ES2253657T3 - Dispositivo para el recubrimiento por inmersion en baño fundido de barras de metal. - Google Patents
Dispositivo para el recubrimiento por inmersion en baño fundido de barras de metal.Info
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Abstract
Dispositivo para el recubrimiento por inmersión de baño fundido de barras (1) de metal, especialmente de bandas de acero, en el que la barra (1) de metal puede guiarse al menos por secciones en vertical a través de un tanque (3) que aloja el metal (2) de recubrimiento fundido y en el que la barra (1) de metal se guía por al menos un rodillo (4) alojado, atravesando el rodillo (4) o al menos su eje (5) las paredes (6) laterales del tanque (3) y estando alojado fuera del tanque (3), y estando dispuestos en la zona de la pared (6) lateral del tanque (3) medios (7) de obturación para obturar el material (2) de recubrimiento, caracterizado porque los medios (7) de obturación son al menos un inductor electromagnético, presentando la sección (8) del rodillo (4) o del eje (5) del rodillo dispuesta en la zona de la pared (6) lateral del tanque (3) un saliente (9) formado como un redondeado y estando configurada la sección (10) del inductor (7) contigua al saliente (9) del rodillo (4) o del eje (5) del rodillo de forma geométricamente complementaria al saliente (9).
Description
Dispositivo para el recubrimiento por inmersión
en baño fundido de barras de metal.
La invención se refiere a un dispositivo para el
recubrimiento de barras de metal por inmersión en baño fundido,
especialmente de bandas de acero, en el que la barra de metal puede
guiarse por secciones al menos parcialmente en vertical a través de
un tanque que aloja el metal de recubrimiento fundido y en el que la
barra de metal se guía mediante al menos un rodillo alojado,
atravesando el rodillo o al menos su eje las paredes laterales del
tanque y estando alojado fuera del tanque, estando dispuesto en la
zona de la pared lateral del tanque un medio de obturación para
obturar el material de recubrimiento.
Un dispositivo de este tipo se conoce por el
documento JP 04 346 641 A. Para la obturación de la abertura de
paso del eje del rodillo a través de la pared del tanque, se emplea
allí un motor lineal que ejerce fuerzas electromagnéticas y de este
modo retiene el material de recubrimiento en el tanque. El motor
lineal presenta en este caso un contorno exterior esencialmente
cilíndrico, que está dispuesto en un casquillo con una perforación
cilíndrica.
Las instalaciones de recubrimiento por inmersión
en metal, habituales para bandas de metal, tal como por ejemplo se
describen en el documento EP 0 556 833 A1, presentan una parte que
precisa un intenso mantenimiento, es decir, el recipiente de
recubrimiento con el equipamiento que allí se encuentra. Las
superficies de las bandas de metal que van a recubrirse deben
limpiarse de restos de óxido antes del recubrimiento y activarse
para la unión con un metal de recubrimiento. Por estos motivos, las
superficies de las bandas se tratan antes del recubrimiento en
procesos en caliente en una atmósfera reductora. Dado que las capas
de óxido se eliminan previamente química o abrasivamente, las
superficies se activan con el proceso reductor en caliente de tal
modo que, tras el proceso en caliente, se presentan como puramente
metálicas.
Con la activación de la superficie de la banda
aumenta, sin embargo, la afinidad de estas superficies de la banda
al oxígeno atmosférico del entorno. Para evitar que el oxígeno
atmosférico pueda llegar de nuevo a las superficies de la banda
antes del proceso de recubrimiento, las bandas se introducen en un
morro de tobera de inmersión desde arriba en el baño de
recubrimiento por inmersión. Puesto que el metal de recubrimiento
se presenta en forma fluida y se podría aprovechar la gravedad para
ajustar el grosor del recubrimiento junto con dispositivos de
vaciado, que impiden sin embargo en procesos posteriores un contacto
de la banda hasta la solidificación total del metal de
recubrimiento, la banda debe desviarse en el recipiente de
recubrimiento en una dirección vertical. Esto se realiza con un
rodillo que discurre en el metal fluido. A través del metal de
recubrimiento fluido, este rodillo está sometido a un enorme
desgaste y es la causa de detenciones y de las consiguientes
averías en el funcionamiento de la producción.
Debido a los pequeños grosores de capa deseados
del metal de recubrimiento, que pueden variar en el intervalo de
los micrómetros, se plantean grandes exigencias en cuanto a la
calidad de la superficie de la banda. Esto significa que también
las superficies de los rodillos que están en contacto con la banda
deben ser de gran calidad. Los defectos en estas superficies llevan
generalmente a daños en la superficie de la banda. Este es un
motivo adicional para las frecuentes detenciones de la
instalación.
Las instalaciones de recubrimiento por inmersión
habituales presentan además valores límite para la velocidad de
recubrimiento. Se trata en este caso de valores límites durante el
funcionamiento de la tobera de escurrido, de los de los procesos de
enfriamiento de la banda de metal en circulación y de los del
proceso de calentamiento para el ajuste de las capas de aleación en
el metal de recubrimiento. Por ello surge el caso en el que, por un
lado, la velocidad máxima generalmente está limitada y, por otro
lado, determinadas bandas de metal no pueden desplazarse con la
velocidad máxima posible por la instalación.
Durante los procesos de recubrimiento por
inmersión tienen lugar procesos de aleación para la unión del metal
de recubrimiento con la superficie de la banda. Las propiedades y
los grosores de las capas de aleación que se configuran así
dependen en gran medida de la temperatura en el recipiente de
recubrimiento. Por este motivo, aunque es cierto que en algunos
procesos de recubrimiento el metal de recubrimiento debe mantenerse
fluido, la temperatura no debe superar sin embargo determinados
valores límite. De lo contrario, esto sería contraproducente para
el efecto deseado del escurrido del metal de recubrimiento para el
ajuste de un grosor de recubrimiento determinado ya que, con
temperaturas en disminución, la viscosidad requerida para el proceso
de escurrido del metal de recubrimiento aumenta y por tanto
dificulta el proceso de escurrido.
Para evitar los problemas que surgen en relación
con los rodillos que discurren en el metal de recubrimiento fluido,
se han previsto planteamientos para emplear un recipiente de
recubrimiento abierto hacia abajo, que presenta en su zona inferior
un canal de guiado para el guiado vertical de la banda hacia arriba
y para emplear un cierre electromagnético para la obturación. Se
trata en este caso de inductores electromagnéticos que funcionan
con campos alternos o móviles electromagnéticos que empujan hacia
atrás, bombean o se contraen, que obturan el recipiente de
recubrimiento hacia abajo.
Las soluciones de este tipo se conocen por los
documentos EP 0 673 444 B1, DE 195 35 854 A1, DE 100 14 867 A1, WO
96/03533 A1, EP 0 854 940 B1 y JP 5086446.
En todas estas soluciones sigue siendo
problemático que, en determinadas circunstancias, sólo se presenta
una estabilización o guiado insuficiente de la barra de metal en el
baño de recubrimiento. Si para paliar este problema se utilizan los
rodillos conocidos por ejemplo por el documento EP 0 556 833 A1,
surge el problema del escaso tiempo de vida útil de la instalación
de rodillos en el agresivo baño de metal fluido.
La invención se basa en el objetivo de
desarrollar un dispositivo para el recubrimiento por inmersión en
baño fundido de barras de metal del tipo mencionado al inicio, de
tal manera que se superen las desventajas mencionadas.
Este objetivo se alcanza según la invención con
las características indicadas en la parte caracterizadora de la
reivindicación independiente.
Con un inductor electromagnético como medio de
obturación se asegura de forma ventajosa que el dispositivo para el
recubrimiento por baño de inmersión de una barra de metal garantiza
una estabilización y un guiado óptimos de la barra de metal en el
baño de revestimiento, aunque, no obstante, se presenta un
alojamiento preciso de los rodillos de guiado o de estabilización
con una vida útil más larga, ya que el alojamiento ya no está
expuesto al agresivo baño de inmersión.
El efecto obturador del inductor, con el que se
retiene el metal de recubrimiento en el tanque de inmersión, se
optimiza porque la sección del rodillo o del eje del rodillo
dispuesta en la zona de la pared lateral del tanque presenta un
saliente formado como un redondeo y la sección del inductor que
limita con el saliente del rodillo o del eje del rodillo está
formada de forma geométricamente complementaria a la de este
saliente. Para lograr un campo de bloqueo lo mayor posible puede
disponerse una bobina electromagnética en la zona de la sección
contigua del inductor.
Según una variante está previsto que el inductor
electromagnético se disponga cerca del metal de recubrimiento. De
este modo su campo magnético puede lograr un efecto obturador lo más
grande posible. Como inductor electromagnético puede utilizarse un
inductor de campo móvil así como un inductor de campo de
bloqueo.
Un guiado y estabilización óptimos de la barra de
metal se produce cuando la barra se guía por un rodillo a cada
lado, es decir en total por dos rodillos. Los rodillos son
preferiblemente de material cerámico o están recubiertos de dicho
material. Para conseguir un proceso de recubrimiento de gran
calidad, los rodillos deben estar conectados además en el baño con
un accionamiento giratorio; por lo tanto son accionados.
De forma especialmente preferida, el concepto de
la invención se aplica entonces cuando la barra de metal puede
conducirse en vertical a través del tanque y a través de un canal de
guiado dispuesto anteriormente, estando dispuesto en la zona del
canal de guiado al menos otro inductor electromagnético que impide
que el metal de recubrimiento salga hacia abajo fuera del
tanque.
En el dibujo se representan ejemplos de
realización de la invención.
Muestran:
La figura 1, esquemáticamente, un recipiente de
recubrimiento por inmersión en baño fundido con una barra de metal
guiada a través de éste en la vista
frontal,
frontal,
la figura 2 la vista lateral correspondiente a la
figura 1,
la figura 3 una primera forma de realización del
medio de obturación entre el rodillo y la pared del tanque, y
la figura 4 una forma de realización alternativa
de la figura 3.
En las figuras 1 y 2 se muestra el principio del
recubrimiento por inmersión en baño fundido de una barra 1 de
metal, especialmente de una banda de acero. La barra 1 de metal que
va a recubrirse entra en el ejemplo de realización en vertical
desde abajo en un canal 12 de guiado de la instalación de
recubrimiento. El canal 12 de guiado forma el extremo inferior de
un tanque 3 que está lleno de metal 2 de recubrimiento fluido. La
barra 1 de metal se guía en la dirección X de desplazamiento
vertical hacia arriba. Para que el metal 2 de recubrimiento fluido
no pueda derramarse fuera del tanque 3 está dispuesto en la zona del
canal 12 de guiado un inductor 13 electromagnético. Éste consta de
dos mitades, de las cuales una en cada caso está dispuesta a los
lados de la barra 1 de metal. En el inductor 13 electromagnético se
crea un campo móvil o de bloqueo electromagnético que retiene el
metal 2 de recubrimiento fluido en el tanque 3 y evita por tanto el
derrame.
Para un buen guiado y estabilización de la barra
1 de metal están dispuestos en el tanque 3 del metal 2 de
recubrimiento dos rodillos 4 que están situados por encima del
inductor 13, es decir que discurren en el metal 2 de recubrimiento
fluido.
Tal como puede desprenderse de la figura 2, los
rodillos 4 atraviesan las paredes 6 laterales del tanque 3 a ambos
lados. En sus dos extremos axiales, los rodillos 4 pasan por las
secciones 5 del eje (eje del rodillo) que están alojadas en los
cojinetes 14 (cojinetes de rodamiento). Dado que el alojamiento se
realiza fuera del tanque 3, es decir fuera del metal 2 de
recubrimiento, puede realizarse de forma muy precisa y con poca
holgura; además, el alojamiento tiene una vida útil larga.
Nótese que, naturalmente, el concepto de la
disposición y el alojamiento de rodillos puede usarse de la misma
manera cuando se realiza un desvío de la barra de metal en el tanque
3, por lo tanto cuando se pretende por ejemplo una configuración
según el documento EP 0 556 833 A1.
Debido al alojamiento preciso y con poca holgura
de los rodillos 4 en cojinetes 14 por fuera del tanque 3, es
posible mantener reducida la diferencia entre el diámetro de la
perforación de paso en la pared 6 del tanque y el diámetro de los
rodillos 4. De este modo, en el caso más simple, con un intersticio
correspondientemente reducido de la guía de los rodillos, el metal
2 de recubrimiento que fluye hacia fuera a través del intersticio
puede alojarse sin medidas adicionales en un recipiente de recogida,
de modo que no se precisen más requisitos de aparatos adicionales
para llevar a cabo el procedimiento de recubrimiento. Sólo tendría
que tenerse en cuenta entonces que la zona del metal que fluye
hacia fuera se mantenga bajo un gas protector para la evitar la
oxidación y a formación de impurezas indeseadas del metal de
recubrimiento.
Se prefiere sin embargo proceder de la manera que
se representa en las figuras 3 y 4:
En estas figuras puede observarse que en la zona
de la pared 6 lateral del tanque 3 está dispuesto un inductor 7
electromagnético con una o varias bobinas 11 electromagnéticas. El
inductor 7 crea un campo electromagnético que retiene el metal 2 de
recubrimiento en el tanque 3, pudiendo emplearse tanto un campo
móvil como un campo de bloqueo. El inductor 7 actúa como una
disposición de obturación.
En el caso de la solución según la figura 3, se
utiliza un campo móvil electromagnético. Dado que el intersticio de
paso entre la pared 6 lateral y el rodillo 4 puede mantenerse muy
estrecha mediante el alojamiento preciso del rodillo 4, la
intensidad del campo del inductor 7 para la obturación puede ser
claramente menor que la necesaria en el caso del guiado de la banda
a través del fondo del tanque 3 (véase el inductor 13 en las figuras
1 y 2). Por lo tanto, puede reducirse la altura estructural del
inductor 7. El efecto de bombeo del campo móvil crea una corriente
en la zona de guiado del rodillo 4 a través de la pared 6 lateral,
que es contraria a una solidificación del metal 2 de recubrimiento
en la zona de guiado del rodillo 4 a través de la pared 6 lateral.
Además, tal como puede desprenderse de la figura 3, el inductor 7 se
coloca en el tanque 3 cerca del metal 2 de recubrimiento.
En el caso de la realización según la figura 4,
se utiliza un campo de bloqueo electromagnético que se contrae para
la obturación magnetohidrodinámica. El efecto de la fuerza de
bloqueo del campo magnético se hace totalmente efectivo cuando las
líneas de campo del campo de inducción, que se crea por la bobina 11
electromagnética, se sitúan en perpendicular a la dirección de
salida del metal 2 de recubrimiento.
En consecuencia, en este caso está previsto para
el rodillo 4 en la zona de su sección 8 una forma especial: el
recubrimiento cerámico del rodillo 4 presenta en el ejemplo de
realización un saliente 9 en forma de un redondeado; el inductor 7
tiene en su sección 10 contigua a éste una geometría adaptada, es
decir complementaria. En esta sección 10 del inductor 7 está
dispuesta una bobina 11 electromagnética. Por este motivo las líneas
de campo en el intersticio entre el rodillo 4 y la pared 6 lateral
discurren en perpendicular a la dirección de salida del metal 2 de
recubrimiento (véase flecha 15).
Nótese finalmente también que el concepto
propuesto de la disposición de un rodillo en un baño de
recubrimiento no solo puede aplicarse a rodillos de estabilización,
sino también a rodillos de inmersión (por ejemplo, para el desvío
de la barra de metal).
- 1
- Barra de metal
- 2
- Metal de recubrimiento
- 3
- Tanque
- 4
- Rodillo de guiado
- 5
- Eje del rodillo
- 6
- Pared lateral del tanque 3
- 7
- Medios de obturación (inductor)
- 8
- Sección del rodillo 4 de guiado
- 9
- Saliente del rodillo 4 de guiado
- 10
- Sección del inductor 7
- 11
- Bobina electromagnética del inductor 7
- 12
- Canal de guiado
- 13
- Inductor
- 14
- Cojinete de rodamiento
- 15
- Dirección perpendicular a la dirección de salida
\vskip1.000000\baselineskip
- X
- dirección de desplazamiento
Claims (9)
1. Dispositivo para el recubrimiento por
inmersión de baño fundido de barras (1) de metal, especialmente de
bandas de acero, en el que la barra (1) de metal puede guiarse al
menos por secciones en vertical a través de un tanque (3) que aloja
el metal (2) de recubrimiento fundido y en el que la barra (1) de
metal se guía por al menos un rodillo (4) alojado, atravesando el
rodillo (4) o al menos su eje (5) las paredes (6) laterales del
tanque (3) y estando alojado fuera del tanque (3), y estando
dispuestos en la zona de la pared (6) lateral del tanque (3) medios
(7) de obturación para obturar el material (2) de recubrimiento,
caracterizado porque los medios (7) de obturación son al
menos un inductor electromagnético, presentando la sección (8) del
rodillo (4) o del eje (5) del rodillo dispuesta en la zona de la
pared (6) lateral del tanque (3) un saliente (9) formado como un
redondeado y estando configurada la sección (10) del inductor (7)
contigua al saliente (9) del rodillo (4) o del eje (5) del rodillo
de forma geométricamente complementaria al saliente (9).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la zona de la sección (10) del
inductor (7) contigua está dispuesta al menos una bobina (11)
electromagnética.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el inductor (7) electromagnético está
dispuesto cerca del metal (2) de recubrimiento.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el inductor (7) electromagnético
es un inductor de campo móvil.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el inductor (7) electromagnético
es un inductor de campo de bloqueo.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque la barra (1) de metal se guía a
ambos lados por dos rodillos (4).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque el al menos un rodillo (4) es de
material cerámico o está recubierto con dicho material.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque el al menos un rodillo (4) está
conectado a un medio de accionamiento gira-
torio.
torio.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque la barra (1) de metal puede
guiarse en vertical a través del tanque (3) y a través de un canal
(12) de guiado dispuesto anteriormente, estando dispuesto en la
zona del canal (12) de guiado al menos otro inductor (13)
electromagnético.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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