ES2922230T3 - Planta y procedimiento de decapado - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una planta continua de encintereamiento (101) para el tratamiento de productos metálicos (109) en forma de una tira o tubo que incluye una pluralidad de tanques de proceso de solución ácida (102) cada uno dividido en una pluralidad de células de turbulencia (114) y un sistema de recirculación de la solución ácida. La planta también incluye, aguas arriba de la pluralidad de tanques de proceso (102), un dispositivo para calentamiento (124; 126) el producto de metal (109), a saber, un sistema de calentamiento de inducción (124) y/o un túnel con aerosoles de agua (126). También se presenta una solución con solo dos tanques de decapado (102). Los dispositivos se describen (135; 136; 138, 138a) para aumentar la turbulencia en los tanques y acelerar el encurtido, p. agregando ácido fresco (146) en el primer tanque. La invención también se refiere a un proceso de encintere relacionado. La invención optimiza el efecto del ácido y reduce el tiempo de residencia de la tira (109) en la planta. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Planta y procedimiento de decapado

Campo técnico

La invención se refiere a una planta de decapado continuo para el tratamiento de productos metálicos en forma de una tira, que comprende una pluralidad de tanques de proceso de disolución de ácido, cada uno dividido en una pluralidad de celdas de turbulencia; y un sistema de recirculación de disolución de ácido, en el que, preferiblemente, la disolución descargada del rebosamiento de cada tanque de proceso, alimenta un tanque de recirculación externo a través de una tubería de descarga, desde la cual la disolución de ácido se devuelve mediante una bomba a través de una tubería de entrada al tanque de proceso, pasando, opcionalmente, a través de un intercambiador de calor para calentarse. Los productos tratados son, en particular, tiras laminadas en caliente. El decapado se usa para eliminar la capa de óxidos presente en las superficies superior e inferior de estas tiras.

Antecedentes de la técnica

Las tiras de acero al carbono laminadas en caliente (baja, media, alta y alta resistencia) se recubren con una capa de óxidos que tienen diferentes características mecánicas con respecto a las del material de base, por tanto, en los casos en los que las tiras deban someterse a una deformación o recubrimiento posterior con recubrimientos metálicos u orgánicos, debe eliminarse esta capa de óxidos.

La tecnología más comúnmente usada es eliminar los óxidos mediante grabado químico en los denominados tanques de decapado, usando un baño de ácido.

Habitualmente, los tanques más usados son aquellos de ácido sulfúrico H2SO4 o de ácido clorhídrico HCl. Este último es usado por los fabricantes, ya que garantiza una capacidad de eliminación a alta escala y permite obtener una superficie brillante libre de residuos de óxido.

Se usan múltiples tanques (de tres a cuatro) en la técnica, donde la tira se mueve contracorriente con respecto a la corriente ácida, de modo que la tira oxidada se encuentra, en primer lugar, con una disolución con más hierro disuelto (Fe) y menos ácido libre, viceversa, al final del procedimiento, cuando se elimina todo el óxido y la disolución tiene más ácido libre y menos Fe disuelto.

La cinética del procedimiento químico se ve favorecida por la temperatura: al elevarla, aumenta la tasa de eliminación de los óxidos, el tiempo en el mismo (velocidad del procedimiento, es decir, tiempo en los tanques), la concentración de ácido y la turbulencia dentro del baño ácido (cuanto mayor sea la velocidad del fluido, mayor será la capacidad para disolver los óxidos).

El sistema clásico (decapado por inmersión en tanque) implica el paso de la tira dispuesta según una catenaria, en un tanque muy profundo. Para minimizar el arrastre de ácido de un tanque a otro y, por tanto, permitir el control de la concentración de ácido, se insertan presas de arrastre. El sistema no garantiza la optimización de la cantidad de ácido. Los tanques de decapado en tanques poco profundos, son un desarrollo de este tipo de tanque, en el que el coeficiente de intercambio en la cara inferior de la tira, aumenta gracias a una distancia más corta entre la cara inferior y el fondo del tanque. Los tanques están separados entre sí por cintas de exprimido. Luego, los tanques evolucionan para pasar al decapado turbulento, en el que se alimentan los tanques por pulverizadores de ácido y en los que se proporciona un sistema de recirculación de ácido. La turbulencia no sólo se determina por el movimiento de la tira, sino también por el efecto de los pulverizadores. El sistema más avanzado es el denominado sistema Turboflo, que implica dividir cada tanque en celdas de turbulencia equipadas con una cubierta conformada para aumentar la turbulencia y, por tanto, el intercambio de calor. El buen intercambio de calor garantiza un calentamiento homogéneo y rápido del ácido a la temperatura de funcionamiento. Además, la alta turbulencia favorece la reacción de decapado.

Los sistemas avanzados proporcionan un efecto de contraflujo del ácido, en el sentido opuesto con respecto al sentido de avance de la tira. El efecto de contraflujo, el sello hidráulico creado por inyectores de ácido en la entrada y salida del tanque, los rodillos exprimidores proporcionados y una disposición de tanque en cascada, facilitan el control de la concentración en cada tanque. Los tanques de celdas de turbulencia se describen, por ejemplo, en los documentos US-5.060.683 A, US-4.996.998 A,

EP 1054 079 B1, US-5.803.981 y US-4.807.653. El último documento también describe un posible sistema de recirculación de ácido en detalle.

El diseño de los tanques en el sentido anterior, permite controlar la turbulencia, a través del uso de sistemas de pulverización en la dirección de desplazamiento o en los lados, además, la turbulencia puede verse favorecida por la disposición geométrica de las cubiertas y las bases del tanque, que pueden crear celdas de turbulencia.

El efecto de turbulencia de la disolución de ácido, se maximiza creando túneles de tratamiento horizontales, dentro de los cuales fluye la tira, y obteniendo un sello hidráulico con chorros de ácido en la entrada y la salida; aunque son muy eficaces, estos sistemas tienen la desventaja de que, a medida que aumenta la velocidad de la tira, la presión de sellado en la salida debe aumentar para alcanzar 4-5 bares, para velocidades de procedimiento de entre 400 y 500 m/min. Las altas presiones implican el uso de costosas tuberías de recirculación de ácido, por motivos de seguridad: debe asegurarse que, en condiciones de funcionamiento, no puedan producirse fugas de disolución ácida bajo presión.

El estado de la técnica emplea cubiertas especiales que fuerzan a la tira a sumergirse en la superficie libre, usando rodillos de pequeño diámetro que se insertan en las cubiertas superiores. Este sistema elimina la necesidad de sellos hidráulicos, pero tiene un inconveniente relacionado con el coste de los rodillos fabricados de materiales especiales adaptados para resistir la disolución ácida en la que están completamente sumergidos.

Además de lo anterior, en el estado de la técnica, el primer tanque de decapado se usa para calentar la tira desde la temperatura ambiente (-5 a 25 0C), lo que depende de la ubicación geográfica del sistema, hasta la temperatura del procedimiento de los tanques, desde 70 hasta 85 0C. Este aspecto, además del hecho de que el primer tanque también tiene una baja concentración de ácido libre, tiene un impacto negativo sobre la capacidad de eliminación de óxido del primer tanque, que resulta cercana a cero.

Los sistemas de decapado descritos en los documentos US-5.060.683 A y US-4.996.998 A, también proporcionan un precalentamiento de la tira, con una disolución ácida de baja concentración.

El rendimiento actual de los tanques de decapado con ácido, también se pone a prueba por el desarrollo continuo de aceros, especialmente aquellos para aplicaciones de automoción y eléctricas. La presencia en la composición química de estos aceros de elementos tales como manganeso (Mn) o silicio (Si), es provocada por la presencia de óxidos que son más difíciles de eliminar que aquellos de hierro, y esto da como resultado un aumento en su tiempo dentro de los tanques, habitualmente, igual a de 1,5 veces a 4 veces el tiempo que una tira de igual tamaño de acero bajo en carbono permanece dentro. El tiempo dentro varía dependiendo de la concentración en peso del elemento problemático en la composición química del acero y la temperatura de enrollado del tren en caliente.

Además, estos aceros tienen la particularidad de que los óxidos tenaces de Mn y Si, están dispuestos en la interfase entre la capa de óxido y el material de base, mientras que la capa de óxido superficial se compone de óxidos de hierro que pueden eliminarse fácilmente; y en el último tanque deben eliminarse estos óxidos tenaces.

Descripción de la invención

Teniendo en cuenta lo anterior, es evidente que existe la necesidad de revisar los tanques de decapado, con el fin de eliminar los inconvenientes indicados anteriormente. Un objeto de la invención, es proponer una planta y un procedimiento de decapado que optimice el decapado en cuanto a la eficiencia y velocidad. Un objetivo adicional de la invención, es proponer una planta de decapado en la que el decapado en el primer tanque no sea casi nulo. Otro objeto de la invención, es proporcionar una planta que no requiera pulverizadores de sellado hidráulico en la entrada y salida de los tanques.

El objeto se logra mediante una planta de decapado continuo para el tratamiento de productos metálicos en forma de una tira o tubo, que comprende

(a) una pluralidad de tanques de proceso de disolución de ácido, cada uno dividido en una pluralidad de celdas de turbulencia;

(b) un sistema de recirculación de disolución de ácido, en el que, preferiblemente, la disolución descargada desde el rebosamiento de cada tanque de proceso, alimenta, a través de una tubería de descarga, un tanque de recirculación externo desde el que la disolución de ácido se devuelve por una bomba, a través de una tubería de admisión al tanque de proceso, pasando, opcionalmente, a través de un intercambiador de calor para calentarse; y

(c) un dispositivo de calentamiento del producto metálico aguas arriba de la pluralidad de tanques de proceso, en el que dicho dispositivo de calentamiento es un sistema de calentamiento por inducción y/o un depósito de pulverización de agua.

En una realización preferida de la invención, cada tanque de decapado tiene una tubería de descarga que alimenta un tanque de recirculación externo, desde el cual el ácido se vuelve a bombear al tanque de decapado mediante una bomba o múltiples bombas en las que es, ventajosamente, posible obtener una presión que no supere un bar, inmediatamente aguas arriba de los pulverizadores de turbulencia.

Convenientemente, la(s) bomba(s) de recirculación puede(n) funcionar a una velocidad variable, gracias a un motor eléctrico de tensión de frecuencia variable controlado para modular la velocidad de flujo de ácido al tanque.

Ventajosamente, el tanque de recirculación está conectado con los otros tanques de recirculación presentes, a través de una tubería que permite que el ácido pase a contracorriente con respecto al sentido de la tira. Preferiblemente, dentro del ciclo, antes de alimentar el tanque de decapado, es decir, antes de que el ácido vuelva al tanque, se calienta mediante un intercambiador de calor, habitualmente, vapor/ácido (pero pueden concebirse otros intercambiadores), que controla su temperatura en un intervalo de desde 65 hasta 85 0C.

Preferiblemente, los intercambiadores para cada tanque de proceso están dimensionados sólo para mantener la temperatura predeterminada, compensando las pérdidas de calor en el entorno y cualquier calentamiento necesario para la adición de ácido o agua a temperaturas inferiores a la predeterminada. La presencia de dispositivos de calentamiento alivia el primer tanque de la tarea de calentar la tira, que, de este modo, se vuelve completamente activa para los fines de decapado.

Los dispositivos de calentamiento mencionados pueden usarse como alternativas, o al mismo tiempo:

el primer dispositivo es un sistema de calentamiento por inducción, el segundo un tanque de pulverización de agua. Se prefiere el dispositivo de calentamiento por inducción, que ocupa menos espacio dentro de la planta y no es complejo, pero muy eficaz.

El calentamiento aguas arriba de los tanques de decapado, aumenta la eficiencia del primer tanque de decapado. Ventajosamente, el dispositivo de calentamiento por inducción está dimensionado para una diferencia de temperatura de desde 15 0C hasta 40 0C, de manera habitual, aproximadamente 25 0C. En el caso del dispositivo de calentamiento por pulverización de agua, es, ventajosamente, un túnel de calentamiento por pulverización, para una diferencia de temperatura de desde 20 0C hasta 50 0C, de manera habitual, aproximadamente 45 0C.

Ventajosamente, el sistema de precalentamiento de tiras que consiste, por ejemplo, en un calentador por inducción y/o un tanque de calentamiento por pulverización de agua, permite que la tira se precaliente hasta una temperatura de entre 65 y 75 0C, de modo que en los tanques de ácido posteriores sólo se tienen en cuenta fugas ambientales, y los intercambiadores no deben dimensionarse, particularmente en el primer tanque, para calentar también la tira.

Un dispositivo de calentamiento por inducción, permite una respuesta térmica rápida a cada cambio en el tamaño de la tira que entra en el procedimiento de decapado. El inductor está dimensionado, ventajosamente, para una variación térmica parcial, para minimizar la potencia absorbida por la misma, reduciendo el coste de desbordamiento y el consumo de energía eléctrica.

En realizaciones ventajosas de la invención, el túnel de pulverización permite usar eficazmente el agua de aclarado de rebosamiento, que se recoge en un tanque dedicado y se envía con una bomba de pulverización dedicada, con una presión de desde 1 hasta 3 bar por boquilla (de manera habitual, aproximadamente 2 bar).

Un intercambiador de calor adecuado se instala, preferiblemente, en la tubería de administración de túnel, para controlar la temperatura del agua enviada a los pulverizadores, de desde 60 0C hasta 80 0C, de manera habitual, aproximadamente 70 0C.

El túnel de pulverización colocado, ventajosamente, en la entrada del primer tanque, también realiza las siguientes funciones adicionales:

(1) se usa para la limpieza previa de la tira que entra en los tanques de decapado, eliminando cualquier polvo de óxido en las superficies de la tira; por este motivo, el retorno del agua al tanque de recirculación, proporciona filtros apropiados para eliminar el lodo debido al polvo de los óxidos eliminados. Los polvos de óxido se deben a las diversas acciones de doblado y flexión a las que se sometió la tira antes de entrar en la sección de decapado, ya que este polvo de óxido ya no está integrado con la capa de escamas y, si no existiera tanque de calentamiento por pulverización, entraría en los tanques de decapado con ácido, consumiendo ácido innecesario.

(2) El lavado con ácido de la tira puede producirse en el caso de un sentido inverso de la sección de procedimiento. Preferiblemente, en este caso, el pH y la conductividad se controlan para evitar la acidificación excesiva del agua, proporcionando una descarga automática de la misma, a la estación de regeneración de ácido. Dicho de otro modo, el tanque de calentamiento de agua puede usarse como un tanque de lavado, en todos los casos donde la tira presente en los tanques de ácido deba moverse hacia atrás por motivos operativos.

En una realización preferida de la invención, la temperatura de la tira que sale del dispositivo de calentamiento, por ejemplo, que sale del calentador por inducción y/o el tanque de calentamiento por pulverización, se mide mediante dispositivos de medida de temperatura adecuados. Ventajosamente, la señal generada a partir de los mismos se envía a una unidad de control, para obtener un control de temperatura en bucle cerrado, para mantener la desviación de temperatura de la tira, preferiblemente, en un intervalo de tolerancia de ±2-5 0C.

En una realización muy ventajosa de la invención, la planta comprende uno o más dispositivos, para aumentar la turbulencia en la disolución de ácido. Tal como se ilustra inicialmente, el aumento de la turbulencia aumenta la velocidad de reacción de decapado y acorta el tiempo que la tira permanece dentro de los tanques. Los dispositivos posibles para este fin, que pueden usarse solos o en combinación de los mismos, son:

(i) pulverizadores de turbulencia superiores e inferiores, colocados en la entrada y salida de la primera y última celda de turbulencia de cada tanque;

(ii) en el último tanque de decapado y, precisamente, en la primera celda de turbulencia, un acelerador de decapado que consiste en una serie de barras de pulverización de ácido superiores e inferiores; y

(iii) aletas de turbulencia dispuestas dentro de cada celda de turbulencia.

Preferiblemente, cada celda está dividida por la tira que pasa a una parte superior y una parte inferior. La tira sumergida se procesa en un túnel horizontal que consiste en una serie de tanques que tienen celdas de turbulencia divididas en una parte superior ubicada debajo de la cubierta de los tanques y encima de la tira, y una parte inferior ubicada en el fondo del tanque debajo de la tira. Estas celdas están delimitadas, por ejemplo, por umbrales de granito de entrada y de salida, que coinciden con las partes superior e inferior. Los pulverizadores de turbulencia superiores están ubicados en la parte superior y los pulverizadores inferiores en la parte inferior. Estos pulverizadores están sumergidos, preferiblemente, por debajo del nivel de la superficie libre del ácido en el tanque.

Al no tener una función de sellado, los pulverizadores de entrada y salida (en particular, cuando se proporcionan rodillos de inmersión) pueden diseñarse para presiones habitualmente inferiores a 1 bar, con repercusiones obvias en el dimensionamiento de las tuberías de recirculación, simplificando la elección de los materiales y criterios de diseño, y permitiendo un beneficio sustancial en el coste.

Las aletas de turbulencia pueden ubicarse en las posiciones más variables dentro de la celda, tal como en el fondo del tanque o en rampas insertadas en las celdas, para crear una recirculación de ácido dentro de la celda, tal como se describe en el documento EP 1054079 B1. Además de los umbrales de granito de protección/separación, las paredes superior, inferior y lateral de cada celda, pueden tener estas aletas que permiten el aumento de la turbulencia dentro de la celda.

Las barras de pulverización superiores e inferiores son responsables de acelerar el decapado, aumentando la turbulencia. Pueden encontrarse en las partes superior e inferior mencionadas anteriormente de la celda. Los aceleradores son útiles con tiras difíciles de decapar, tales como aceros de Si o Mn.

Ventajosamente, las barras de pulverización se colocan en la entrada y salida del túnel, para aumentar la turbulencia, tanto en la superficie superior como en la inferior de la tira. Además, para facilitar la eliminación de los óxidos en el borde de la tira, se proporcionan, ventajosamente, boquillas laterales, habitualmente, pero no necesariamente, cuatro en número, en el borde del tanque.

Para los casos en donde el procedimiento de decapado deba procesar tiras de acero con contenidos significativos de Si y/o Mn, en vista de las características peculiares de estos óxidos, es útil introducir este concepto acelerador de decapado en la sección de procedimiento, para activarse cuando se tratan estos tipos de aceros.

A partir de las consideraciones realizadas anteriormente, relacionadas con la morfología de los óxidos de estos aceros, es apropiado insertar este sistema en el último tanque de decapado.

Para este fin, esta solución de sistema puede proporcionar la inserción de diferentes rampas de pulverización situadas encima y debajo de las superficies de la tira, dependiendo del tipo de materiales que van a tratarse y la velocidad de procedimiento diseñada; el número de rampas de pulverización puede variar, por ejemplo, desde dos hasta ocho por superficie, se instalarán, habitualmente, al menos cuatro.

Estas barras de pulverización adicionales se alimentan, ventajosamente, por una bomba dedicada, ubicada en el tanque de recirculación del último tanque de decapado. Este sistema de barras de pulverización se desconecta, habitualmente, y sólo se activa cuando las condiciones del procedimiento lo requieren.

Como ya se explicó anteriormente, ventajosamente, se mantiene la presencia de un tanque de recirculación externo, en el que se descarga el ácido, en el caso de un tope de tanque, en la sección de alimentación al tanque, con una presión máxima de 1 bar en las boquillas. También se inserta, ventajosamente, el intercambiador de calor, para calentar la disolución.

En una realización preferida de la invención, la planta de decapado comprende, además, en la entrada y salida de cada tanque, rodillos de inmersión dimensionados, de manera que el nivel de rebosamiento de la superficie libre de la disolución de ácido es más bajo que el eje central del rodillo, donde estos rodillos definen el paso del producto metálico en las celdas de turbulencia, dividiéndolas en una celda de turbulencia superior y una celda de turbulencia inferior. Los rodillos de inmersión, también de diámetros pequeños, hacen que el uso de pulverizadores de sello hidráulico y tuberías de sellado elevado, sean innecesarios.

Los rodillos se insertan, idealmente, después de un par de rodillos de secado de entrada o exprimidores, y antes de los rodillos de salida. El diámetro definido anteriormente, es decir, que asegura la posición del árbol del rodillo por encima del desbordamiento de la superficie libre del tanque, asegura que los cojinetes nunca estén en contacto con la disolución de ácido.

En una realización ventajosa adicional de la invención, la planta de decapado comprende, además, aguas arriba de la bomba del primer tanque de proceso, una tubería con una válvula de regulación, adecuada para añadir ácido nuevo. La inserción de este equipo adicional ayuda a aumentar la eficiencia del primer tanque de decapado. El ácido nuevo puede tener una concentración de HCl de desde 150 hasta 200 g/l, de manera habitual, aproximadamente 180 g/l, y una concentración de hierro de desde 0 hasta 40 g/l, de manera habitual, aproximadamente 20 g/l. La adición de hierro sirve para disminuir la concentración del ácido. La temperatura del ácido nuevo oscila, habitualmente, entre 10 °C y 50 0C, de manera habitual, aproximadamente 40 °C. Para facilitar la acción eficaz de la adición de ácido nuevo, el mismo se añade, de manera ventajosa, inmediatamente aguas arriba de la bomba de suministro, para tener un mezclado completo.

Esta realización adicional de la invención se refiere, por tanto, a la posibilidad de aumentar la concentración de ácido en el primer tanque, en todos los casos donde es necesario aumentar la capacidad de eliminar el óxido de decapado. Este sistema consiste en la posibilidad de suministrar ácido nuevo, inmediatamente aguas arriba de la(s) bomba(s), usando, por ejemplo, una válvula automática, tal como una válvula de apertura controlada y un tubo de entrega de suministro del primer tanque de decapado.

En el caso de los clientes caracterizados por bajos volúmenes de producción y una mezcla de productos fácilmente decapados (conjunto de óxidos de baja tenacidad y grosor mínimo de los mismos), se ha ideado una solución adecuada para el fin, basada en sólo dos tanques de decapado.

De esta manera, la solución con tres o cuatro tanques puede reservarse sólo para los clientes con unas necesidades medias-altas en cuanto al volumen de producción y en cuanto a la amplitud de la mezcla que va a tratarse.

En particular, en el caso de sólo dos tanques de proceso, es evidente que son necesarias modificaciones apropiadas al sistema de recirculación, para evitar una concentración inadecuada de Fe en la disolución agotada, descargada a la planta de regeneración de ácido.

Para este fin, en una realización particularmente ventajosa de la invención, el sistema prevé la presencia de sólo dos tanques de proceso, estando previsto en el último tanque, preferiblemente, en el fondo del mismo, un primer drenaje de rebosamiento con baja concentración de hierro y un segundo drenaje de rebosamiento de concentración de hierro aumentada, donde los dos drenajes alimentan un respectivo tanque de recirculación, que para tal fin contiene una primera cámara para la disolución de baja concentración de hierro y una segunda cámara para la disolución de mayor concentración de hierro, separadas por una pared de vertedero.

Dicho de otro modo, para obtener un aumento gradual del hierro en disolución, se prevén, por tanto, las siguientes medidas: la adición de un drenaje de rebosamiento colocado en, aproximadamente, uno o dos tercios de la longitud del tanque de proceso, además del drenaje existente en el extremo del tanque y la división del tanque de recirculación en dos mitades, insertando una barrera de rebosamiento para obtener una concentración diferente de Fe y ácido en las dos mitades. Las bombas de suministro están dedicadas, ventajosamente, a cada mitad del tanque de recirculación.

Por tanto, una realización de la invención permite que las tiras laminadas en caliente se procesen sólo con dos tanques de decapado. Para evitar un uso incorrecto del ácido y permitir la producción de ácido agotado con la cantidad correcta de Fe, se necesitó una modificación del sistema de recirculación y del tanque de decapado, y se resolvió por la invención y, precisamente, la solución consiste en un drenaje de rebosamiento a baja concentración de Fe y uno a una concentración aumentada, realizados en el tanque de decapado, colocado como el último tanque, en el que los dos drenajes vierten la disolución en el tanque de recirculación, donde se realizan dos cámaras separadas por una pared de vertedero. De esta manera, habrá una concentración diferente de Fe entre las dos cámaras, obteniendo, así, un correcto uso de la disolución de ácido. Se entiende que un último tanque, con el sistema de recirculación de ácido innovador, puede proporcionarse no sólo dentro de una planta con una sucesión de sólo dos tanques de proceso, sino también en plantas que contengan tres o más tanques de decapado.

Teniendo en cuenta que la audiencia de usuarios potenciales de plantas de decapado según la invención, puede ser muy heterogénea, tanto en cuanto a la capacidad esperada en toneladas/hora o toneladas/mes de la planta como en cuanto a la mezcla de producción, las aplicaciones descritas anteriormente están diseñadas para ser modulares entre sí, permitiendo una definición simple de la planta, que está constituida por un conjunto de módulos de fácil adición o extraíbles.

Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de decapado, realizado, preferiblemente, con una planta según la invención, que comprende las siguientes etapas:

a) precalentar un producto metálico con forma de tira, preferiblemente, una tira laminada en caliente, mediante un dispositivo de calentamiento, seleccionado de un sistema de calentamiento por inducción y/o un tanque de pulverización de agua;

b) decapar la tira con eliminación de las escamas en una pluralidad de tanques de proceso de disolución, con disolución de ácido.

Ventajosamente, el producto metálico se sumerge en el ácido, por medio de rodillos de inmersión, tal como se ha descrito anteriormente, que definen el paso de la tira en las celdas de turbulencia. Ventajosamente, la capacidad de eliminación de escamas se controla a través de la velocidad de flujo de ácido regulada por los pulverizadores de ácido que entran y salen de los tanques.

Preferiblemente, la capacidad de desescamado del primer tanque de proceso se aumenta introduciendo ácido nuevo en el primer tanque.

En una realización del procedimiento según la invención, se aumenta la turbulencia dentro de los tanques, insertando en los tanques uno o más de los dispositivos (i) a (iii) de la reivindicación 2, en particular, los dispositivos con capacidad de aceleración de decapado.

Un aspecto adicional de la invención, se refiere a un tanque de decapado con múltiples celdas de turbulencia equipadas con uno o más de los dispositivos, para aumentar la turbulencia según la reivindicación 2. Opcionalmente, este tanque está provisto, además, de un sistema de recirculación de ácido y un sistema para añadir ácido nuevo en el mismo, dentro del significado de la cuarta reivindicación.

Un aspecto adicional de la invención, se refiere a un tanque de decapado que proporciona en el tanque, preferiblemente, en el fondo del mismo, un primer drenaje de rebosamiento con una baja concentración de Fe en hierro y un segundo drenaje de rebosamiento a una concentración de hierro Fe aumentada, donde los dos drenajes alimentan un respectivo tanque de recirculación conectado a dicho tanque que, para este fin, contiene una primera cámara para baja concentración de Fe y una segunda cámara para concentración de Fe aumentada, separada por una pared de vertedero.

En una realización preferida de la invención, la planta según la invención, comprende un tanque del tipo que se acaba de describir como el último tanque. Aguas arriba de este tanque, puede insertarse uno o más, ventajosamente, sólo uno, tanque(s) "tradicional(es)" que no proporcione(n) drenajes a diferentes concentraciones de hierro que alimenten dos cámaras dentro de un tanque de recirculación separado por una pared de vertedero. Ventajosamente, la planta comprende un sistema de precalentamiento de tiras aguas arriba de todos los tanques, tal como se describió anteriormente.

Las características descritas para un aspecto de la invención, pueden transferirse mutatis mutandis a los otros aspectos de la invención.

Con referencia a las Figuras 3 a 6, se representan realizaciones preferidas de una planta de decapado continuo según la invención, para eliminar la capa de óxido de las tiras laminadas en caliente.

Otras características y ventajas de la invención, serán más evidentes a la luz de la descripción detallada de las realizaciones preferidas, pero no exclusivas, de una planta y procedimiento de decapado, ilustradas a modo de ejemplo no limitativo, con la ayuda de las tablas de dibujo adjuntas, en donde los mismos números de referencia en las figuras, identifican los mismos elementos o componentes, y los dos últimos dígitos idénticos de cada número de referencia, corresponden al mismo tipo de elemento en diferentes realizaciones.

Descripción de las realizaciones preferidas

La Figura 1 muestra el diagrama de una planta de decapado continuo, que incluye el sistema de recirculación de ácido según el estado de la técnica.

La Figura 2 muestra esquemáticamente en sección lateral, la realización de los tanques de proceso que incluyen las celdas de turbulencia de la planta de la Figura 1, según el estado de la técnica.

La Figura 3 muestra esquemáticamente en sección lateral, una realización de una planta de decapado según la invención, equipada con elementos para precalentar la tira que entra en los tanques de decapado.

La Figura 4 muestra esquemáticamente en sección lateral, una realización de un tanque de decapado según la planta de la invención, equipada con elementos para aumentar la turbulencia en la planta.

La Figura 5 muestra esquemáticamente en sección lateral, otra realización de una planta de decapado según la invención, equipada con una variante para introducir ácido en el primer tanque de la planta.

La Figura 6 muestra una vista esquemática de una planta con sólo dos tanques de decapado continuo, precedidos por una unidad de precalentamiento de tiras.

La Figura 1 muestra el diagrama de una planta de decapado continuo, que incluye el sistema de recirculación de ácido según el estado de la técnica. Se observa una sucesión de tres tanques 2 de decapado. Los sistemas de tuberías 3 de descarga eliminan el líquido contenido en los tanques 2 y lo transportan a los respectivos tanques 4 de drenaje. Desde cada tanque 4 el líquido es guiado por una bomba 5 de suministro a lo largo de una tubería 6 de recirculación, equipada con un intercambiador 7 de calor a través de los sistemas relativos de tuberías 8 de admisión de vuelta al tanque de decapado correspondiente. Una tira 9 de metal pasa a través de los tanques 2 en el sentido de la flecha a, encontrándose al comienzo de la línea, en el extremo de la misma y entre los tanques 2, con los rodillos exprimidores 10. Los tanques 4 de drenaje conectados entre sí en cascada, con el sentido de desplazamiento opuesto de la tira (flecha a), a través de tuberías 11.

La Figura 2 muestra esquemáticamente en sección lateral, el detalle de la realización de un único tanque de proceso que incluye celdas de turbulencia presentes también en la planta de la Figura 1, tal como se conoce en el estado de la técnica. En la entrada y salida del tanque 2 , se observan dos pares de rodillos 10 exprimidores, útiles para arrastrar el producto, evitando que retengan excesivo ácido. En la entrada y salida de cada tanque 2 están ubicados, respectivamente, pulverizadores 12 de sello hidráulico de entrada y pulverizadores 13 de sello hidráulico de salida, adaptados para limitar la fuga de ácido del tanque. El tanque 2 está dividido en una serie de celdas 14 de turbulencia, cada una compuesta por una sección 15 superior de celdas de turbulencia y de recirculación, y una sección 16 inferior de celdas de turbulencia, separadas entre sí por la tira 9 que está procesándose. Las celdas 14 individuales están separadas entre sí, en la parte inferior, por bloques 17 de piedra, y en la parte superior, por los bloques 18 redondeados. Téngase en cuenta, también, los paneles 15 inclinados, o rampas, que sirven, junto con los elementos 17, 18, para crear turbulencia, favoreciendo la recirculación del líquido dentro de la celda; esto es bien conocido en la técnica y se describe, por ejemplo, en el documento EP 1054 079 B1. También se representa el sistema 3 de tubería de descarga. Las celdas están cerradas por debajo por el fondo 20 de tanque y por encima por una cubierta 21. Para aumentar adicionalmente la turbulencia dentro del tanque, pueden proporcionarse varios pulverizadores 22 auxiliares laterales.

La Figura 3 muestra esquemáticamente en sección lateral, una realización relacionada con la planta 101 de decapado continuo según la invención, provista de elementos para precalentar la tira 109 que entra en la línea de decapado. Sólo se representa el primer tanque 102 de la planta. En la entrada y salida del tanque 102 hay pares de rodillos 110 exprimidores. Aguas arriba del primer tanque 102, en relación con el sentido de alimentación (flecha a) de la tira 109, se proporciona una unidad de calentamiento: por ejemplo, un horno 124 de inducción o de gas o de resistencia o similares, adaptado para calentar la tira, antes de entrar en el primer tanque 102. El tanque 102 representado es un tanque de calentamiento que usa agua y tiene una serie de pulverizadores 126 de agua, dispuestos, preferiblemente, en túneles de pulverización que permiten precalentar la tira 109 hasta una temperatura de entre 65 y 75 °C. De hecho, a través de la tubería 128 y pasando a través de un filtro 129 autolimpiable, la descarga alcanza el tanque 104 de descarga, que también puede alimentarse por la descarga de agua 130 de aclarado. Una bomba 105 de suministro obliga al líquido a pasar a través de un intercambiador 107 de calor alimentado por, por ejemplo, vapor de agua, que calienta el líquido que pasa, mientras se envía nuevamente a través de la tubería 108 de admisión al sistema 126 de pulverización y calienta, así, la tira 109 que pasa a través del tanque 102. Los dispositivos 132 de medida de temperatura adecuados, por ejemplo, infrarrojos, están dispuestos aguas arriba y aguas abajo del tanque 102, y transmiten valores de temperatura a una unidad 134 de control de temperatura capaz de controlar y regular la temperatura del agua alimentada a los pulverizadores 126 de agua y al sistema 124 de calentamiento por inducción. En cualquier caso, pueden realizarse dicha unidad 124 de calentamiento y el sistema 126 de calentamiento de agua, como alternativas o en combinación.

La Figura 4 muestra esquemáticamente en sección lateral, una realización de un tanque 102 de decapado según la planta de la invención, equipado, en particular, con elementos para aumentar adicionalmente la turbulencia en la planta. Los elementos representados ayudan a aumentar la turbulencia en el sistema y, por tanto, aceleran el decapado y pueden usarse como alternativas o en diversas combinaciones entre los mismos. Como ya se ha ilustrado anteriormente con referencia al estado de la técnica, por ejemplo, pueden identificarse tres celdas 114 de turbulencia en el interior del tanque 102. Cada celda 114 está dividida por la tira 109, en una celda 115 superior de turbulencia y una celda 116 inferior de turbulencia. Las celdas 114 individuales están separadas entre sí por los bloques 117 inferiores y los bloques 118 superiores, similares a los existentes en la técnica anterior. El tanque 102 tiene un fondo 120 y una cubierta 121, así como los paneles 119 inclinados o rampas, tal como ya se ha descrito. Los pulverizadores 122 laterales aumentan la turbulencia de manera conocida. Los pulverizadores de turbulencia inferior y superior, en la entrada y salida 135, contribuyen, además, al aumento de la turbulencia. Se aplican aletas 136 adicionales que ayudan a aumentar la turbulencia en el fondo 120 y/o la superficie inferior de los paneles 119 inclinados. Como aceleradores de efecto de decapado adicionales, particularmente, en el último tanque, los pulverizadores 138 superior e inferior pueden estar dispuestos aplicados en el fondo 120 del tanque 102 y/o en la superficie inferior de los paneles 119 inclinados. Esta nueva solución también incluye rodillos 140 de inmersión de diámetro grande, que presionan la tira bajo la superficie 142 libre del ácido (línea de puntos). El diámetro grande asegura que el eje del rodillo esté siempre por encima de la superficie 142 libre de descarga de rebosamiento del tanque 102, de modo que los cojinetes nunca estén en contacto con la disolución de ácido y duren más tiempo. Los rodillos 140 de inmersión hacen, así, que los pulverizadores de sellado hidráulico en la entrada y salida del tanque 102, sean superfluos, simplificando la configuración en planta.

La Figura 5 muestra esquemáticamente en sección lateral, otra realización de una planta de decapado según la invención, equipada con una variante para introducir ácido en el primer tanque 102 de la planta. Para simplificar, se ilustra un diagrama similar al de la Figura 1, pero se entiende que la planta puede estar provista, además, de uno o más de los elementos de calentamiento y/o de aumento de turbulencia según la invención, y tal como se representa en las Figuras 3 y 4. Con referencia a la Figura 1, obsérvese una tubería 144 para la adición de ácido nuevo desde un tanque adicional no mostrado, dispuesto entre el tanque 104 de descarga y la bomba 105 de suministro. La cantidad de ácido 146 nuevo entrante está regulada por una válvula 148 automática, y está dispuesta en el caso de que la disolución se diluya excesivamente.

La Figura 6 muestra una vista esquemática de una planta con sólo dos tanques de decapado continuo, precedidos por una unidad de precalentamiento de tiras. La unidad de precalentamiento de tiras se describió, en primer lugar, con referencia a la Figura 3. La tira 109 que sale de la unidad de precalentamiento pasa a través de un primer tanque 104 de decapado, equipado con un sistema de recirculación de ácido “tradicional” y, posteriormente, a través de un segundo tanque 102 de decapado en el que el sistema de recirculación de ácido, proporciona una importante diferencia con respecto al “ tradicional” del estado de la técnica (véase la Figura 1), a saber, la innovación de que el tanque de descarga se alimenta por un drenaje de rebosamiento, a una baja concentración de hierro 152, y un drenaje 150 de concentración aumentada realizado directamente en el fondo del tanque 102 de decapado, ubicado como segundo, y el último tanque en la planta que está conectado al tanque anterior a través de la tubería 111 en cascada. Los dos drenajes 150 y 152 vierten la disolución en el tanque 104 de recirculación, en el que se realizan dos cámaras 156 y 158, separadas por una pared 154 de vertedero, obteniendo, de ese modo, un correcto uso de la disolución de ácido.

Durante el funcionamiento, pueden implementarse modificaciones o variantes de las realizaciones adicionales de la planta de decapado y el procedimiento de decapado de la invención, no descritas en el presente documento. Si estas modificaciones o estas variantes estuvieran dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones, todas ellas deben considerarse protegidas por la presente patente.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   i . Una planta (101) de decapado continuo para el tratamiento de productos (109) continuos en forma de tira o tubo, que comprende

   (a) una pluralidad de tanques (102) de proceso de disolución de ácido, cada uno dividido en una pluralidad de celdas (114) de turbulencia;

   (b) un sistema de recirculación de disolución de ácido, en el que, preferiblemente, la disolución descargada desde el rebosamiento de cada tanque de proceso, alimenta a través de una tubería (103) de descarga, un tanque (104) de recirculación externo desde el que la disolución de ácido se devuelve por una bomba (105) a través de una tubería (108) de admisión, al tanque de proceso, pasando, opcionalmente, a través de un intercambiador (107) de calor, para calentarse; y

   (c) un dispositivo de calentamiento (124; 126) del producto (109) metálico aguas arriba de la pluralidad de los tanques (102) de proceso,

   en donde dicho dispositivo de calentamiento es un sistema (124) de calentamiento por inducción y/o un tanque (126) de pulverización de agua.
2. 2. La planta (101) de decapado continuo según la reivindicación 1, caracterizada por que comprende uno o más dispositivos (135; 136; 138; 138a) para aumentar la turbulencia en la disolución de ácido, seleccionados del grupo que consiste en

   (i) pulverizadores (135) de turbulencia superiores e inferiores, colocados en la entrada y salida de la primera y la última celda de turbulencia de cada tanque;

   (ii) aletas (136) de turbulencia dispuestas dentro de cada celda (114) de turbulencia; y

   (iii) en el último tanque de decapado y, precisamente, en la primera celda de turbulencia, un acelerador de decapado, que consiste en una serie de barras (138, 138a) de pulverización de ácido superiores e inferiores.
3. 3. La planta (101) de decapado continuo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende, además:

   (d) en la entrada y salida de cada tanque, rodillos (140) de inmersión dimensionados de manera que el nivel de rebosamiento de la superficie (142) libre de la disolución de ácido, es más bajo que el eje central del rodillo (140), en donde estos rodillos definen el paso del producto (109) metálico en las celdas (114) de turbulencia, dividiéndolas en una celda (115) de turbulencia superior y una celda (116) de turbulencia inferior.
4. 4. La planta (101) de decapado continuo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende, además:

   (e) aguas arriba de la bomba (105) del primer tanque de proceso, una tubería (146) con una válvula (148) de regulación, adecuada para añadir ácido nuevo.
5. 5. La planta (101) de decapado continuo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende, además

   (f) aguas abajo del dispositivo de calentamiento (124; 126), un dispositivo (132) de medida de temperatura, en donde la señal generada por este último, se envía a una unidad (134) de control en bucle cerrado, con el fin de mantener la desviación de temperatura del producto (109) metálico dentro de un intervalo de tolerancia, preferiblemente de ±2-5 °C.
6. 6. La planta (101) de decapado en continuo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de disponer en el último tanque de la pluralidad de tanques (102) de proceso, preferiblemente, sobre en el fondo (120) del mismo, un primer drenaje de rebosamiento con baja concentración de hierro Fe (152) y un segundo drenaje de rebosamiento con concentración de hierro Fe (150) aumentada, en donde los dos drenajes (152; 150) alimentan el respectivo tanque de recirculación que, para este fin, contiene una primera cámara (158) para la baja concentración de Fe y una segunda cámara (156) para la concentración aumentada de Fe, separadas por una pared (154) de vertedero, y caracterizada por que la planta proporciona, preferiblemente, la presencia de sólo dos tanques de proceso.
7. 7. Procedimiento de decapado, realizado, preferiblemente, con una planta (101) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas:

   a) precalentar un producto (109) metálico en forma de tira, tal como una tira laminada en caliente, por medio de un dispositivo de calentamiento, en donde dicho dispositivo de calentamiento es un sistema (124) de calentamiento por inducción y/o un tanque (126) de pulverización de agua; b) decapar la tira (109) con eliminación de las escamas, en una pluralidad de tanques (102) de proceso con disolución de ácido.
8. 8. El procedimiento de decapado según la reivindicación 7, en donde la capacidad de desescamado del primer tanque de proceso, se aumenta introduciendo ácido (146) nuevo en el primer tanque.
9. 9. El procedimiento de decapado según las reivindicaciones 7 u 8, en donde la turbulencia dentro de los tanques se aumenta insertando en los tanques uno o más de los dispositivos (135; 136; 138; 138a) de (i) a (iii) según la reivindicación 2, en particular, los dispositivos con capacidad de aceleración (138; 138a).