesor de pared registrado de esta manera, la seguridad del sistema aumenta y, por lo tanto, es posible un mayor aprovechamiento del material sin ninguna pérdida de seguridad. Por tanto, se puede reducir el espesor de pared mínimo que debe mantenerse, ya que el espesor de pared del tanque de galvanización ya no tiene que estimarse, sino que se mide de manera selectiva. Huelga decir que la medición o la determinación del espesor de pared del tanque también se puede realizar indirectamente de acuerdo con la invención, de modo que el espesor de pared del tanque se puede derivar a partir de otros valores característicos.
El dispositivo de vigilancia de acuerdo con la invención da lugar a una mayor vida útil del tanque de galvanización, ya que la sustitución del tanque de galvanización ahora no tiene que tener lugar a intervalos predeterminados, sino que se lleva a cabo de manera selectiva cuando es necesario. Esto da como resultado un uso más eficiente del tanque de galvanización, en particular ya que el dispositivo de vigilancia ofrece la posibilidad no solo de reconocer las pérdidas de estabilidad locales y/o globales, sino también de contrarrestarlas. Esto da como resultado un desgaste optimizado, uniforme y reducido de la pared del tanque de galvanización.
Además, el dispositivo de vigilancia se puede reequipar en caso de dispositivos de galvanización ya existentes o tanques de galvanización ya existentes. El esfuerzo que esto implica es bajo, sobre todo teniendo en cuenta las ventajas esenciales resultantes.
Como se ha indicado anteriormente, en el dispositivo de acuerdo con la invención, el dispositivo de vigilancia tiene al menos un sensor provisto en el área del lado exterior de la pared del tanque de galvanización para medir al menos la temperatura del tanque de galvanización. En este contexto, el sensor se considera, por ejemplo, un detector, un transductor de medición y/o un sensor de medida, en donde el sensor puede ser un componente técnico capaz de detectar propiedades físicas y químicas o valores característicos. Esos valores característicos se registran mediante un efecto físico y/o químico y luego se convierten en una señal eléctrica, en particular para su posterior procesamiento.
De acuerdo con la invención, el sensor está acoplado con un dispositivo de evaluación para procesar el valor medido registrado por el sensor, en particular el valor característico y, preferiblemente, otros valores característicos registrados, y para calcular y/o derivar el espesor de pared, preferiblemente por medio del valor medido y/o el valor característico. Al registrar el valor medido a través del sensor o el valor característico convertido, se pueden sacar conclusiones sobre el espesor de pared del tanque de galvanización, lo que permite que el galvanizador reaccione con respecto al espesor de pared de la pared.
De acuerdo con la invención, es aconsejable disponer el sensor o los sensores y también la tecnología de medición asociada, de tal manera que estén sujetos a poco desgaste y sean fácilmente accesibles, de modo que el mantenimiento, la inspección y/o la reparación del dispositivo de vigilancia se pueda realizar fácilmente y de forma asequible. En principio, no hace falta decir en este contexto que el tanque de galvanización puede tener una estructura multicapa, por lo que preferiblemente también puede tener un tanque exterior. En este caso es aconsejable que el sensor o los sensores se dispongan entre el tanque de galvanización real y el tanque exterior. El tanque exterior protege de este modo ventajosamente el tanque interior del tanque de galvanización. Como resultado, con la protección adicional del tanque exterior se puede proporcionar una protección adicional al sensor, que preferiblemente ya no se enfrenta directamente a un dispositivo de quemador o a la estructura del horno. El tanque exterior también es ventajoso porque, en el caso de una fuga en el tanque de galvanización interior, se evita que el zinc fundido, líquido, caliente salga al área de la estructura del horno.
En este contexto, no hace falta decir que los sensores están diseñados preferiblemente para que puedan soportar cargas térmicas a temperaturas superiores a 450°C, preferiblemente entre 450°C y 1000°C, más preferiblemente entre 550°C y 850°C, y en particular al menos esencialmente entre 550°C y 700°C. Esta carga térmica del sensor es el resultado en particular del hecho de que el sensor está dispuesto preferiblemente en el área del lado exterior de la pared del tanque de galvanización, de modo que está expuesto a la carga térmica debida a un dispositivo de quemador que genera el calor requerido o la entrada de energía requerida en el área del espacio interior del tanque que garantiza el zinc fundido. Un sensor diseñado de esta manera se puede utilizar específicamente para la detección de la temperatura en el área de la pared del tanque de galvanización. Como resultado, se produce una mayor vida útil o duración del sensor, de modo que se puede evitar un reemplazo frecuente del sensor debido a cargas térmicas y, en consecuencia, hay una reducción en los costes operativos.
Además, en una característica ventajosa del concepto inventivo, está previsto que el dispositivo de vigilancia esté diseñado de tal manera que el registro de valores medidos pueda tener lugar de forma continua. Se entiende por registro continuo de valores medidos, el registro de los valores característicos para determinar el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización a intervalos de tiempo predeterminados, habitualmente regulares. Los intervalos de tiempo entre los valores característicos registrados o medidos se adaptan en particular a la situación operativa existente y preferiblemente al rendimiento de los componentes. Los intervalos entre los registros de los valores medidos deben seleccionarse preferiblemente para que sean al menos esencialmente constantes, por lo que se puede garantizar preferiblemente una vigilancia continua del espesor de pared. Ventajosamente, puede tener lugar un registro del valor medido por minuto y/o por hora.
Además, en una realización especialmente preferida se prevé que al menos esté previsto un sensor adicional para medir al menos un valor medido del dispositivo de galvanización en caliente, en particular la cámara del quemador y/o el interior del tanque y/o el zinc fundido. El sensor adicional, en particular análogo al sensor del valor medido del tanque de galvanización, está acoplado preferiblemente con el dispositivo de evaluación, en particular en donde el dispositivo de evaluación procesa el valor medido registrado por el sensor adicional y se usa para calcular y/o derivar el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización, en particular usando el valor medido registrado por el sensor. El sensor adicional y/o los sensores adicionales pueden, por ejemplo, registrar la temperatura del zinc fundido y/o la temperatura en la cámara del quemador y usarla para calcular posteriormente el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización. En este contexto, huelga decir que se pueden proporcionar una pluralidad de sensores adicionales para medir valores medidos del dispositivo para la galvanización en caliente. Con respecto al número de puntos de medición para los otros sensores para la temperatura de la cámara del quemador y del zinc fundido y la precisión de la detección, debido al volumen de aire en la cámara del quemador y el volumen del zinc fundido en el espacio interior del tanque de galvanización, se puede suponer con suficiente exactitud que existe una distribución homogénea de la temperatura en el aire o en el zinc fundido y que es suficiente un registro del valor medido en comparativamente pocos puntos, en particular al menos dos puntos y preferiblemente en menos de veinte puntos de medición.
En otra realización preferida, el tanque de galvanización rodea la estructura de soporte de un horno, lo que significa que el tanque de galvanización está dispuesto dentro de un horno de galvanización. El sensor, especialmente diseñado como sensor de temperatura, está dispuesto preferiblemente en la zona de la superficie límite de la pared del tanque de galvanización, en particular en la zona de la pared exterior del tanque de galvanización. Además, el sensor se coloca preferiblemente al menos en algunas áreas en el lado exterior de la pared del tanque de galvanización. Esta disposición permite vigilar continuamente las paredes del tanque de galvanización.
De acuerdo con otra variante de realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, el sensor está diseñado como un termoelemento de película fina y/o como un termoelemento recubierto. Los sensores, como ya se ha mostrado anteriormente, y el cableado perteneciente a los sensores, están diseñados preferiblemente de tal manera que resisten cargas de temperatura elevada, en particular a temperaturas en el intervalo de 400°C a 700°C, así como la presión de la pared del tanque de galvanización. Los termoelementos de película fina, que se pueden disponer o fijar directamente en el lado exterior de la pared del tanque de galvanización o en esta zona, son especialmente adecuados para estas cargas. Como alternativa o además, también se pueden utilizar otros sensores adecuados, como, por ejemplo, termoelementos recubiertos, que están diseñados para una carga de temperatura elevada. Los termoelementos de película fina son especialmente adecuados para la medición de temperatura de alta precisión en superficies en implementaciones exigentes y versátiles. Los termoelementos de película fina se diseñan preferiblemente para que sean pequeños, ligeros, delgados y/o flexibles y tengan tiempos de respuesta rápidos. Además, también están diseñados ventajosamente para ser robustos. Los tiempos de respuesta de los termoelementos de película fina se proporcionan preferiblemente en el intervalo de milisegundos. Los termoelementos recubiertos se caracterizan en particular por su ligera flexibilidad y su alta resistencia frente a cargas de temperatura elevada. Además, preferiblemente tienen una insensibilidad mecánica y un tiempo de respuesta corto.
Además, en una característica especial del dispositivo de acuerdo con la invención, se proporciona una pluralidad de sensores distribuidos sobre un área del lado exterior de la pared del tanque de galvanización. Preferiblemente, se dispone para ello una pluralidad de sensores en la superficie límite de la pared del tanque de galvanización. La expresión "superficie límite de la pared" indica, por un lado, el lado exterior de la propia pared, en donde los sensores están fijados directamente en la pared. Sin embargo, la superficie límite de la pared también significa un área, en particular un área inmediatamente adyacente a la pared. En ese caso, los sensores no están en contacto directo con la pared del tanque de galvanización. Se encuentran también en un área adyacente. Entonces, los sensores no se fijan a la pared, sino por otros medios, que se describirán con mayor detalle a continuación. Los sensores preferiblemente tienen contacto directo con la pared o están en contacto directo con ella. Para ello, los sensores o el sensor pueden estar fijados al lado exterior de la pared del tanque de galvanización y/o el sensor y/o los sensores están en contacto con la pared del tanque de galvanización.
Una medición continua en relación con una posible medición bidimensional basada en una pluralidad de sensores, permite detectar en una etapa temprana focos térmicos, en particular, pérdidas de estabilidad locales, de manera que esos focos térmicos se pueden evitar con unas contramedidas adecuadas, en donde se produce en consecuencia un desgaste menor y regular del espesor de la pared del tanque. Además, la redundancia del dispositivo de vigilancia está asegurada por una pluralidad de sensores, ya que incluso si falla un sensor, los otros sensores pueden continuar garantizando el registro continuo de los valores medidos. Un dispositivo de vigilancia redundante aumenta tanto la seguridad frente a fallos, la funcional así como la de la instalación. Una pluralidad de sensores no solo asegura una redundancia del dispositivo de vigilancia, sino que también cubre una gran área de la pared del tanque de galvanización.
En relación con la presente invención, también se prefiere que al menos las áreas del tanque de galvanización que están directamente expuestas al dispositivo quemador sean detectadas por sensores. En particular, se prevé que al menos el 20%, en particular más del 40% y particularmente preferiblemente más del 60% del lado exterior de la pared del tanque de galvanización sea detectado por sensores y no hace falta decir que el área del tanque mencionada anteriormente se refiere a la zona del tanque de galvanización que por lo general se llena con la masa fundida de líquido caliente. Por lo tanto, la zona superior del tanque de galvanización, en la que no suele haber masa fundida, es irrelevante y tampoco se supervisa. En la práctica, normalmente solo los 5 a 10 cm superiores del tanque de galvanización no se llenan con el líquido fundido caliente, por lo que, preferiblemente, el espesor de la pared del tanque de galvanización se vigila en toda el área que está en contacto con el zinc líquido fundido caliente.
Aunque básicamente es posible disponer y fijar el sensor o los sensores directamente en el lado exterior de la pared del proceso de galvanización, en una característica preferida de la invención se prevé que el sensor y/o la pluralidad de sensores estén dispuestos sobre una placa de soporte, en particular a lo largo de toda la altura del tanque de galvanización y/o sobre un área definida suficiente, en particular en donde los sensores tienen un contacto directo y/o inmediato con el lado exterior de la pared del tanque de galvanización a través de la placa de soporte. Los sensores también se pueden insertar preferiblemente en la placa de soporte, de modo que se obtiene en particular una disposición directa en la pared del tanque de galvanización. Los sensores están protegidos adicionalmente por la lámina del soporte y/o la placa del soporte, ya que la placa del soporte está dispuesta en particular entre un dispositivo de quemador que tiene al menos un quemador y la pared del tanque de galvanización, en particular en donde los sensores o el sensor está o están orientados hacia el lado contrario del dispositivo de quemador en el lado del tanque de galvanización. Por lo tanto, la temperatura se registra preferiblemente por medio del sensor entre la lámina de soporte o la placa de soporte y la pared del tanque de galvanización, en particular en la superficie límite de la pared, en particular en donde se puede deducir el espesor de la pared del tanque de galvanización a partir de una relación correlativa entre la temperatura y el espesor de pared, o el espesor de pared se puede calcular o derivar por medio de la temperatura.
Se prefiere además que la placa de soporte con el sensor o los sensores se fije en el lado exterior de la pared del tanque de galvanización, de tal manera que se establezca un contacto de toda la superficie, en particular ininterrumpido, con la pared del tanque de galvanización. Preferiblemente, la placa de soporte se atornilla a la pared del tanque de galvanización. Cuando la placa de soporte se atornilla a la pared del tanque, la pared del tanque se diseña preferiblemente de antemano, de tal manera que se hayan colocado pernos de soldadura con roscas sobre la misma. En particular, esta variante de realización tiene como resultado unos costes reducidos, tanto de producción como de montaje. Para ello, la placa de soporte que tiene el sensor o los sensores no tiene que asumir ninguna acción de carga estática, en particular para el tanque de galvanización, de modo que la lámina de soporte o la placa de soporte se puede diseñar preferiblemente de forma relativamente delgada. Además, el resultado es que la placa de soporte se puede fijar rápida y fácilmente al lado exterior del tanque de galvanización, en particular antes de que se eleve en la estructura de soporte del horno, por lo que el esfuerzo del montaje y el tiempo de inactividad asociado del tanque de galvanización, se pueden minimizar.
La idea en la que se basa la realización mencionada anteriormente es que, por medio de la temperatura en el espacio intermedio entre la lámina de soporte y la pared del tanque de galvanización, en particular por medio de la temperatura de la superficie límite de la pared, el espesor de la pared del tanque de galvanización se puede inferir o calcular, en particular basándose en la primera ecuación de Fourier. La primera ecuación de Fourier describe la salida de calor Q transferida por conducción de calor, también denominada difusión o conducción térmica o flujo de calor. Por salida de calor se entiende el flujo de calor en un sólido y/o un fluido en reposo como consecuencia de la influencia de la temperatura. El calor fluye, según la segunda ley de la termodinámica, siempre en la dirección de la temperatura más baja. Debido a la ley de conservación de la energía, no se puede perder la energía térmica. La conducción de calor es la difusión de energía térmica, por lo que tiene lugar en un campo de temperatura T(x, y, z, t) que se puede escribir vectorialmente de acuerdo con la primera ley de Fourier como:
Q = - X - A - V - T (1)
con:
• Campo de temperatura T = T(X, y, z, t) [7] = K
• Conductividad térmica Á=Á(T. p) W
• Elemento de superficie por el que fluye el calor A [A] = m2
* Salida de calor/flujo de calor Q [Q] = W
Suponiendo que esté presente un material isotrópico, entonces A puede tomarse como un escalar. Se obtiene diferencialmente:
dT
q . = - l . A —
dX; (2)
En el caso no isotrópico, es válido en la notación diferencial:
Figure imgf000008_0001
Como caso especial, en particular para el cálculo simple del espesor de pared, se puede suponer una salida de calor estacionaria, también denominada corriente de calor y/o flujo de calor, en donde t en este caso representa el tiempo.
Figure imgf000008_0002
En consecuencia, la ecuación (1) se puede simplificar con (4) en el caso unidimensional a
. dT
Q = - Á • A — - const. (5)
dx
La integración da como resultado un primer sistema con la conductividad térmica A1, en donde una placa plana tiene el espesor t1 y por un lado de la placa plana está presente la temperatura T 1 y en el otro lado la temperatura 72, de modo que:
Figure imgf000008_0003
El primer sistema es preferiblemente la placa de soporte, en la que
T 1 Temperatura en la cámara del quemador
T2 Temperatura en el nivel intermedio entre la placa de soporte y la pared del tanque de galvanización Í1 Espesor de la placa de soporte
A 1 Área a través de la cual fluye la salida de calor Q
En el caso de un segundo sistema, en particular el que tiene una placa plana preferiblemente la pared galvanizada, y preferiblemente se conecta con el primer sistema, se aplica A2 en el caso de una conductividad térmica con un espesor de placa t2 , en donde
Figure imgf000008_0004
en donde:
73 Temperatura en el nivel intermedio entre la placa de soporte y la pared del tanque de galvanización
74 Temperatura en la pared interior del tanque de galvanización
fe Espesor del tanque de galvanización
A 2 Área a través de la cual fluye la salida de calor Q
De esto se puede deducir que
t 3 = t2
= ¿ 2 (8)
en donde esta suposición se basa en el hecho de que la adquisición del valor medido actúa sobre la misma área de superficie. Además, se puede suponer que cuando se utiliza el mismo material para la placa de soporte que para la pared del tanque de galvanización, las conductividades térmicas deben equipararse.
K = h (9)
La siguiente relación para determinar el espesor de pared del tanque de galvanización se puede derivar de esto (con A1 = A y A1 = A):
Figure imgf000009_0001
Solo cuando se utilizan diferentes materiales, el cálculo se realiza con los correspondientes, en particular conocidos, coeficientes de transferencia de calor o conductividades térmicas A1, A2 de los materiales utilizados.
Preferiblemente la temperatura T4 (temperatura en la pared interior del tanque de galvanización) y la temperatura T1 (temperatura en la cámara del quemador) son registradas por el sensor adicional. Si el dispositivo de vigilancia se utiliza en un tanque de galvanización en caliente existente, en donde el dispositivo para la galvanización en caliente ya tiene sensores para medir la temperatura en la cámara del quemador y en el zinc fundido, los valores medidos de estos sensores ya existentes se pueden emplear ventajosamente. En principio, también es concebible, si no existen valores medidos para la temperatura en la cámara del quemador o para la temperatura en el zinc fundido, estimarlos en particular mediante otros valores medidos.
En otra característica preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que al menos se proporcione un sensor en una sección de pared adicional, en particular que se extiende por toda la altura y/o la longitud del tanque de galvanización. El tanque de galvanización puede tener, en principio, para ello un diseño multicapa, en donde en particular se proporciona un tanque exterior que rodea por el exterior la parte interior del tanque de galvanización. La pared adicional o la sección de pared puede asumir preferiblemente una función de soporte para el tanque de galvanización, de modo que éste se descargue. Es ventajoso que, en comparación con un tanque completo que rodea completamente el tanque de galvanización, es posible un diseño que ahorra material y al mismo tiempo descarga el tanque de galvanización, de modo que solo se cubren las áreas en donde también están dispuestos los quemadores o en donde se proporcionan las zonas de entrada de calor. En particular, las superficies laterales, en particular las áreas sin quemador, preferiblemente el fondo y en particular las caras frontales, no pueden disponerse en una sección de pared adicional, que preferiblemente se extiende por toda la altura y la anchura de la pared del tanque de galvanización correspondiente. Preferiblemente, debido a la presión hidrostática del tanque de galvanización, que se transmite en particular a la pared exterior, se cierra el intersticio entre la sección de pared y la pared del tanque de galvanización, en particular debido al proceso de producción. La detección del espesor de la pared tiene lugar en particular de forma análoga al método de medición ya descrito para la placa de soporte, ya que el sensor registra la temperatura en la pared del tanque de galvanización, que está alineada con la sección de la pared.
Además, en otra variante de realización ventajosa del concepto inventivo, está previsto que el sensor y/o los sensores se proporcionen en el espacio intermedio, en particular en la superficie límite de la pared, en el lado exterior, al menos en algunas áreas, sobre un tanque exterior que rodea el tanque de galvanización. El al menos un sensor registra en este caso la temperatura de la superficie límite en el espacio intermedio entre la pared del tanque de galvanización y el tanque exterior, que puede equipararse aproximadamente a la temperatura de la pared exterior del tanque de galvanización, de modo que el espesor de pared puede ser determinado usando la ecuación del calor unidimensional, plana (primera ley de Fourier). El tanque exterior es particularmente ventajoso en lo que respecta a la seguridad operativa, ya que evita que el zinc fundido se derrame en caso de una posible avería en el tanque de galvanización o en caso de una fuga en el tanque de galvanización.
Además, el espesor de la pared del tanque de galvanización se puede reducir preferiblemente debido al tanque exterior, en particular de 50 mm a 30 mm, pero la vida útil del tanque no tiene que reducirse. En este caso, la reducción del espesor de la pared del tanque de galvanización da como resultado una reducción del peso de transporte y de elevación, de modo que el esfuerzo logístico al reemplazar un tanque de galvanización puede reducirse significativamente. El tanque exterior asume preferiblemente parte de la función de soporte de carga con respecto a la absorción de la carga como resultado de la presión hidrostática del zinc fundido desde el tanque de galvanización, de modo que el estado de tensión en el material del tanque de galvanización preferiblemente se puede reducir considerablemente. De esta manera, una corrosión debida a la tensión, también llamada corrosión por tensión, se puede reducir en gran medida. En particular, esto da como resultado una reducción del desgaste total del espesor de la pared del tanque.
El tanque de galvanización se puede dejar entrar preferiblemente en el tanque exterior de modo que haya un intersticio entre el tanque de galvanización sin llenar y el tanque exterior. Por lo general, el intersticio se requiere con el fin de un ensamblamiento y para compensar las tolerancias de fabricación. A medida que el tanque de galvanización se llena con el zinc fundido en el espacio interior del tanque, el intersticio se cierra debido a la presión hidrostática causada por el zinc fundido, por lo que preferiblemente ambos tanques entran en contacto directo entre sí. Si el sensor o los sensores están dispuestos en el lado interior del tanque exterior hacia el tanque de galvanización, esto preferiblemente da como resultado un registro preferiblemente casi exacto de la temperatura adyacente en la pared del tanque de galvanización, ventajosamente sin la influencia de factores interferentes o señales falsas. Además, un contacto de toda la superficie de las paredes del tanque genera una transferencia de calor óptima debido a la conducción de calor desde el tanque exterior al tanque de galvanización, en donde el lado exterior del tanque exterior está orientado hacia el dispositivo de quemador. En esta realización, el al menos un sensor está protegido de las altas cargas térmicas del dispositivo de quemador por la pared exterior del tanque.
Además, es especialmente ventajoso que el tanque exterior y/o la sección de pared y/o la placa de soporte tengan una resistencia aumentada en comparación con el tanque de galvanización. En este contexto, es particularmente recomendable fabricar los componentes mencionados anteriormente a partir de un acero del tipo S355. Los aceros S355 se utilizan en particular para piezas sometidas a tensión en la construcción de máquinas y acero. El acero S355 tiene preferiblemente una resistencia más alta que el material del tanque de galvanización, en particular cuando el tanque de galvanización se fabrica preferiblemente a base de acero VZH. El acero VZH se utiliza preferiblemente para galvanizar y fundir bandejas de plomo y para fines similares. El acero VZH es un acero especial blando que se funde sin la adición de silicio. El reposo se lleva a cabo con aluminio, por lo que el contenido en aluminio se adapta al contenido en nitrógeno. En particular, la versión estándar de un tanque de galvanización de VZH tiene una resistencia a una temperatura de 450°C de menos de 55 MPa. El límite elástico mínimo, especialmente para espesores de chapa entre 35 y 70 mm, es de alrededor de 175 MPa para un acero VZH a temperatura ambiente. Por el contrario, el límite elástico mínimo a temperatura ambiente para un acero S355 es de 355 MPa, en particular cuando la resistencia a una temperatura de aproximadamente 450°C es de 250 MPa. En consecuencia, la resistencia en el intervalo de temperatura existente de la galvanización en caliente de un acero S355 es preferiblemente cinco veces mayor que la de un acero VZH, de modo que en particular la sección transversal requerida de la placa del tanque para absorber la misma carga puede ser considerablemente menor.
El sensor está dispuesto ventajosamente en áreas en el lado exterior de la pared del tanque de galvanización y/o se apoya contra el lado exterior de la pared del tanque de galvanización. En el caso de un contacto directo con la pared exterior del tanque de galvanización, el espesor de la capa de la pared del tanque de galvanización se puede determinar directamente a partir de la temperatura del lado exterior del tanque de galvanización, en particular sin el uso de una pared adicional. Para este fin, se utiliza la ecuación del calor estacionaria unidimensional de una pared plana. En la ecuación del calor estacionaria unidimensional, la temperatura es solo una función de la coordenada x y el calor solo se transfiere en esa dirección. Por ejemplo, como en el caso del tanque de galvanización, una pared de espesor t2 separa un fluido caliente, particularmente masa fundida de zinc fundido, de una zona exterior. Las temperaturas de la pared en el lado caliente y en el lado frío están indicadas por T3 o T4.
Con una forma adecuada de la ecuación del calor con respecto a la conducción de calor estacionaria unidimensional sin generación de energía en la pared, se puede utilizar la siguiente ecuación:
Con una salida de calor conocida, se pueden sacar conclusiones sobre el espesor de la pared.
Si el espesor de la pared se tiene que calcular sin utilizar la salida de calor, se debe proporcionar una pared adicional, en particular para determinar el espesor de pared por medio de la temperatura, por ejemplo, en forma de una placa de soporte y/o una sección de pared y/o un tanque exterior. En este contexto, no hace falta decir que la temperatura también se puede medir mediante al menos un sensor directamente en el lado exterior de la pared del tanque de galvanización, utilizando una placa de soporte y/o una sección de pared adicional y/o un tanque exterior.
Además, es particularmente ventajoso cuando el dispositivo de vigilancia tiene al menos un dispositivo de almacenamiento para almacenar los valores medidos y/o calculados y/o derivados. En particular, el dispositivo de almacenamiento puede estar diseñado de tal manera que se registren los estados operativos, de modo que se pueda garantizar una evidencia de ciertos procesos en la operación de galvanización. Como resultado, ese almacenamiento también es especialmente ventajoso si se ha producido un error que debe evaluarse más tarde. Además, la evolución a lo largo del tiempo del espesor de la pared del tanque puede visualizarse y/o tenerse en cuenta por medio de un dispositivo de almacenamiento, de modo que no solo puede tener lugar una reacción inmediata frente a los valores característicos, sino que también se puede reaccionar frente a un curso progresivo o un cambio imperceptible de los valores característicos. En consecuencia, un dispositivo de almacenamiento ofrece la posibilidad de optimizar de forma sostenible el procedimiento de galvanización y hacerlo más eficaz.
El dispositivo de vigilancia tiene preferiblemente un dispositivo de notificación para una notificación óptica y/o acústica, en particular el dispositivo de notificación está acoplado con el dispositivo de evaluación, de tal manera que se muestra una señal de notificación si el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización cae por debajo de un valor límite predeterminado. En este contexto, también se entiende que el dispositivo de notificación se puede acoplar con el dispositivo de almacenamiento, de modo que también es posible una notificación de un perfil temporal de los valores característicos. En particular, es posible que el personal que maneja la galvanización pueda seguir el cambio en el espesor de la pared del tanque de galvanización a lo largo del tiempo, de modo que el tanque de galvanización se pueda utilizar de manera más eficaz.
Un espesor de pared en el intervalo de 5 a 30 mm, preferiblemente entre 10 y 25 mm, más preferiblemente entre 15 y 20 mm, en particular de al menos sustancialmente 20 mm, debe considerarse como el valor límite del espesor de pared de la pared del tanque de galvanización. Un espesor de pared de 20 mm ya ha alcanzado un estado crítico del tanque de galvanización y no se puede descartar una posible pérdida de estabilidad global y/o local del tanque de galvanización, de modo que cuando se alcanza el espesor de pared crítico o el valor límite de espesor de pared, es especialmente ventajoso enviar una notificación.
El dispositivo de vigilancia está acoplado ventajosamente con un dispositivo de quemador que tiene al menos un quemador, estando diseñado el dispositivo de vigilancia para controlar el dispositivo de quemador. El dispositivo de quemador aporta la energía térmica necesaria al zinc fundido a través de la pared del tanque de galvanización. En definitiva, no hace falta decir que el dispositivo de quemador tiene preferiblemente una pluralidad de quemadores, que preferiblemente están distribuidos alrededor de la circunferencia y/o la altura del tanque de galvanización, y en segundo lugar, en particular, con la misma distancia entre sí, están alineados en su pared exterior, en donde a través de los quemadores se crea una zona de entrada de calor sobre la pared del tanque de galvanización. El área de la pared exterior del tanque de galvanización que está cubierta directamente por la llama del quemador o el cono de la llama del quemador se denomina zona de entrada de calor. Gracias a la invención, ahora es posible diseñar la zona de entrada de calor de tal manera que se eviten intervalos de temperatura elevados individuales, en particular locales, los llamados "puntos calientes". Para ello, los quemadores individuales de los dispositivos de quemador se pueden controlar a través del dispositivo de control en términos de su potencia de quemador y/o su orientación. En particular, el dispositivo de quemador debe ser controlado y/o estar alineado de tal manera que resulte una zona de entrada de calor al menos sustancialmente uniforme en la pared exterior del tanque de galvanización.
El dispositivo de control del dispositivo de quemador está diseñado preferiblemente de tal manera que se produzca un desgaste uniforme del espesor de la pared del tanque. En particular, debe garantizarse un desgaste mínimo de la pared del tanque. Si los valores característicos se desvían de los valores consignados predeterminados, la potencia de combustión de un quemador, por ejemplo, se puede modificar. Además, también es concebible cambiar el cono focal de un quemador, en particular cuando se cambia la dirección del quemador. Por ejemplo, se pueden configurar las zonas de entrada de calor. En el caso de una pluralidad de quemadores, preferiblemente se proporciona un ajuste individual para cada quemador. Cuando se alcanza un valor límite máximo y/o mínimo de un valor característico, por ejemplo, 20 mm como espesor de pared, el dispositivo de quemador también se puede desconectar inmediatamente. Como resultado, el dispositivo de quemador se puede configurar en función de los valores medidos registrados y, en particular, en función del desarrollo temporal de los valores característicos, de modo que se produce un aumento en la eficiencia del material y una vida útil más larga del tanque de galvanización.
El control del dispositivo de quemador se realiza ventajosamente a través del suministro de gas y/o el suministro de aire al quemador del dispositivo de quemador. De esta manera, el suministro de gas y/o el suministro de aire se pueden adaptar al efecto de que haya una potencia térmica aumentada o reducida del quemador.
Además, en otra variante de realización del concepto inventivo, está previsto que el dispositivo de quemador presente al menos dos quemadores controlables independientemente. Dos quemadores independientes entre sí ofrecen la ventaja de que son posibles diferentes zonas de entrada de calor en el tanque de galvanización o en la pared del tanque de galvanización si esto es necesario debido al procedimiento de galvanización y a los componentes introducidos en el baño de galvanización.
Ventajosamente, las zonas de entrada de calor están dispuestas a una distancia entre sí en el lado exterior del tanque de galvanización, de modo que se asegura un calentamiento uniforme o una temperatura constante del zinc fundido.
Además, en otra característica especialmente preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que el sensor y/o los sensores estén dispuestos en la región de una zona de entrada de calor del dispositivo de quemador. Esa disposición del sensor y/o los sensores es ventajosa porque los posibles "puntos calientes" pueden surgir principalmente en áreas de la zona de entrada de calor. Al disponer de al menos un sensor en al menos una zona de entrada de calor, se puede garantizar que esas zonas, que en particular están sujetas a un mayor riesgo de mayor desgaste de la pared del tanque, se puedan vigilar continuamente de modo que una ruptura en la pared del tanque en el área de una zona de entrada de calor se puede evitar o anular.
En una realización preferida, se prevé que el quemador del dispositivo de quemador se proporcione en el área de una estructura de soporte del horno que rodea el tanque de galvanización a cierta distancia. Los quemadores o el quemador del dispositivo quemador se dirigen hacia el lado exterior del tanque de galvanización. En el caso de una pluralidad de quemadores, estos se distribuyen por la circunferencia del lado exterior del tanque de galvanización, siendo aconsejable que los quemadores estén separados entre sí a la misma distancia. Además o adicionalmente, se puede prever que los quemadores adyacentes estén dispuestos desplazados entre sí con respecto a la altura del tanque y, por lo tanto, las áreas que calientan con fuego el tanque de galvanización tengan diferentes alturas en relación con la altura del tanque. Una disposición de este tipo es especialmente adecuada para quemadores de llama plana.
Cuando se utilizan quemadores de alta velocidad, que se posicionan en particular en la parte delantera de forma paralela a la pared longitudinal del tanque de galvanización y calientan con fuego la cámara del quemador, se proporciona ventajosamente una disposición plana de los sensores.
En el caso de quemadores de llama plana, la llama se apoya contra la pared del horno alrededor de la salida del quemador, en particular debido a la geometría y la velocidad de flujo, de modo que la llama se extiende en forma de un anillo alrededor de la salida del quemador. Partiendo de la salida del quemador, el calor o la energía se introduce de manera uniforme en la cámara del quemador. Los quemadores de llama plana se caracterizan tanto por una alta estabilidad de la llama como por la posibilidad de cambiar el aire del quemador entre frío o caliente.
Los quemadores de alta velocidad se caracterizan por una alta velocidad de salida de la llama del gas caliente y, en consecuencia, aseguran una mezcla eficaz de la atmósfera del horno o la atmósfera de la cámara del quemador. Además, estos quemadores se caracterizan por un comportamiento de combustión estable, incluso en el intervalo estequiométrico inferior y/o superior.
En el caso de quemadores de llama plana en particular, generalmente hay un mayor desgaste en el área del área de entrada de calor o en la zona de entrada de calor del quemador. En el caso de quemadores de alta velocidad, por otro lado, puede haber un mayor desgaste de la pared del tanque de galvanización en el área a lo largo de la llama. Por tanto, en una realización especialmente preferida, la placa de soporte solo se instala en las zonas sobre las que actúa el quemador. El sensor o los sensores están dispuestos preferiblemente en las áreas de mayor desgaste de la pared del tanque de galvanización, de modo que se puede evitar una pérdida de estabilidad local y/o global.
Otro objeto de la presente invención - según un segundo aspecto de la presente invención - es un procedimiento para la galvanización en caliente de componentes, en particular usando un dispositivo de acuerdo con la invención, como se ha descrito anteriormente, para la galvanización en caliente, en un zinc fundido, en donde el zinc fundido está ubicada y/o dispuesta en un espacio interior del tanque formado por una pared de un tanque de galvanización, en donde el espesor de pared de la pared de un tanque de galvanización se controla durante la operación de galvanización por medio de un dispositivo de vigilancia, en donde al menos un sensor dispuesto en la zona del lado exterior de la pared del tanque de galvanización mide al menos la temperatura del tanque de galvanización y un dispositivo de evaluación acoplado con el sensor procesa el valor medido registrado y el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización se calcula y/o se deriva.
La vigilancia del dispositivo de galvanización en caliente ofrece, como ya se ha explicado anteriormente, la ventaja de que se puede detectar temprano un mayor desgaste de la pared del tanque y/o se pueden tomar medidas correctoras y/o el desgaste de la pared del tanque se minimiza y se registra continuamente. Como resultado, en particular se puede aumentar la vida útil del tanque y/o se puede reducir el espesor mínimo de la pared del tanque. Controlando el espesor de la pared del tanque de galvanización, es posible evitar una ruptura del tanque de galvanización, que se debe en particular a "puntos calientes" térmicos. De esta manera se aumenta la seguridad operativa y, además, se reducen los costes de producción y de reparación del tanque de galvanización. Para otras ventajas que se obtienen en conexión con el procedimiento de acuerdo con la invención, se hace referencia expresa a las realizaciones anteriores en relación con el dispositivo de galvanización en caliente de acuerdo con la invención.
Como se ha descrito anteriormente, el procedimiento de acuerdo con la invención prevé que al menos un sensor provisto en el área del lado exterior de la pared del tanque de galvanización mida al menos la temperatura del tanque de galvanización y un dispositivo de evaluación acoplado con el sensor procesa el valor medido registrado, preferiblemente con más valores característicos registrados y el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización se calcula y/o se deriva a partir de los mismos. Midiendo o determinando el espesor de pared por medio del sensor, en particular de forma indirecta, puede tener lugar la vigilancia de la pared del tanque de galvanización. Huelga decir que una pluralidad de sensores produce una redundancia del dispositivo de vigilancia y, para ello, es ventajoso que se utilicen varios sensores, en particular en el área de una zona de entrada de calor. El espesor de pared se puede determinar mediante el valor medido registrado o el valor característico determinado, de modo que un dispositivo de evaluación puede determinar el espesor de pared deseado.
Otro sensor mide preferiblemente otros valores medidos del dispositivo para la galvanización en caliente, en particular la temperatura del zinc fundido y/o la temperatura en la cámara del quemador. El sensor adicional transfiere ventajosamente el valor medido al dispositivo de evaluación para determinar el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización.
Los valores medidos se registran preferiblemente de forma continua mediante al menos un sensor. El registro continuo de valores medidos debe realizarse en particular de tal manera que el registro del valor medido de al menos un valor característico, en particular para determinar el espesor de pared de la pared, se lleve a cabo a intervalos regulares. El registro continuo de los valores medidos ofrece la ventaja de que el espesor de la pared del tanque de galvanización se puede vigilar durante toda la operación de galvanizado, de modo que es posible reaccionar individualmente ante situaciones de funcionamiento extremo o averías.
En otra realización preferida del procedimiento, está previsto que al menos un dispositivo de almacenamiento del dispositivo de vigilancia almacene los valores, en particular calculados y/o derivados. Un almacenamiento de los valores, en particular el espesor de la pared, permite comprender el cambio del valor a lo largo del tiempo para derivar o reconocer cualquier desviación del valor teórico o de la curva teórica. El dispositivo de vigilancia también se puede diseñar de tal manera que no solo se controlen los valores límites para el espesor de la pared del tanque de galvanización, sino también un mayor desgaste de la pared del tanque durante un cierto período de tiempo. Esto puede detectar posibles errores en el período de galvanización. En cualquier caso, es posible que el desgaste de la pared del tanque sea rastreado por el dispositivo de almacenamiento y que se establezca una relación funcional entre el espesor de pared del tanque de galvanización, el proceso de galvanización y/o el tiempo.
Se prefiere particularmente que un dispositivo de notificación del dispositivo de vigilancia muestre una señal de notificación óptica y/o acústica. Esta señal de notificación se observa preferiblemente cuando el espesor de la pared del tanque de galvanización cae por debajo de un valor límite predeterminado. En ese caso, el dispositivo de notificación está acoplado ventajosamente con el dispositivo de evaluación, de modo que se puede reconocer que se ha superado un valor límite predeterminado. El valor límite del espesor de pared de la pared del tanque de galvanización es preferiblemente de aproximadamente 20 a 25 mm y/o está en un intervalo de 5 a 30 mm, preferiblemente de 10 a 25 mm. Una señal óptica y/o acústica permite, además de un posible control, preferiblemente automatizado, del dispositivo de quemador, una intervención manual por parte de los operarios del tanque de galvanización, de manera que los operarios sean conscientes de una situación de fallo. El operario puede, por ejemplo, activar una parada inmediata del dispositivo de quemador y/o ser consciente de que se debe prestar especial atención a ciertas áreas del tanque de galvanización. El dispositivo de vigilancia está acoplado preferiblemente con un dispositivo de quemador que tiene al menos un quemador, en donde el dispositivo de vigilancia controla el dispositivo de quemador. El control del dispositivo de quemador a través del dispositivo de vigilancia asegura que el dispositivo de quemador pueda influir en las zonas de entrada de calor en la pared, en función del espesor de pared de la pared del tanque de galvanización. Por tanto, es posible ampliar o reducir una zona de entrada de calor, aumentando o reduciendo la salida de calor. Además, especialmente en el caso de un proceso automatizado, se pueden evitar los puntos calientes térmicos sobre la pared del tanque de galvanización o en el lado exterior frente a los quemadores. El control del dispositivo quemador por medio del dispositivo de vigilancia permite acoplar el dispositivo quemador al dispositivo de evaluación y/o al dispositivo de almacenamiento. El acoplamiento del dispositivo de quemador con el dispositivo de evaluación que registra los datos de la medición asegura que, en particular, se pueda introducir calor de forma optimizada en el zinc fundido y que el espesor de la pared del tanque de galvanización se desgaste preferiblemente de manera uniforme.
Además, es particularmente ventajoso cuando el dispositivo de vigilancia controla el suministro de gas y/o el suministro de aire al quemador del dispositivo de quemador, de modo que la potencia del quemador se pueda basar en el espesor de pared calculado y/o derivado de la pared del tanque de galvanización. En última instancia, el dispositivo de vigilancia no solo puede controlar el suministro de gas y/o el suministro de aire al quemador, sino también en particular la alineación del quemador, preferiblemente el cono del quemador o, en particular en caso de una pluralidad de quemadores, puede controlar individualmente los quemadores y/o regular los quemadores por separado, incluso apagarlos.
Como resultado, la invención se refiere a un dispositivo para la galvanización en caliente de componentes con un tanque de galvanización para recibir zinc fundido en el interior de un tanque, estando provisto un dispositivo de vigilancia para vigilar el espesor de pared de la pared del tanque de galvanización durante el funcionamiento del tanque de galvanización. Además, se proporciona un procedimiento de acuerdo con la invención que utiliza el dispositivo mencionado anteriormente para la galvanización en caliente de componentes. El espesor de pared de la pared del tanque de galvanización se puede calcular y/o derivar en particular a partir de al menos un valor medido o característico que se mide o se deriva mediante el dispositivo de vigilancia.
Otras características, ventajas y aplicaciones posibles de la presente invención, se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones ejemplares basadas en las figuras y a partir de las propias figuras. En este caso, todas las características descritas y/o ilustradas, solas o en cualquier combinación, constituyen la materia objeto de la presente invención, independientemente de su resumen en las reivindicaciones o su referencia de dependencia.
Se muestra en:
Fig. 1 una vista esquemática en sección transversal de un tanque de galvanización de acuerdo con la invención,
Fig. 2A una vista esquemática en sección transversal de una alternativa del detalle A de la Fig. 1,
Fig. 2B una vista esquemática en sección transversal de otra realización del detalle A de la Fig. 1,
Fig. 3 una vista esquemática en sección transversal de otra realización de un tanque de galvanización de acuerdo con la invención,
Fig. 4 una vista esquemática en perspectiva de otra realización de un tanque de galvanización de acuerdo con la invención,
Fig. 5 una vista esquemática en planta de una placa de soporte de acuerdo con la invención,
Fig. 6 una representación esquemática de la disminución de la temperatura a través del espesor de la pared de un tanque de galvanización,
Fig. 7 una representación esquemática de la disminución de la temperatura a través del espesor de la pared de otra realización de un tanque de galvanización,
Fig. 8 una representación esquemática de la disminución de la temperatura a través del espesor de la pared de otra realización de un tanque de galvanización,
Fig. 9 una representación esquemática del dispositivo de vigilancia de acuerdo con la invención y
Fig. 10 una vista esquemática de partes de un tanque de galvanización que emplea quemadores de alta velocidad.
La Fig. 1 muestra un dispositivo 1 para la galvanización en caliente de componentes 2, con un tanque de galvanización
3 para recibir zinc fundido 4 en un espacio interior del tanque 5 formado por una pared 8 del tanque de galvanización
3. En el dispositivo 1 mostrado para la galvanización en caliente, está previsto que un dispositivo de vigilancia 6, según la Fig. 9, se proporcione para supervisar el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 durante la operación de galvanizado. Los componentes 2 que se van a galvanizar se sumergen para ello en el zinc fundido 4 del tanque de galvanización 3 por medio de un transportador de mercancías 21 que se fija de forma móvil a un travesaño
23 mediante un carro 22, por ejemplo. La operación de galvanizado se produce cuando los componentes 2 se sumergen en el zinc fundido 4 y/o cuando el zinc fundido 4 se mantiene en estado fundido.
Como se puede observar en la Fig. 1, el tanque de galvanización 3 está incluido en una estructura de soporte del horno 25. La Fig. 2A aclara que el dispositivo de vigilancia 6, según la Fig. 9, tiene al menos un sensor 10, proporcionado en particular en la zona del lado exterior 9 de la pared 8 del tanque de galvanización 3, para medir al menos un valor característico, es decir, la temperatura del tanque de galvanización 3. En la realización ejemplar ilustrada según la Fig. 2A, se proporciona una pluralidad de sensores 10 en el lado interior del tanque exterior 15 o, según la alternativa correspondiente a la Fig. 2B, en el lado exterior 9 del tanque de galvanización 3. Las Fig. 2A y 2B son esquemáticas en la medida en que el espacio intermedio 14 entre el tanque exterior 15 y la pared 8 del tanque de galvanización 3 se muestra más ancho que el previsto en la Fig. 1. De hecho, el espacio intermedio 14 se vuelve tan estrecho que el espacio intermedio 14 como tal no representa realmente un "espacio intermedio". El espacio intermedio
14 se mostró esquemáticamente para ilustrar el área de la superficie límite de la pared 8 del tanque de galvanización
3. También se eligió un ensanchamiento esquemático del espacio intermedio 14 para ilustrar adicionalmente la disposición del sensor o los sensores 10 según las Figs. 2A y 2B. El tanque exterior 15 comprende por tanto el tanque de galvanización 3, lo que significa que el tanque exterior 15 forma parte finalmente del tanque de galvanización 3. En última instancia, se entiende que se puede proporcionar una estructura multicapa del tanque de galvanización 3 en otro ejemplo de realización. En ese caso, no se proporciona un tanque exterior 15 por separado. En esa realización, los sensores o el sensor 10 están dispuestos en el lado exterior 9 de la pared 8 del tanque de galvanización 3.
La Fig. 9 muestra que el sensor 10 está acoplado con un dispositivo de evaluación 11, estando previsto el dispositivo de evaluación 11 para procesar el valor medido registrado por el sensor 10 y para calcular y/o derivar el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3. El sensor 10 transmite el valor medido al dispositivo de evaluación
11 mediante una señal, en particular una señal eléctrica.
No se muestra que el dispositivo de vigilancia 6 está diseñado de tal manera que tiene lugar un registro continuo del valor medido. En la presente realización, el registro de los valores medidos se realiza a intervalos de tiempo regulares que están entre un minuto y una hora. Por ejemplo, es posible registrar valores medidos cada diez minutos. Los respectivos valores medidos se procesan a través del dispositivo de evaluación 11 independientemente de la frecuencia del registro del valor medido.
Además, no se muestra que estén previstos otros sensores 10 y/o un sensor adicional para medir otros valores característicos y/o valores medidos del dispositivo 1 para la galvanización en caliente. Los otros valores medidos se refieren, por ejemplo, a la cámara del quemador y/o al espacio interior del tanque 5 y/o al zinc fundido 4. En particular se mide la temperatura en la cámara del quemador y/o la temperatura del zinc fundido 4, de preferencia para determinar el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3, junto con la temperatura en el espacio intermedio 14 y/o en el área de la superficie límite de la pared 8 del tanque de galvanización 3. Además, no se muestra que el sensor adicional 10 está acoplado con el dispositivo de evaluación 11.
El espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 se puede determinar midiendo la temperatura en la superficie límite de la pared 8 del tanque de galvanización 3, en particular con la ayuda de las temperaturas registradas de forma estándar y/o adicionalmente en la cámara del quemador y en el zinc fundido 4. El sensor 10, especialmente diseñado como un sensor de temperatura, está previsto para ello en la zona de la superficie límite de la pared 8 del tanque de galvanización 3. Esto también se ilustra en las Figuras 2A y 2B.
Usando un ejemplo de cálculo, se ilustra a continuación cómo se puede calcular el espesor de pared 7 del tanque de galvanización 3 a partir de la temperatura.
En primer lugar, el sensor 10 se calibra en el área del límite de la pared 8 del tanque de galvanización 3, preferiblemente cuando el tanque de galvanización 3 es nuevo y/o durante la instalación del dispositivo de vigilancia 6, en particular al menos con conocimiento de un espesor de pared 7 conocido. Se utiliza la fórmula (10):
t2 ■ (T, - t2) = t, ■ (t2 - r4)
con Á 1 = Á 2
Ti Temperatura en la cámara del quemador, en el lado exterior de la placa de soporte 12 y/o del tanque exterior 15 y/o de la sección de pared 13
T2 Temperatura en el nivel intermedio entre la placa de soporte 12 y el tanque de galvanización 3 (lado interior de la placa de soporte 12/lado exterior 9 del tanque de galvanización 3)
T4 Temperatura en la pared interior del tanque de galvanización 3
Í1 Espesor de pared de la placa de soporte 12 y/o del tanque exterior 15 y/o de la sección de pared 13 Í2 Espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3
Para determinar la temperatura T2 se puede realizar la siguiente transformación:
^ 2 ( - h ~ h ) ~ ~ ^2 ^ 1 t-i 1 T¿
Figure imgf000015_0001
t 1 = 20 mm
Í2 = 50 mm
T1 = 600°C
Tt = 450°C
50 '600+ 20 '450 mm ■ °C
T7 = ----------------------- ----------50 20 mm
T2 = 557,14°C
El cálculo asume que la distribución de la temperatura en la cámara del quemador así como en el espacio interior del tanque 5 o en el tanque de galvanización 3, debe considerarse homogénea. La temperatura teórica T2 ajustada en la superficie límite o en el espacio intermedio 14, es detectada por medio del sensor 10. La calibración se puede realizar cuando sea nuevo comparando el valor nominal teórico y el valor real registrado de hecho.
En el caso de un registro continuo de valores medidos, por ejemplo, llega a un estado después de ocho años, que se caracteriza por el hecho de que
Espesor de pared de la placa de soporte 12 y/o del tanque exterior 15 y/o de la sección de pared 13 = 20 mm
Temperatura en la cámara del quemador 7 = 600°C
Temperatura en el lado interior del tanque de galvanización 3 74 = 450°C
Temperatura en el nivel límite o en la superficie límite de la pared 8 del tanque de galvanización 3 T 2 = 535°C
El grosor o el espesor de pared 7 del tanque de galvanización 3 se puede determinar de la siguiente manera:
Figure imgf000016_0001
Dando como resultado los tamaños conocidos:
535 - 450
t2 = 20 ■ ——---- —— mm
2 600 - 535
t 2 = 26,15 mm
Por tanto, existe una disminución significativa del espesor de pared 7 del tanque de galvanización 3 después de ocho años, de 50 mm a 26 mm. Este espesor de pared 7 crítico del tanque de galvanización 3 se puede vigilar continuamente con el dispositivo de vigilancia 6 y si el valor cae por debajo de un valor límite, por ejemplo, por debajo de 25 mm, se puede activar o iniciar una señal de notificación y/o contramedidas.
Por lo demás, no se muestra que el sensor 10 está diseñado como un termoelemento de película delgada y/o como un termoelemento recubierto. En particular, el sensor 10 soporta cargas térmicas de más de 650°C.
Como ya se ha explicado, la Fig. 2 muestra que se proporciona una pluralidad de sensores 10 distribuidos sobre un área del lado exterior 9 de la pared 8 del tanque de galvanización 3. Esta pluralidad de sensores 10 está prevista en el lado interior del tanque exterior 15 (según la Fig. 2A) y/o en el lado exterior del tanque de galvanización 3 (según la Fig. 2B). Los sensores 10 registran en particular la temperatura en el espacio intermedio 14 entre el tanque exterior 15 y el tanque de galvanización 3, en particular en la superficie límite de la pared 8 del tanque de galvanización 3.
Los sensores 10 se pueden fijar o disponer de diversas formas en el lado exterior 9 del tanque de galvanización 3. La Fig. 3 muestra esquemáticamente que el sensor 10, en la Fig. 3 los sensores 10, está o están previstos sobre una placa de soporte 12. La placa de soporte 12 está dispuesta preferiblemente en la región de una zona de entrada de calor 20, según la Fig. 1, estando expuesta la zona de entrada de calor 20 a una carga térmica aumentada. El sensor o los sensores 10 se pueden disponer sobre la placa de soporte 12 en forma de red (según la Fig. 5) o individualmente.
La Fig. 4 muestra que el sensor o los sensores 10 se proporcionan sobre una sección de pared 13. Según la Fig. 4, la sección de pared 13 se extiende sobre toda la altura y en toda la altura del tanque de galvanización 3 y en toda la altura del tanque de galvanización 3. La Fig. 4 es esquemática ya que no muestra la estructura de soporte del horno 25 ni el dispositivo de quemador 18, por ello muestra que el intersticio entre el lado exterior 9 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 y el lado interior de la sección de pared 13 se agrandan y no se asigna un espesor a la sección de pared 13 para ilustrar la disposición de los sensores 10. En otras realizaciones no mostradas, se puede prever que la sección de pared 13 se extiende por toda la altura y/o longitud del tanque de galvanización 3. Los sensores 10, que están incorporados sobre la placa de soporte 12 y/o la sección de pared 13, están a la misma altura en el lado exterior 9 de la pared 8 del tanque de galvanización 3. Además de la disposición de los sensores 10 sobre una sección de pared 13 y/o sobre una placa de soporte 12, también es concebible, según las Figs. 1 y 2, proporcionar el sensor 10 o los sensores 10 sobre un tanque exterior 15 que rodea al tanque de galvanización 3. Los sensores 10 están dispuestos en ese caso en el espacio intermedio 14 o la superficie límite de la pared 8 - mostrada en la vista detallada de las Figs. 2A y B - preferiblemente en el lado interior del tanque exterior 15, que está separado del tanque de galvanización 3.
Además, la Fig. 9 muestra el dispositivo de vigilancia 6. Además del al menos un sensor 10 y el dispositivo de evaluación 11, el dispositivo de vigilancia 6 tiene un dispositivo de almacenamiento 16. El dispositivo de almacenamiento 16 se utiliza para almacenar los valores medidos y/o calculados y/o derivados, en particular el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3. La señal que contiene los valores se dirige entonces al dispositivo de almacenamiento 16 a través del dispositivo de evaluación 11. El dispositivo de evaluación 11 también recibe el valor medido del sensor 10 a través de una señal. Además, el dispositivo de vigilancia 6 tiene un dispositivo de notificación 17 para una notificación óptica y/o acústica. Según la Fig. 9, el dispositivo de notificación 17 está acoplado con el dispositivo de evaluación 11. Este acoplamiento tiene como resultado que, por ejemplo, cuando el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 cae por debajo de un valor límite predeterminado, se muestra una señal de notificación, en particular óptica y/o acústicamente. El dispositivo de notificación 17 puede recibir una señal para activar una señal de notificación tanto del dispositivo de evaluación 11 como del dispositivo de almacenamiento 16.
Además, la Fig. 9 muestra que se proporciona un dispositivo de control 24 en el dispositivo de vigilancia 6, que se utiliza para controlar un dispositivo de quemador 18. Según la Fig. 1, el dispositivo de quemador 18 presenta al menos un quemador 19. En la realización mostrada en la Fig. 1, se proporciona una pluralidad de quemadores 19. El dispositivo de control 24 puede recibir entonces las señales requeridas para el control desde el dispositivo de notificación 17 y/o desde el dispositivo de almacenamiento 16, según la Fig. 9.
No se muestra que el dispositivo de control 24 está diseñado para controlar el suministro de gas y/o el suministro de aire del quemador 19 del dispositivo de quemador 18. El dispositivo de control 24 puede, en particular, controlar el suministro de gas y/o el suministro de aire al quemador 19 del dispositivo de quemador 18 de tal manera que haya una transferencia de calor óptima a través del dispositivo de quemador 18 al zinc fundido 4.
Tampoco se muestra que el sensor 10 está dispuesto en la región de una zona de entrada de calor 20. Según la Fig. 1, en el tanque de galvanización 3 está prevista una zona de entrada de calor 20 en la zona en la que actúa un quemador 19 sobre el tanque de galvanización 3. En esa zona, la zona de entrada de calor 20, la energía térmica se introduce en zinc fundido 4 o en el espacio interior del tanque 5. En esas zonas hay una mayor carga térmica del tanque de galvanización 3 o de su pared 8.
La Fig. 5 muestra esquemáticamente una placa de soporte 12 que está dispuesta en el lado exterior 9 del tanque de galvanización 3. La disposición de los sensores 10 según la Fig. 5, en particular, en el caso de un tanque de galvanización 3 usando un quemador de llama plana, es en forma de una estructura de red, preferiblemente en áreas de la zona de entrada de calor 20. Finalmente se entiende que en una realización adicional no mostrada, esa disposición de los sensores 10, en particular en forma de una red en las áreas de la zona de entrada de calor 20, también se puede proporcionar sobre el tanque exterior 15 y/o sobre una sección de pared 13.
Además, según la Fig. 10, se puede prever el uso de quemadores de alta velocidad como quemador 19 del dispositivo de quemador 18.
Lo que no se muestra es que los quemadores de alta velocidad están colocados en la parte delantera y calientan en paralelo la pared longitudinal del tanque de galvanización 3 en la cámara del quemador. De forma similar a la disposición de los sensores 10 en los quemadores de llama plana según la Fig. 5, es posible una disposición en forma de red de los sensores 10. Se recomienda una disposición plana de los sensores 10 en el lado interior del tanque exterior 15, como puede verse en la Fig. 10. En otras realizaciones no representadas, se puede prever que la disposición plana de los sensores 10 está prevista sobre una placa de soporte 12 y/o sobre una sección de pared 13, como también se puede ver en la Fig. 10.
Al calcular el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3, la conductividad térmica Á1, también denominada coeficiente de conductividad térmica o coeficiente de transferencia de calor, se requiere tanto del tanque exterior 15 y/o de la sección de pared 13 y/o de la placa de soporte 12, como la conductividad térmica Á 2 de la pared 8 del tanque de galvanización 3. En el ejemplo de cálculo anterior, se supone que el coeficiente de transferencia de calor Á1 del tanque exterior 15 y el coeficiente térmico A2 del tanque de galvanización 3, se pueden considerar iguales. Esto simplifica el cálculo del espesor de pared 7 del tanque de galvanización 3.
La Fig. 6 muestra esquemáticamente la disminución de la temperatura a lo largo del espesor de pared x en caso de las mismas conductividades térmicas. Como puede verse en la Fig. 6, existe una relación lineal entre la temperatura T y el espesor de pared x. Conociendo el espesor de pared 7 del tanque exterior 15 (t1), la temperatura T1 en la cámara del quemador, la temperatura T2 en el lado exterior 9 del tanque de galvanización 3, la temperatura T4 en el punto (t1 + t2), se puede determinar el espesor de pared 7 (t2) de la pared 8 del tanque de galvanización 3. La relación funcional entre la temperatura T y el espesor de pared x es según la Fig.6:
iT (x) = Ti x T2 ~ T — ---------------------- h
Si la conductividad térmica A1 del tanque exterior 15 es mayor que la conductividad térmica A2 del tanque de galvanización 3, existe una relación esquemática según la Fig. 7, en donde la temperatura T desciende más bruscamente en la zona del espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 que en la zona del tanque exterior 15. La Fig. 8 muestra por otro lado que existe una relación esquemática entre la temperatura T y el espesor de pared x, en donde la temperatura en la zona del tanque exterior 15 disminuye más bruscamente que en comparación con el espesor de pared 7 del tanque de galvanización 3, suponiendo que la conductividad térmica A1 del tanque exterior 15 sea menor que la conductividad térmica Á 2 de la pared 8 del tanque de galvanización 3.
Además, se proporciona un procedimiento para la galvanización en caliente de los componentes 2 en zinc fundido 4, en donde el zinc fundido 4 está ubicado y/o dispuesto en un espacio interior del tanque 5 formado por una pared 8 de un tanque de galvanización 3, con un dispositivo 1 para la galvanización en caliente según la Fig. 1. No se muestra que el procedimiento para la galvanización en caliente de los componentes 2 se lleva a cabo mediante un dispositivo 1 para la galvanización en caliente con una de las realizaciones mencionadas anteriormente. En el procedimiento está previsto que el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 se controle por medio de un dispositivo de vigilancia 6 durante la operación de galvanizado. La Fig. 9 muestra el dispositivo de vigilancia 6, que se utiliza para vigilar el espesor de pared 7 del tanque de galvanización 3. La Fig. 1 muestra el tanque de galvanización 3 en la operación de galvanizado, en donde el zinc fundido 4 se mantiene en un estado líquido caliente y los componentes 2 se sumergen en el zinc fundido 4 a través de un transportador de mercancías 21.
Según las Figs. 2A y 2B, en la zona del lado exterior 9 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 está previsto al menos un sensor 10. En este caso se proporciona una pluralidad de sensores 10. En el ejemplo de realización mostrado, el sensor 10 mide la temperatura en la pared 8 del tanque de galvanización 3. Según la Fig. 9, el sensor 10 transmite el valor característico medido, en particular mediante una señal, al dispositivo de evaluación 11 acoplado con el sensor 10, en el ejemplo de realización mostrado la temperatura. El dispositivo de evaluación 11 procesa para ello el valor medido del sensor 10 y determina y/o calcula y/o deriva el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3.
Lo que no se muestra es que, en otro ejemplo de realización, el valor característico se registra continuamente para determinar el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3.
Además, la Fig. 9 muestra que un dispositivo de almacenamiento 16 almacena los valores calculados y/o derivados del dispositivo de evaluación 11. El dispositivo de almacenamiento 16 se puede acoplar con un dispositivo de notificación 17 del dispositivo de vigilancia 6. Un dispositivo de notificación 17 del dispositivo de vigilancia 6 muestra una señal de notificación óptica y/o acústica. Lo que no se muestra es que la señal de notificación óptica y/o acústica se muestra cuando, por ejemplo, el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3 cae por debajo de un valor límite predeterminado, en particular un valor límite en el intervalo de 15 a 25 mm. Para ello, el dispositivo de notificación 17 está acoplado con el dispositivo de evaluación 11. Además, no se muestra que el dispositivo de almacenamiento 16 también activa una señal de notificación, en particular en el caso de un cambio crítico a lo largo del tiempo en el espesor de pared 7 de la pared 8 del tanque de galvanización 3. Además, la Fig. 9 muestra que el dispositivo de vigilancia 6 está acoplado con un dispositivo de quemador 18, teniendo el dispositivo de quemador 18 según la Fig. 1 al menos un quemador 19. Según la Fig. 9, el dispositivo de vigilancia 6 puede controlar el dispositivo de quemador 18 a través de un dispositivo de control 24. El dispositivo de control 24 recibe señales o bien del dispositivo de notificación 17 y/o del dispositivo de evaluación 11 y/o del dispositivo de almacenamiento 16.
No se muestra que el dispositivo de control 24 y/o el dispositivo de vigilancia 6 controlan el suministro de gas y/o el suministro de aire del quemador 19 del dispositivo de quemador 18.
Lista de símbolos de referencia:
1 Dispositivo para la galvanización en caliente
2 Componentes
3 Tanque de galvanización
4 Zinc fundido
5 Espacio interior del tanque
6 Dispositivo de vigilancia
7 Espesor de pared
8 Pared
9 Lado exterior de la pared
10 Sensor
11 Dispositivo de evaluación
12 Placa de soporte
13 Sección de pared
14 Espacio intermedio
15 Tanque exterior
16 Dispositivo de almacenamiento
17 Dispositivo de notificación
18 Dispositivo de quemador
19 Quemador
20 Zona de entrada de calor
21 Transportador de mercancías
22 Carro
23 Travesaño
24 Dispositivo de control
25 Estructura de soporte del horno
T Temperatura
X Grosor de pared
Q Salida de calor
T 1 Temperatura en la cámara del quemador
2 Temperatura en el nivel intermedio entre el lado exterior del tanque de galvanización y la placa de soporte y/o el tanque exterior y/o la sección de pared
T3 Temperatura en el lado exterior del tanque de galvanización
T4 Temperatura en el lado interior del tanque de galvanización
A Área por la que fluye la salida de calor
1 Espesor de la placa de soporte y/o del tanque exterior y/o de la sección de pared
t2 Espesor del tanque de galvanización
Á1 Conductividad térmica de la placa de soporte
Á2 Conductividad térmica de la pared del tanque de galvanización.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (1) para la galvanización en caliente de componentes (2) con un tanque de galvanización (3) para recibir un zinc fundido (4) en un espacio interior del tanque (5) formado por una pared (8) del tanque de galvanización (3), en donde se proporciona un dispositivo de vigilancia (6) para vigilar el espesor de pared (7) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) durante la operación de galvanizado,
en donde el dispositivo de vigilancia (6) tiene al menos un sensor (10) provisto en el área del lado exterior (9) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) para medir al menos la temperatura del tanque de galvanización (3) y un dispositivo de evaluación (11) acoplado con el sensor (10) para procesar el valor medido registrado por el sensor (10) y para calcular y/o derivar el espesor de pared (7).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que
el dispositivo de vigilancia (6) está diseñado de tal manera que los valores medidos se registran continuamente.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que
está previsto al menos un sensor adicional (10) para medir al menos un valor medido del dispositivo (1) para la galvanización en caliente, en particular de la cámara del quemador y/o del espacio interior del tanque (5) y/o del zinc fundido (4), en particular en donde el sensor adicional (10) está acoplado con el dispositivo de evaluación (11), preferiblemente para procesar el valor medido registrado por el sensor adicional (10) y calcular y/o derivar el espesor de pared (7).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el sensor (10) diseñado como sensor de la temperatura está previsto, preferentemente en el lado exterior, en la zona de la superficie límite de la pared (8) del tanque de galvanización (3).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el sensor (10) está diseñado como un termoelemento de película fina y/o como un termoelemento recubierto.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
se proporciona una pluralidad de sensores (10) distribuidos sobre un área del lado exterior (9) de la pared (8) del tanque de galvanización (3).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el sensor (10) se proporciona sobre una placa de soporte (12).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el sensor (10) se proporciona sobre una sección de pared (13) que se extiende en particular por toda la altura y/o la longitud del tanque de galvanización (3).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el sensor (10) se proporciona en el espacio intermedio (14) entre un tanque exterior (15) que rodea el lado exterior del tanque de galvanización (3) al menos en algunas áreas.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el dispositivo de vigilancia (6) tiene al menos un dispositivo de almacenamiento (16) para almacenar los valores medidos y/o calculados y/o derivados.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el dispositivo de vigilancia (6) tiene un dispositivo de notificación (17) para una notificación óptica y/o acústica, en particular en donde el dispositivo de notificación (17) está acoplado con el dispositivo de evaluación (11) de tal manera que se muestra una señal de notificación cuando el espesor de pared (7) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) cae por debajo un valor límite predeterminado, en particular en donde el valor límite del espesor de pared (7) está en el intervalo de 5 a 20 mm, preferiblemente de 10 a 25 mm, más preferiblemente de 15 a 20 mm y en particular al menos sustancialmente 20 mm.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el dispositivo de vigilancia (6) está acoplado con un dispositivo de quemador (18) que tiene al menos un quemador (19), en particular en donde el dispositivo de vigilancia (6) está diseñado para controlar el dispositivo de quemador (18).
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el dispositivo de vigilancia (6) está diseñado para controlar el suministro de gas y/o el suministro de aire del quemador (19) del dispositivo de quemador (18) y/o para alinear el quemador (19) con respecto al tanque de galvanización (3).
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el sensor (10) está dispuesto en el área de una zona de entrada de calor (20) del dispositivo de quemador (18).
15. Procedimiento para la galvanización en caliente de componentes (2), en particular usando un dispositivo (1) para la galvanización en caliente según una de las reivindicaciones precedentes, en zinc fundido (4), en donde el zinc fundido (4) está ubicado y/o dispuesto en un espacio interior del tanque (5) formado por una pared (8) de un tanque de galvanización (3),
en donde el espesor de pared (7) de la pared (8) de un tanque de galvanización (3) está vigilado por medio de un dispositivo de vigilancia (6) durante la operación de galvanizado, en donde al menos un sensor (10) provisto en el área del lado exterior (9) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) mide al menos la temperatura del tanque de galvanización (3) y un dispositivo de evaluación (11) acoplado con el sensor (10) procesa el valor medido registrado y calcula y/o deriva el espesor de pared (7) de la pared (8) del tanque de galvanización (3).
16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que
tiene lugar un registro continuo del valor medido y/o un sensor adicional (10) mide otros valores medidos del dispositivo (I) para la galvanización en caliente, en particular la temperatura del zinc fundido (4) y/o la temperatura en la cámara del quemador, y en donde, preferiblemente, el sensor adicional (10) está acoplado con el dispositivo de evaluación ( I I ) .
17. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
al menos un dispositivo de almacenamiento (16) del dispositivo de vigilancia (6) almacena los valores, en particular calculados y/o derivados, preferiblemente el espesor de pared (7) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) y/o porque un dispositivo de notificación (17) del dispositivo de vigilancia (6) muestra una señal de notificación óptica y/o acústica,
en particular en donde el dispositivo de notificación (17) está acoplado con el dispositivo de evaluación (11) de tal manera que se muestra una señal de notificación cuando el espesor de pared (7) de la pared (8) del tanque de galvanización (3) cae por debajo un valor límite predeterminado, en particular en donde el valor límite del espesor de pared (7) está en el intervalo de 5 a 20 mm, preferiblemente de 10 a 25 mm, más preferiblemente de 15 a 20 mm y en particular al menos sustancialmente 20 mm.
18. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el dispositivo de vigilancia (6) está acoplado con un dispositivo de quemador (18) que tiene al menos un quemador (19), en donde el dispositivo de vigilancia (6) controla el dispositivo de quemador (18).
19. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
el dispositivo de vigilancia (6) controla el suministro de gas y/o el suministro de aire y/o la alineación del quemador (19) del dispositivo de quemador (18).
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