PT2100673E

PT2100673E - Processo e dispositivo de sopragem de gás sobre uma banda em movimento contínuo

Info

Publication number: PT2100673E
Application number: PT08300145T
Authority: PT
Inventors: Jerome Muller; Akli Elias; Thierry Petesch; Ivan Santi; Paul Durighello; Karen Beaujard
Original assignee: Arcelormittal France
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2011-04-01
Also published as: EP2100673B1; DE602008004430D1; ZA201006553B; US9222700B2; JP2011516723A; EA201001485A1; CA2718465A1; AU2008352731A1; WO2009112654A1; PL2100673T3; BRPI0821280B1; KR20140008473A; US20110018178A1; ATE494968T1; DK2100673T3; CN101970141A; CN103056176A; SI2100673T1; UA99000C2; CA2718465C

Description

ΡΕ2100673 1

DESCRIÇÃO

"PROCESSO E DISPOSITIVO DE SOPRAGEM DE GAS SOBRE UMA BANDA EM MOVIMENTO CONTÍNUO" O presente invento é relativo à sopragem de gás ou de uma mistura água/gás sobre uma banda em movimento contínuo a fim de agir sobre a sua temperatura para a arrefecer ou para a aquecer. O documento EP-A0761B29 descreve um processo e um dispositivo de acordo com os preâmbulos das reivindicações 1 e 10. À saída de certas instalações de tratamento de bandas metálicas em movimento contínuo, dispõe-se de câmaras de arrefecimento nas quais as bandas desfilam verticalmente entre dois módulos de sopragem de gás destinados a arrefecer a banda, podendo o gás ser o ar ou um gás neutro, ou uma mistura de gás neutro.

Os módulos de sopragem são constituídos, em geral, por caixas de repartição alimentadas em gás sob pressão, comportando, cada uma delas, uma face munida de aberturas que constituem os bocais, dispostos um frente ao outro numa zona de sopragem atravessada pela banda em movimento contínuo.

As aberturas podem ser ou fendas que se estendem 2 ΡΕ2100673 a toda a largura da banda, ou aberturas pontuais dispostas em rede bidimensional para repartir os jactos de gás sobre uma superfície que se estende segundo a largura e ao longo de um certo comprimento da zona de movimento contínuo da banda. A fim de equilibrar os efeitos dos jactos gerados por cada um dos módulos de sopragem dispostos um frente ao outro, os módulos são adaptados para que os jactos de um módulo estejam em frente dos jactos do outro módulo.

Constata-se que a sopragem de gás engendra vibrações na banda em movimento contínuo que se traduzem por deformações em torção e em deslocamentos laterais da banda de um módulo de sopragem para outro módulo de sopragem que lhe faz face. As deformações em torção fazem-se por torção da banda em torno de um eixo geralmente paralelo à direcção de movimento contínuo da banda. Os deslocamentos laterais fazem-se por deslocamento da banda numa direcção perpendicular ao plano médio da zona de movimento contínuo da banda, geralmente paralela à superfície da banda. Estas vibrações são tanto mais importantes quanto a intensidade de sopragem é elevada. Resulta que a intensidade de sopragem, portanto de arrefecimento, deve ser limitada para evitar vibrações muito importantes que possam conduzir à deterioração das bandas. A fim de remediar este inconveniente, foi proposto recorrer a caixas de sopragem de maneira a dispor de uma pluralidade de caixas separadas por meios de 3 ΡΕ2100673 manutenção da banda tais como rolos ou meios de estabilização hidrodinâmica. Mas estes dispositivos apresentam o inconveniente quer seja de impor um contacto da banda com os rolos estabilizadores, o que é inadaptado a certas aplicações tais como o arrefecimento à saída de galvanização a quente, quer seja impor arrefecimentos particulares nas zonas de estabilização hidrodinâmica que são mal controladas. Esses dispositivos compreendendo rolos estabilizadores são conhecidos do documento EP 0 761 829.

Foi igualmente proposto estabilizar a banda agindo na tracção da banda, e nomeadamente aumentando esta. Mas, esta técnica apresenta o inconveniente de engendrar constrangimentos importantes na banda que podem ter um efeito desfavorável nas suas propriedades.

Foi tentado igualmente reduzir as vibrações da banda agindo nas velocidades de sopragem ou nas distâncias entre os topos dos bocais e a banda ou no débito de sopragem. Mas, todos estes meios arrastam uma diminuição de eficácia do arrefecimento e portanto dos desempenhos da instalação.

Foram enfim propostos dispositivos nos quais uma pluralidade de bocais são alimentados por caixas de repartição, os bocais sendo tubos que se estendem em direcção à superfície da banda a arrefecer, os tubos sendo inclinados perpendicularmente em relação à superfície da banda, sendo a inclinação dos tubos tanto mais importante 4 ΡΕ2100673 quanto mais eles estejam afastados da linha média da zona de passagem de uma banda. Neste dispositivo, os bocais estão dispostos segundo redes bi-dimensionais da tal maneira que os pontos de impactos dos jactos de gás sobre cada face da banda estão uns frente aos outros. Este dispositivo apresenta o inconveniente nomeadamente de engendrar vibrações na banda que obrigam a limitar a pressão de sopragem, portanto, a eficácia do arrefecimento. O objectivo do presente invento é remediar estes inconvenientes propondo um meio de agir sobre a temperatura de uma banda em movimento continuo por sopragem de um gás que, quando da passagem na zona de arrefecimento ou de aquecimento, engendra vibrações da banda na zona de arrefecimento ou de aquecimento limitadas, mesmo para pressões de sopragem importantes.

Para este efeito, o invento diz respeito a um processo de acção sobre a temperatura de uma banda em movimento contínuo por sopragem de gás segundo a qual se projecta sobre cada face da banda uma pluralidade de jactos de gás que se estendem em direcção à superfície da banda, e dispostos de tal maneira que os impactos dos jactos de gás sobre cada face da banda são repartidos pelos nós de uma rede bidimensional. Os impactos dos jactos sobre uma face não estão frente aos impactos dos jactos sobre a outra face, e os jactos de gás são emitidos por bocais tubulares alimentados por pelo menos uma caixa de repartição e estendendo-se à distância da caixa de repartição de maneira 5 ΡΕ2100673 a deixar livre um espaço de circulação do gás em retorno paralelamente ao sentido longitudinal da banda e perpendicularmente ao sentido longitudinal da banda.

Os jactos de gás podem ser perpendiculares à superfície da banda. 0 eixo de pelo menos um jacto de gás pode formar um ângulo com a perpendicular à superfície da banda.

De preferência, as redes bidimensionais de repartição dos impactos dos jactos sobre cada uma das faces da banda são periódicos, do mesmo tipo e do mesmo passo.

As redes são, por exemplo, do tipo hexagonal.

Mais preferencialmente, os impactos dos jactos sobre uma mesma face da banda são repartidos pelos nós da rede bidimensional para formar uma malha poligonal complexa cujo número de lados está compreendido entre 3 e 20, de periodicidade igual a 1 passo no sentido longitudinal da banda, de tal maneira que os traços dos impactos dos jactos de sopragem adjacentes sejam contíguos sobre uma face da banda no sentido transversal da referida banda. Notar-se-á que o carácter de continuidade dos impactos dos jactos de sopragem adjacentes significa que os traços podem assim sobrepor-se.

De preferência, a rede correspondente a uma face 6 ΡΕ2100673 e a rede correspondente à outra face estão decaladas uma em relação à outra e a decalagem está compreendida entre H do passo e Ή do passo. O gás pode ser um gás de arrefecimento, ou ainda um gás quente, nomeadamente um gás de combustão de um queimador. O invento diz igualmente respeito a um dispositivo que compreende pelo menos dois módulos de sopragem dispostos um frente ao outro de um lado e de outro de uma zona de movimento continuo da uma banda, cada módulo de sopragem sendo constituído por uma pluralidade de bocais tubulares que se estendem depois de pelo menos uma caixa de repartição, em direcção da zona de movimento contínuo de uma banda, os bocais estando dispostos de tal maneira que os impactos dos jactos sobre cada face de uma banda estão repartidos pelos nós de uma rede bidimensional, e os módulos de sopragem estão adaptados para que os impactos dos jactos sobre uma face não estejam em frente dos impactos dos jactos sobre a outra face.

De preferência, as redes bidimensionais, segundo as quais os impactos dos jactos são repartidos, são redes periódicas do mesmo tipo e do mesmo passo.

As redes podem ser do tipo hexagonal.

Mais preferencialmente, os impactos dos jactos 7 ΡΕ2100673 sobre uma mesma face da banda são repartidos pelos nós da rede bidimensional para formar uma malha poligonal complexa cujo número de lados está compreendido entre 3 e 20, a periodicidade igual 1 passo no sentido transversal da banda e compreendido entre 3 e 10 passos no sentido longitudinal da banda, de tal maneira que os traços dos impactos dos jactos de sopragem adjacentes sejam contíguos sobre uma face da banda no sentido transversal da referida banda.

De preferência, os módulos de sopragem estão adaptados para que a rede correspondente a uma face e a rede correspondente à outra face estejam decaladas uma em relação à outra, a decalagem estendo compreendida entre H do passo e 34 do passo.

Os eixos de sopragem dos bocais podem ser perpendiculares ao plano de movimento contínuo de uma banda. O eixo de sopragem de pelo menos um bocal pode formar um ângulo com a perpendicular ao plano de movimento contínuo de uma banda.

Os orifícios de sopragem dos bocais podem ter uma secção redonda, poligonal, oblonga ou em forma de fenda.

Os módulos de sopragem são do tipo com retoma de gás ou sem retoma de gás. ΡΕ2100673

De preferência, cada módulo de sopragem é constituído por uma caixa de repartição na qual os bocais de sopragem estão implantados. O invento aplica-se nomeadamente às instalações de tratamento em contínuo de bandas metálicas finas tais como bandas em aço ou em alumínio. Estes tratamentos são, por exemplo, recozidos contínuos, tratamentos de revestimento por imersão num líquido tais como a galvanização ou a estanhagem. Ele permite obter elevadas intensidades de trocas térmicas com a banda sem engendrar vibrações inaceitáveis na banda. O invento vai agora ser descrito de maneira mais precisa mas não limitativa atendendo às figuras anexas, nas quais: - a figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de uma banda em movimento contínuo num módulo de arrefecimento por sopragem de um gás; - a figura 2 é uma vista da repartição dos impactos dos jactos de gás nas zonas de sopragem de uma primeira face e da segunda face de uma banda; - a figura 3 mostra a sobreposição das repartições dos impactos dos jactos de arrefecimento nas duas faces de uma mesma banda; - a figura 4 é uma representação esquemática da medida do deslocamento lateral de uma banda num dispositivo de arrefecimento; 9 ΡΕ2100673 - a figura 5 representa a evolução do deslocamento lateral da banda num dispositivo de arrefecimento por sopragem, por um lado no caso em que os jactos de sopragem de uma face e de outra face são decalados um em relação ao outro e, por outro lado, no caso em que os jactos das duas faces estão um frente ao outro; - a figura 6 é uma representação da torção média de uma banda em movimento contínuo num dispositivo de arrefecimento por sopragem em função da pressão de sopragem, por um lado no caso em que os jactos das duas faces estão decalados uns em relação aos outros e, por outro lado, no caso em que os jactos de sopragem das duas faces estão frente uns aos outros; - a figura 7 representa a evolução do deslocamento lateral de uma banda num dispositivo de arrefecimento por sopragem, por um lado no caso em que ou a banda é arrefecida por um dispositivo de sopragem conforme com o invento e, por outro lado, no caso em que a banda é arrefecida por um dispositivo de sopragem através de fendas conforme a técnica anterior; - a figura 8 é a representação esquemática da saída de uma instalação de revestimento imersa comportando um dispositivo de arrefecimento. - a figura 9 representa a evolução do deslocamento lateral de uma banda arrefecida num dispositivo de arrefecimento por sopragem na instalação de revestimento por imersão da figura 8, medida ao nível do módulo de secagem, por um lado, no caso em que os jactos de sopragem de uma face e de uma outra face ίο ΡΕ2100673 estão decalados um em relação ao outro e, por outro lado, no caso em que os jactos de sopragem das duas faces estão frente um ao outro; - a figura 10 representa a evolução do deslocamento lateral de uma banda arrefecida num dispositivo de arrefecimento por sopragem na instalação de revestimento por imersão da figura 8, medida ao nível do módulo de arrefecimento, por um lado no caso em que os jactos de sopragem de uma face e de uma outra face estão decalados um em relação ao outro e, por outro lado, no caso em que os jactos de sopragem das duas faces estão frente um ao outro; - a figura 11 representa a evolução no coeficiente de permuta térmica em função da potência de sopragem dos módulos de sopragem, num dispositivo de arrefecimento por sopragem da figura 8, por um lado segundo o invento em que os no caso em que os jactos de sopragem de uma face e de uma outra face estão decalados um em relação ao outro, e por outro lado, num dispositivo de arrefecimento conforme a técnica anterior em que os jactos de sopragem das duas faces estão frente um ao outro; - a figura 12 representa uma repartição dos impactos dos jactos de gás sobre uma face de uma banda em movimento contínuo assegurando uma sopragem uniforme sobre a superfície da banda. A instalação de arrefecimento por sopragem do gás assinalada geralmente por 1 na figura 1 é constituída por 11 ΡΕ2100673 dois módulos de sopragem 2 e 3 dispostos de um lado e de outro de uma banda em movimento continuo 4. Cada módulo de sopragem é constituído por uma caixa de repartição 21 por um lado e 31 por outro lado, ambas alimentadas em gás sob pressão.

Cada uma das caixas de repartição é de forma geralmente paralelipipédica com uma face 22 por um lado e 32 por outro, de forma geralmente rectangular, dispostas frente uma à outra e sobre as quais são implantados uma pluralidade de bocais de sopragem cilíndricos 23 de um lado e 33 do outro. Estes bocais cilíndricos são tubos de um comprimento na ordem de 100 mm e podendo estar compreendido entre 20 mm e 200 mm, de preferência entre 50 e 150 mm, e tendo um diâmetro interior por exemplo de 9,5 mm mas podendo estar compreendido entre 4 mm e 60 mm. Estes tubos são repartidos sobre as faces 22 e 32 das caixas de repartição de maneira a que os impactos dos j actos de sopragem sobre uma face da banda sejam repartidos segundo uma rede bidimensional que, de preferência, é uma rede periódica cuja malha pode ser quadrado ou em losango de maneira a constituir uma repartição do tipo hexagonal. A distância entre dois tubos adjacentes e por exemplo 50 mm, e pode estar compreendida entre 40 mm e 100 mm. O número de bocais por face de uma caixa de repartição de um módulo de arrefecimento, pode atingir algumas centenas. A distância entre o topo dos bocais e a banda pode estar compreendida entre 50 e 250 mm. A fim de obter uma tal repartição dos impactos dos jactos sobre a banda, quando os bocais geram 12 ΡΕ2100673 jactos paralelos entre si, a repartição dos bocais em cada caixa é feita segundo uma rede bidimensional idêntica à rede bidimensional de repartição dos impactos dos jactos sobre a banda. Mas, quando os jactos não são todos paralelos entre si, a repartição dos bocais numa caixa é diferente da repartição dos impactos dos jactos sobre a superfície da banda.

No modo de realização, representado na figura 2, os tubos estão repartidos para que os impactos 24 dos jactos emitidos pelo módulo de sopragem 2 sobre a face A da banda sejam repartidos pelos nós de uma rede bidimensional que, no exemplo representado, é uma rede periódica do tipo hexagonal, cujo passo p está indicado. Os bocais de sopragem do segundo módulo de sopragem 3 estão repartidos na caixa de repartição 31 de maneira a que os impactos 34 dos jactos de gás sobre a face B da banda sejam igualmente repartidos pelos nós de uma rede bidimensional periódica de tipo igualmente hexagonal, e de malha igualmente igual a p. As duas redes bidimensionais correspondendo, por um lado à face A e, por outro lado, à face B estão decaladas uma em relação à outra de tal maneira que os impactos 34 dos jactos de gás da face B não estão frente aos impactos 24 dos jactos de gás sobre a face A, de maneira que estes impactos estão em quincôncio. A decalagem está adaptada para que os impactos dos jactos sobre uma face estejam em frente aos espaços deixados livres entre os impactos dos jactos sobre a outra 13 ΡΕ2100673 face.

Devido a deste facto, tal como é representado na figura 3, nas qual os impactos dos jactos sobre a face A e os jactos sobre a face B são representados de maneira sobreposta, obtém-se uma repartição densa do conjunto de pontos de impacto dos jactos de sopragem sobre as duas faces.

Uma tal repartição dos pontos de impacto dos jactos de sopragem sobre cada uma das faces da banda tem a vantagem de repartir melhor os contactos dos jactos de sopragem com as superfícies da banda, e portanto assegurar um arrefecimento mais homogéneo que quando os jactos estão frente uns aos outros. Por via de consequência, o coeficiente de permuta térmica entre a banda e o gás é melhorada. Esta repartição de jactos tem igualmente a vantagem de diminuir os constrangimentos exercidos sobre a superfície da banda. Por outro lado, esta repartição de jactos reduz sensivelmente as vibrações da banda e por consequência o deslocamento lateral e a torção da banda.

Os inventores constataram que para obter uma redução sensível das vibrações da banda, a repartição dos pontos de impacto sobre a superfície da banda não tinha obrigatoriamente a necessidade de ser segundo uma rede bidimensional do tipo hexagonal, nem que a decalagem entre as duas redes fosse igual a um meio passo. 14 ΡΕ2100673

Com efeito, o essencial é, por um lado, que o gás em retorno, quer dizer o gás que foi soprado contra a banda e que se deve libertar, possa escapar-se circulando entre os bocais tanto perpendicularmente como paralelamente ao sentido de movimento continuo da banda e, por outro lado, que os pontos de impacto não estejam uns frente aos outros, a decalagem entre as duas redes podendo estar compreendida, por exemplo, entre um quarto de passo e três quartos de passo. Esta decalagem pode fazer-se quer seja no sentido de movimento continuo da banda quer seja no sentido perpendicular ao do movimento continuo da banda.

Os inventores constataram igualmente que os bocais de sopragem do gás podem ter secções de formas diversas. Estas podem ser, por exemplo, orifícios de sopragem de secção circular ou de secção poligonal, por exemplo, tais como quadrados ou triângulos, ou ainda formas oblongas, ou mesmo em forma de fendas de comprimento reduzido.

Pelo contrário, é importante que a sopragem se faça por intermédio de bocais de tipo tubular que se estendem a uma distância suficientemente importante das faces laterais das caixas de repartição de maneira a permitir uma evacuação do gás em retorno, por circulação à vez paralelamente ao sentido de movimento contínuo da banda e perpendicularmente ao sentido de movimento contínuo da banda. Com efeito, é a combinação da boa repartição da evacuação de gás e da repartição dos pontos de impacto dos 15 ΡΕ2100673 jactos de gás sobre a superfície da banda que permite obter uma boa estabilidade da banda. A título de exemplo, foi comparado o movimento vibratório de uma banda em movimento contínuo entre dois módulos de sopragem de forma rectangular de um comprimento de 2200 mm, munidos de tubos cilíndricos de um comprimento de 100 mm e de diâmetro 9,5 mm dispostos segundo uma rede do tipo hexagonal com um passo de 50 mm, os dois módulos de sopragem estando dispostos um face ao outro de tal maneira que a distância entre o topo dos bocais e a banda seja de 67 mm. Foi disposta entre estes dois módulos de sopragem uma banda de aço de 950 mm de largura, de 0,25 mm de espessura, submetida a uma tensão constante. Fez-se variar a pressão de alimentação das caixas de repartição entre 0 e 10 kPa acima da pressão atmosférica, e foi medido o deslocamento lateral da banda com a ajuda de três lasers dispostos no sentido da largura da banda como representado na figura 4, com um laser 40A disposto no eixo da banda que mede a distância da, um laser 4 0G disposto sobre o lado esquerdo da banda que mede a distância dg a uma distância D de cerca de 50 mm do bordo da banda e, por outro lado, um terceiro laser 40D disposto sobre o lado direito da banda a uma distância D de cerca de 50 mm do bordo da banda, e que mede a distância dd.

As distâncias da, dg, dd são as distâncias a uma linha paralela ao plano médio da zona de movimento contínuo da banda. 16 ΡΕ2100673

Com a ajuda destas medidas, pode determinar-se o deslocamento médio da banda igual a 1/3* (dg+da+dd) , e a torção que é igual a |dg-dd| (valor absoluto dom afastamento entre os deslocamentos laterais).

Para medir estas duas grandezas, fazem-se registos durante a sopragem. Para o deslocamento lateral, determina-se a distância média pico a pico dos deslocamentos laterais. Para a torção, determina-se a amplitude média da torção.

Nas figuras 5 e 6, foram representados, por um lado, os deslocamentos laterais e, por outro lado, as torções médias, para os módulos de arrefecimento de acordo com o invento cujos jactos de gás são decalados uns em relação aos outros (os jactos de gás de uma face são decalados em relação aos jactos de gás da outra face) e, por outro lado para os módulos de arrefecimento de sopragem idênticas aos módulos precedentes, mas para os quais os jactos de sopragem de uma face estão em frente jactos de sopragem da face oposta.

Como se pode constatar na figura 5, a curva 50 que é relativa a módulos de sopragem conforme o invento, mostra uma evolução lenta das amplitudes de deslocamento pico a pico da banda que passa de cerca de 15 mm para uma sobrepressão de sopragem de 10 kPa. Nesta figura igualmente, a curva 51 que representa a evolução da 17 ΡΕ2100673 amplitude de deslocamento pico a pico para os módulos de sopragem cujos jactos de sopragem de uma face estão face aos jactos de sopragem da outra face, mostra que a amplitude de deslocamento da banda para uma sobrepressão de sopragem da ordem de 1 kPa é sempre de 15 mm mas que esta amplitude aumenta de uma maneira mais importante que no caso precedente, e atinge cerca de 55 mm para uma pressão de sopragem de 9 kPa pois ultrapassa 100 mm para uma pressão de sopragem de 10 kPa.

Estas curvas mostram que com o dispositivo segundo o invento, é possível fazer passar a banda entre dois módulos de sopragem afastados de uma distância tal que a distância entre o topo dos bocais e a banda é de 67 mm, com pressões de sopragem que podem atingir 10 kPa, enquanto que com módulos de sopragem nos quais os jactos de sopragem sobre uma face estão frente aos jactos de sopragem sobre a outra face, não é possível utilizar estes dispositivos para sobrepressões de sopragem sensivelmente inferiores a 9 kPa.

Da mesma maneira, a curva 52 da figura 6, que representa a evolução da torção exagerada ou da torção em função da pressão de sopragem mostra que, com dispositivos de acordo com o invento, a torção exagerada fica inferior a 4 mm mesmo para sobrepressões de sopragem indo até 10 kPa. Pelo contrário, com caixas cujos jactos não são decalados uns em relação aos outros, a torção exagerada pode atingir 24 mm para sobrepressões de sopragem de 9 kPa. 18 ΡΕ2100673 A fim de comparar o comportamento da banda quando ela é arrefecida com a ajuda de módulos de sopragem conformes com o invento e módulos de sopragem conformes com a técnica anterior nos quais as caixas de repartição sopram o ar através de fendas que se estendem lateralmente, foi medida uma amplitude de deslocamento da banda em função da sobrepressão de sopragem, para distâncias entre os topos dos bocais e a superfície da banda de 67 mm, 85 mm e 100 mm, por um lado com os módulos de sopragem conformes com o invento, por outro lado com os módulos de sopragem conformes com a técnica anterior.

Estes resultados são representados na figura 7, na qual as curvas 54, 55, 56 relativas à banda arrefecida por um dispositivo de sopragem conforme o invento para distâncias respectivamente de 67 mm, 85 mm e 100 mm, estão quase sobrepostas e mostram que para sobrepressões de sopragem que possam atingir 10 kPa, as amplitudes de deslocamento se mantêm inferiores a 30 mm.

As curvas, 57, 58, 59 relativas à banda arrefecida com a ajuda de dispositivos conformes com a técnica anterior que sopram o gás através de fendas que e estendem segundo a largura da banda, correspondem a distâncias entre os bocais de sopragem e banda respectivamente de 67 mm, 85 mm e 100 mm. Estas curvas mostram que, para pressões de sopragem que atingem 4 kPa, o deslocamento da banda ultrapassa 100 mm e pode atingir 150 mm. 19 ΡΕ2100673

Foi igualmente caracterizado o comportamento vibratório de uma banda em movimento continuo na instalação industrial de revestimento por imersão num banho de metal liquido referenciado geralmente por 200 na figura 8, compreendendo à saida do banho 201 um módulo de secagem 202 e, a jusante do módulo de secagem, um módulo de arrefecimento geralmente representado por 203. Este módulo de arrefecimento compreende quatro módulos de sopragem 203A, 203B, 203C e 203D, de forma rectangular com uma largura de cerca de 6500 mm e um comprimento de 1600 mm. Cada módulo de sopragem está munido de bocais cilíndricos com um comprimento de 100 mm e de diâmetro 9,5 mm dispostos segundo uma rede do tipo hexagonal, com um passo de 60 mm. Os quatro módulos de sopragem estão dispostos de maneira a formar dois blocos 204 e 205 de dois módulos 203A, 203B e 203C, 203D respectivamente, dispostos um frente ao outro de um lado e de outro de uma zona de movimento contínuo de uma banda 206. A distância entre o topo dos bocais e a banda é de 100 mm. Por outro lado, para efectuar os ensaios descritos anteriormente, foi disposto, por um lado, um primeiro meio de medida dos deslocamentos laterais da banda 207 entre os dois blocos 204 e 205 de módulos de sopragem, a cerca de 13 metros a jusante do módulo de secagem, e por outro lado disposto um segundo meio de medida dos deslocamentos laterais da banda 208 à saída do módulo de secagem 202. Os dois meios de medida são do tipo daquele que está representado na figura 4. No entanto, enquanto que o primeiro meio de medida 207 disposto ao nível dos módulos de sopragem comporta lasers, o segundo meio de medida 208 20 ΡΕ2100673 disposto à saída do módulo de secagem comporta captadores indutivos.

Para fazer os ensaios, fez-se desfilar uma banda de aço de 0,27 mm de espessura que, à saída do banho, apresentava uma temperatura elevada, da ordem de 400° C, e que devia apresentar uma temperatura inferior a 250° C à saída do módulo de arrefecimento. Fez-se desfilar a banda a velocidade constante e fez-se variar a pressão de sopragem. Por outro lado, fizeram-se ensaios, por um lado com as caixas de sopragem conformes com o invento, quer dizer, cujos bocais estão dispostos de tal maneira que os impactos dos jactos sobre uma face da banda não estejam frente aos impactos dos jactos sobre a outra face da banda, por outro lado com caixas de acordo com a técnica anterior, quer dizer tais que os impactos dos jactos sobre uma face estejam frente aos impactos dos jactos sobre a outra face.

Foi realizada uma primeira série de medidas do deslocamento da banda com a ajuda do primeiro meio de medida 207 disposto entre os dois blocos de módulos de sopragem. Para este efeito, fez-se variar a pressão de alimentação dos módulos de sopragem e medido o deslocamento da banda com a ajuda de três lasers dispostos no sentido da largura da banda em movimento contínuo.

Foi igualmente realizada uma segunda série de medidas do deslocamento da banda a montante do módulo de arrefecimento no sentido do movimento contínuo da banda e a 21 ΡΕ2100673 jusante do módulo de secagem, a uma distância de alguns centímetros deste último. Esta segunda série de medidas foi realizada com a ajuda do segundo meio de medida 208.

Para obter estas duas séries de medidas, realizaram-se registos durante a sopragem, em condições de produção idênticas às dos ensaios relativos à técnica anterior e ao invento. Para medir o deslocamento lateral da banda, determinou-se a amplitude média pico a pico dos deslocamentos laterais da banda.

Na figura 9, foram representados resultados da primeira série de medidas, quer dizer os deslocamentos laterais da banda (distância pico a pico) em função da potência de sopragem, efectuada ao nivel do módulo de sopragem. A curva 91 que é relativa a um módulo de arrefecimento 203 conforme com o invento, mostra uma quase constância de amplitudes de deslocamento pico a pico da banda. As amplitudes de deslocamento oscilam em torno de 2 a 3 mm para uma sobrepressão de sopragem variando de 0, 7 kPa a 4 kPa. A curva 92 representa a evolução das amplitudes de deslocamento pico a pico para um módulo de arrefecimento conforme com a técnica anterior. Esta curva 92 mostra que as amplitudes de deslocamento da banda para uma sobrepressão de sopragem variando de 1,5 kPa a 2,7 kPa 22 ΡΕ2100673 aumentam de maneira exponencial. Estas deformações limitam as capacidades de arrefecimento do dispositivo e, por via de consequência, a produtividade do processo de fabrico. Com efeito, foi constatado que as deformações engendravam uma degradação da qualidade do produto quando elas eram muito importantes, o que conduz a limitar as pressões de sopragem no máximo a cerca de 2,5 kPa.

Quando as deformações da banda ao nivel dos módulos de sopragem são muito importantes, constata-se igualmente uma degradação do produto ao nível do módulo de secagem, a montante do módulo de arrefecimento. Com efeito, as vibrações propagam-se ao longo da banda após os módulos de sopragem até ao módulo de secagem, e podem provocar defeitos de qualidade do produto. A segunda série de medidas efectuada ao nível do módulo de secagem, permite avaliar a repercussão ao nível do módulo de secagem das vibrações da banda engendradas ao nível dos módulos de sopragem.

Na figura 10, foram representados os resultados da segunda série de medidas. A curva 102 representa as amplitudes de deslocamento pico a pico no caso do dispositivo conforme com a técnica anterior. Para uma pressão de sopragem variando de 1,2 a 3,0 kPa, as amplitudes de deslocamento ao nível do módulo de secagem aumentam de maneira exponencial passando de cerca de 2,5 mm a cerca de 9 mm, indo até provocar a deterioração do produto. Este efeito de fortes pressões de sopragem sobre a 23 ΡΕ2100673 amplitude das deformações da banda torna necessário limitar a potência de sopragem sensivelmente abaixo de 2,8 kPa.

Nesta mesma figura, a curva 101, relativa ao dispositivo de arrefecimento conforme com o invento, mantém-se sensivelmente horizontal, abaixo de 1,8 mm, para uma pressão de sopragem variando de 0,5 kPa a 3,5 kPa.

Estes resultados mostram que com módulos de sopragem conformes com o invento, as amplitudes dos deslocamentos laterais da banda são consideravelmente reduzidos, podendo esta redução ir até os dividir por um factor que pode ultrapassar 5.

Além disso, os inventores observaram o desaparecimento da entrada em torção da banda no caso do dispositivo conforme com o invento, tanto ao nível do módulo de arrefecimento como ao nível do módulo de secagem, e isso qualquer que seja a potência dos jactos de arrefecimento.

Por outro lado, foi representada na figura 11 a evolução do coeficiente de permuta térmica em função da pressão de sopragem dos módulos de sopragem, a fim de comparar os desempenhos de arrefecimento dos dispositivos de arrefecimento conformes com o invento aos dos dispositivos de arrefecimento conformes com a técnica anterior. Nesta figura, a curva 111 corresponde ao invento e a curva 112 à técnica anterior. As duas curvas são 24 ΡΕ2100673 crescentes e mostram que a potência de arrefecimento aumenta quando a pressão de sopragem aumenta. No entanto, a curva relativa à técnica anterior pára para uma pressão de sopragem de 2,0 kPa porque, acima dela, as vibrações engendram uma deterioração do produto. Assim, a potência máxima de arrefecimento é de 160 W/m2. Pelo contrário, a curva relativa ao invento prolonga-se para pressões de sopragem indo até 3,5 kPa o que permite alcançar uma potência de arrefecimento é de 200 W/m2. O invento permite então aumentar muito sensivelmente o poder de extracção do calor da banda em movimento contínuo.

Estes resultados mostram que utilizando um dispositivo de acordo com o invento, é possível arrefecera banda com pressões de sopragem relativamente importantes tendo sempre vibrações da banda muito limitadas. O leitor compreenderá que os valores numéricos indicados anteriormente para os domínios de utilização do módulo de arrefecimento correspondem às condições de ensaio particulares e nomeadamente à espessura, à largura e à velocidade de movimento contínuo da banda.

No exemplo que vem sendo descrito, os jactos de sopragem são dirigidos perpendicularmente à superfície da banda, mas pode ser vantajoso inclinar todos ou parte dos jactos de sopragem em relação à perpendicular à banda. Em particular, pode ser interessante orientar os jactos de gás situados nos bordos da banda para o exterior da banda. Pode 25 ΡΕ2100673 igualmente ser interessante orientar todos ou parte dos jactos no sentido de movimento continuo da banda ou, pelo contrário, no sentido oposto ao movimento continuo da banda de maneira a forçar a evacuação do gás soprado ou da mistura gás/água após o impacto sobre a banda e assim favorecer as trocas térmicas.

Notar-se-á igualmente que o gás de sopragem, que é um gás puro ou uma mistura de gás, pode ser o ar ou uma mistura constituída por azoto e hidrogénio ou qualquer outra mistura de gás. Este gás pode estar a uma temperatura inferior à temperatura da banda. A sopragem é então utilizada para arrefecer a banda. É este o caso, por exemplo, na saída da galvanização a quente ou na saída do tratamento de recozimento de uma banda.

Mas, o gás soprado pode ser um gás quente, e em particular pode ser um gás de combustão de queimador, e pode ser destinado a realizar um pré-aquecimento de uma banda antes de a fazer penetrar numa instalação de tratamento térmico.

Os bocais podem ser todos dispostos numa só mesma caixa de repartição, de forma geralmente achatada, ou então podem ser repartidos por uma pluralidade de caixas de repartição, estas caixas de repartição podendo ser, por exemplo, tubos que se estendem segundo a largura da banda.

Quando as caixas de repartição são tubos, eles 26 ΡΕ2100673 podem igualmente estar orientados paralelamente ao sentido de movimento contínuo da banda. É então possível com o invento reduzir muito sensivelmente as vibrações da banda geradas ao nível das caixas de repartição, reduzir muito sensivelmente as vibrações da banda geradas ao nível do módulo de secagem, aumentar sensivelmente as potências de arrefecimento das caixas de repartição, garantir uma qualidade muito boa do produto, e por via de consequência aumentar sensivelmente a produtividade do processo de fabrico.

Num modo de realização preferido do invento, os bocais de sopragem estão dispostos nas caixas de repartição, de tal maneira que os impactos dos jactos de sopragem se sobrepõem numa face da banda no sentido transversal da referida banda.

Esta disposição na qual os impactos dos jactos de sopragem sobre uma face da banda não estão frente aos impactos dos jactos sobre a outra face da banda, mas na qual os impactos dos jactos sobre cada uma das faces da banda se sobrepõem apresenta a vantagem de evitar a formação de defeitos sobre a banda, chamados linhas de jacto, no sentido de movimento contínuo da banda e paralelos uns aos outros no sentido transversal da banda.

Com efeito, quando os impactos dos jactos de gás estão dispostos de tal modo que eles formam linhas de 27 ΡΕ2100673 jactos, estas linhas de jactos manifestam-se por traços de oxidação no caso do aquecimento de uma banda por sopragem de gás quente, como por exemplo de ar quente. No caso do arrefecimento de uma banda revestida por imersão a quente num banho de metal liquido, eles manifestam-se sobre a banda por uma sucessão de linhas de revestimento de aspecto de superfície diferente. Por exemplo, no caso da galvanização de uma banda, esta apresenta no início do arrefecimento num dispositivo de arrefecimento que não compreende a sobreposição dos jactos de impacto sobre uma mesma face da banda, uma sucessão de linhas de aspecto de superfície brilhante e linhas de aspecto de superfície mate.

Para evitar a formação destas linhas de jacto, podem dispor-se os bocais de tal maneira que os impactos dos jactos sobre uma face da banda sejam repartidos segundo várias linhas que se estendem cada uma delas segundo a largura da banda, cada linha comportando uma pluralidade de impactos de diâmetro determinado e repartidos regularmente segundo um passo p, os impactos de duas linhas sucessivas ou de dois grupos de linhas sucessivas decaladas lateralmente de tais maneiras que as linhas de jactos resultantes das diferentes linhas conduzem a linhas de jactos que cobrem toda a largura da banda.

Na figura 12, foi representado um exemplo de repartição dos impactos que assegura uma boa uniformidade das acções dos jactos sobre toda a superfície da banda. 28 ΡΕ2100673

Representou-se nesta figura, uma parte da rede formada pelos impactos dos jactos sobre uma face de uma banda 300. Esta rede é formada por um motivo constituído por quatro linhas de impactos que se podem dividir em dois grupos: um primeiro grupo constituído por duas linhas de impactos 301A e 301B, e um segundo grupo de duas linhas de impactos 304A e 304B. Cada linha 301A, 301B, 304A e 304B é constituída de impactos 302A, 302B, 305A e 305B, respectivamente, repartidos regularmente com um passo p. Em cada um dos grupos, a segunda linha 301B ou 304B, deduz-se da primeira linha 301A ou 301B, respectivamente, por um lado, por uma translação lateral de um meio passo, seja p/2 e, por outro lado, por uma translação longitudinal de comprimento 1. Por outro lado, o segundo grupo de linhas, constituído pelas linhas 305A e 305B, deduz-se do primeiro grupo de linhas 301A ou 301B por uma translação lateral de uma distância igual ao diâmetro d de um impacto. Com esta disposição, os traços deixados nos impactos sobre a banda 303A,303B pelos impactos 302A e 302B, e 306A, 306B pelos impactos 305A e 305B, formam bandas que estão contíguas visto que o diâmetro de um impacto é pelo menos igual a um quarto do passo p que separa dois impactos adjacentes sobre uma mesma linha. Quando se deseja aumentar o número de impactos, pode estender-se a rede reproduzindo a repartição dos impactos que vem de ser descrita pela translação de um comprimento igual a quatro vezes a distância 1 que separa duas linhas sucessivas. Obtém-se assim uma rede periódica cuja malha é um polígono complexo. 29 ΡΕ2100673

No exemplo que vem sendo descrito, utilizam-se quatro linhas de impactos para assegurar uma boa cobertura da banda pelos traços dos impactos. Mas, o técnico compreenderá que são possíveis outras disposições. E, em particular, a boa cobertura da superfície da banda pode ser obtida por uma repartição dos impactos dos jactos dos bocais de sopragem sobre uma mesma face da banda pelos nós de uma rede bidimensional formando uma malha poligonal complexa cujo número de lados está compreendido entre 3 e 20, de periodicidade igual a 1 passo no sentido da largura da banda e compreendido entre 3 e 20 passos no sentido longitudinal da banda. Esta repartição deve ser adaptada tendo em conta nomeadamente a largura de um impacto de um jacto de um bocal de sopragem. O técnico sabe fazer uma tal adaptação.

Com tais repartições dos impactos, os inventores constataram a desaparição do defeito de linhas de jacto no caso de módulos de arrefecimento conformes com o invento.

Liboa, 25 de Março de 2011

Claims

ΡΕ2100673 1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de acção sobre a temperatura de uma banda (4) em movimento contínuo por sopragem de gás ou de uma mistura água/gás, segundo o qual se projecta sobre cada face da banda uma pluralidade de jactos de gás ou de uma mistura água/gás que se estendem em direcção à superfície da banda e dispostos de maneira tal que os impactos (24, 34) dos jactos do referido gás ou da mistura água/gás sobre cada superfície da banda são distribuídos pelos nós de uma rede bidimensional, os impactos (24) dos jactos sobre uma face (A) da banda não estando frente aos impactos (34) dos jactos na outra face (B) da banda, caracterizado pelo facto de que os jactos de gás ou da mistura água/gás são emitidos a partir de bocais tubulares (23, 33) alimentados por pelo menos uma caixa de repartição (21, 31) e estendendo-se à distância da caixa de repartição de maneira a deixar livre um espaço de circulação do gás ou da mistura água/gás em retorno paralelamente ao sentido longitudinal da banda e perpendicularmente ao sentido longitudinal da banda.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que os jactos de gás ou da mistura água/gás são perpendiculares à superfície da banda.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que pelo menos um jacto de gás ou da mistura água/gás forma um ângulo com a perpendicular 2 ΡΕ2100673 à superfície da banda.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de que as redes bi-dimensionais de repartição dos impactos dos jactos sobre cada uma das faces da banda são periódicas, do mesmo tipo e do mesmo passo.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de que as redes são do tipo hexagonal.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de que os impactos dos jactos sobre uma mesma face da banda são repartidos pelos nós da rede bidimensional para formar uma malha poligonal complexa cujo número de lados varia de 3 a 20, de periodicidade igual a 1 no sentido transversal da banda e compreendida entre 3 e 20 passos no sentido longitudinal da banda, de tal maneira que dois traços adjacentes de impactos de jactos de sopragem sobre uma face da banda sejam contíguos no sentido transversal da referida banda.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo facto de que a rede correspondente a uma face e a rede correspondente a outra face estão decaladas uma em relação à outra, e pelo facto de que a decalagem está compreendida entre 1/4 de 3 ΡΕ2100673 passo e 3/4 de passo.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de que o gás é um gás de arrefecimento.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de que o gás é um gás quente.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de que a referida pelo menos uma caixa de repartição tem uma forma paralelipipédica.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de que a referida pelo menos uma caixa de repartição tem uma forma achatada.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de que os bocais são implantados numa pluralidade de caixas de repartição.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de que as referidas caixas de repartição são tubos. 4 ΡΕ2100673
14. Dispositivo para a realização do processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, do tipo que compreende pelo menos dois módulos de sopragem (2, 3) dispostos frente um ao outro de um e de outro lado de uma zona de movimento continuo de uma banda (4), os módulos de sopragem (2, 3) estando adaptados para que os impactos (24) dos jactos sobre uma face (A) não estejam em frente dos impactos (34) dos jactos sobre a outra face (B), caracterizado pelo facto de que cada módulo de sopragem (2, 3) é constituído por uma pluralidade de bocais tubulares (23, 33) estendendo-se depois de pelo menos uma caixa de repartição (21, 31) em direcção da zona de movimento continuo de uma banda, os bocais estando dispostos de tal maneira que os impactos (24, 34) dos jactos sobre cada face (A, B) da banda são repartidos pelos nós de uma rede bidimensional.
15. Dispositivos de acordo com a reivindicação 14, caracterizados pelo facto de que as redes bidimensionais, segundo as quais os impactos dos jactos são repartidos, são redes periódicas do mesmo tipo e do mesmo passo.
16. Dispositivo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo facto de que as redes são do tipo hexagonal.
17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de que os impactos dos jactos 5 ΡΕ2100673 sobre uma mesma face da banda são repartidos pelos nós da rede bidimensional para formar uma malha poligonal complexa cujo número de lados varia de 3 a 20, de periodicidade igual a 1 passo no sentido transversal da banda e compreendida entre 3 e 20 passos no sentido longitudinal da banda, de tal maneira que os traços dos impactos dos jactos de sopragem são contíguos numa face da banda no sentido transversal da referida banda.
18. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo facto de que os módulos de sopragem (2, 3) estão adaptados para que a rede correspondente a uma face (A) e a rede correspondente à outra face (B) estão decaladas uma em relação à outra, sendo a decalagem compreendida entre 1/4 e 3/4 do passo.
19. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 18, caracterizado pelo facto de que os eixos de sopragem dos bocais são perpendiculares ao plano de movimento contínuo da referida banda (4).
20. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 18, caracterizado pelo facto de que o eixo de sopragem de pelo menos um bocal forma um ângulo com a perpendicular ao plano de movimento contínuo da referida banda (4).
21. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 20, caracterizado pelo facto de que os 6 ΡΕ2100673 orifícios de sopragem dos bocais têm uma secção redonda, poligonal, oblonga ou em forma de fenda.
22. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 22, caracterizado pelo facto de que os módulos de sopragem são do tipo com retoma de gás ou sem retoma de gás.
23. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 22, caracterizado pelo facto de que cada módulo de sopragem (23) é constituído por pelo menos uma caixa de repartição (21, 31) na qual os bocais de sopragem (23, 33) estão implantados.
24. Dispositivo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo facto de que a referida pelo menos uma caixa de repartição tem uma forma paralelipipédica.
25. Dispositivo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo facto de que a referida pelo menos uma caixa de repartição tem uma forma achatada.
26. Dispositivo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo facto de que os bocais são implantados numa pluralidade de caixas de repartição. 7 ΡΕ2100673
27. Dispositivo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo facto de que as referidas caixas de repartição são tubos. Lisboa, 25 de Março de 2011 1/9

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Pressão de sopragem (kPa) (uuuu) oojd 2 ODjd epueq ep ohj0wbdo|S0q 6/9

FIG.8 7/9 Deslocamento da lateral pico a pico [mm] Deslocamento da lateral pico a pico [mm]

FIG.9

FIG.10 8/9

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1 ΡΕ2100673 REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente Europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e o IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na Descrição EP 0761B29 A ΡΕ2100673 1 LEGENDA DAS FIGURAS FIG. 5 Deslocamento da banda pico a pico (mm) Pressão de sopragem (kPa) FIG. 6 Torção média entre os dois lados da banda (mm) Pressão de sopragem (kPa) FIG. 7 Deslocamento da banda pico a pico (mm) Pressão de sopragem (kPa) FIG. 9 Deslocamento da lateral pico a pico [mm] Potência de sopragem da caixa [kPa] FIG. 10 Deslocamento da lateral pico a pico [mm] Potência de sopragem da caixa [kPa] FIG. 11 Coeficiente de permuta [W/m2] Potência de sopragem da caixa [kPa]