ES2951125T3 - Método para controlar la uniformidad del peso de recubrimiento en líneas industriales de galvanización - Google Patents

Abstract

Un método para controlar y optimizar la uniformidad transversal de un espesor de recubrimiento en al menos un lado de una banda metálica (2) en una instalación de galvanización industrial, depositándose dicho recubrimiento mediante recubrimiento por inmersión en caliente en una olla (1) que contiene un metal líquido. baño, comprendiendo dicho método al menos los pasos de: - medir un perfil de distancia real entre las boquillas (5, 6) y la tira (2) a lo largo de la dirección transversal con respecto a la dirección de circulación de la tira, y en las proximidades de las boquillas (5, 6), para obtener una curva de perfil de distancia real de boquilla a decapado (14, 17); - calcular una primera corrección en la curva de perfil de distancia de boquilla a decapado (14, 17) basándose en el cálculo de la pendiente promedio , es decir, la línea recta de regresión lineal de primer orden (18) de la curva de perfil de distancia de boquilla a decapado (14, 17), calculando una segunda corrección en la primera curva de perfil de distancia de boquilla a decapado (19) corregida restando de dicha curva es una línea cuadrática de regresión lineal de segundo orden (20), siendo el resultado una segunda curva de perfil de distancia entre boquilla y tira corregida (21); que actúa sobre la posición de las boquillas y la forma de la tira metálica transversal transponiéndola físicamente a la galvanización industrial. instalación de la primera y segunda correcciones calculadas, como primera y segunda correcciones físicas correspondientes, modificando en primer lugar la posición de las boquillas (5, 6) y en segundo lugar la forma de la tira metálica (2) respectivamente, de manera que se obtenga un metal recubierto. tira que está físicamente corregida en posición y forma; - si dicho equipo adicional está disponible, actuando además sobre la tira metálica recubierta que está físicamente corregida en posición y forma, utilizando el sistema actuador sin contacto (22), como tercera corrección física, de modo que el de obtener una tira metálica revestida (2) que tenga una planitud optimizada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para controlar la uniformidad del peso de recubrimiento en líneas industriales de galvanización

Campo de la invención

La presente invención se refiere a métodos mejorados y simplificados para controlar la uniformidad del peso de una capa de recubrimiento protectora frente a la corrosión depositada en líneas de galvanización de inmersión en caliente.

Antecedentes y técnica anterior

El método más habitual para controlar el grosor de un recubrimiento sobre una banda metálica en procedimientos industriales de galvanización en continuo consiste en utilizar el soplado con chorro de aire dosificador sobre el metal líquido transportado por la banda en movimiento a medida que sale de la cubeta que contiene el metal líquido utilizado generalmente que es una mezcla de cinc, aluminio y magnesio con algunas impurezas en un contenido inferior a 1 %.

Al salir la banda del horno de recocido de reducción, en donde se calienta hasta una temperatura bastante próxima a la del metal líquido, pasa por la cubeta envolviendo en primer lugar un rodillo deflector sumergido llamado rodillo sumergido y, a continuación, envuelve dos o más rollos sumergidos más pequeños que tienen la función de corregir el arco transversal inducido por el rodillo sumergido principal. Es conocido de la técnica que la posición adecuada de dichos rodillos más pequeños puede corregir aproximadamente el arco transversal anteriormente mencionado.

Es conocido, además, que el grosor (o peso) de recubrimiento que se deposita sobre la banda metálica depende mayoritariamente de las propiedades del líquido, de la distancia entre las boquillas de soplado o de barrido y la banda, de la abertura de la boquilla por la que se sopla el gas, de la velocidad de salida del gas por la boquilla, de las propiedades del gas y de la velocidad de la banda. Otras variables, como la rugosidad del sustrato o la altura de barrido, también pueden tener un impacto sobre el grosor final del recubrimiento, aunque el rango de este es bastante limitado.

Una buena uniformidad del recubrimiento en las direcciones longitudinal y transversal, respectivamente, es un requisito habitual de los clientes para la calidad del producto, así como para los costes de explotación. Lo anterior se debe a que el mercado normalmente pide el grosor de recubrimiento mínimo que garantice la mínima resistencia a la corrosión, mientras que cualquier recubrimiento adicional tendrá un coste adicional para el productor. Un peso de recubrimiento de 3 sigma es un requisito clásico, aunque algunos fabricantes de equipos afirman poder garantizar 1 sigma de 1 % de la media (0,5 g/m2 respecto a 50 g/m2).

También es conocido que se produce una variación transversal del grosor del recubrimiento en cada cara de la banda debido a la distancia no constante entre boquilla y banda en la dirección transversal. En efecto lo anterior se debe al hecho de que la banda no es perfectamente plana frente a la boquilla, mientras que la línea de boquillas es totalmente rectilínea. En consecuencia, el grosor del recubrimiento es menor donde la distancia de boquilla a banda es más pequeña.

La figura 1 es una vista esquemática de una cubeta líquida de inmersión en caliente 1 que muestra una situación habitual, con banda móvil 2, rodillo sumergido 3, rodillos deflectores menores 4, y boquillas en la primera cara 5 y en la segunda cara 6. Tras haber sido calentado y posiblemente recocido y/o enfriado en un horno 7 hasta una temperatura próxima a la temperatura del metal líquido, la banda 2 pasa por la cubeta 1 y es desviado por el rodillo sumergido 3.

A continuación, la banda pasa adicionalmente por uno o ambos rodillos menores 4, que pueden ajustarse para determinar la línea de paso en la salida de la cubeta, así como para corregir la forma transversalmente curvada de la banda que induce el rodillo sumergido principal 3. Existen diversos diseños, aunque el más habitual es uno en el que el operario hace oscilar el rodillo intermedio, también denominado rodillo corrector, hasta mejorar la forma de la banda.

La figura 2A muestra esquemáticamente un ejemplo de forma de banda en la ubicación de las boquillas. Se deriva de dicha situación que la distancia entre las boquillas 5 y la banda 2, y la distancia entre boquillas opuestas 6 y la banda 2, respectivamente, son tal como en la figura 3. La figura 2B muestra una situación en la que una barra de boquillas está inclinada.

Dubois y col. (ver posteriormente) han mostrado que la distancia de boquilla a banda verdadera puede ajustarse convenientemente mediante una función polinómica de orden nueve que de hecho se aproxima adecuadamente con una función cuártica o función polnómica de grado/orden cuatro, tal como:

en la que X es la posición respecto al centro de la barra de boquillas; A, B, C y D son los parámetros que hay que ajustar mediante el método lineal de mínimos cuadrados. Este método se denomina en lo sucesivo método de regresión de cuarto orden.

A es la distancia media o promedio entre boquillas y banda, mientras que B se debe a la oblicuidad de la barra de boquillas, que corresponde a la pendiente media de la distancia en función de X. C se relaciona con la forma de losa de la banda, un perfil simétrico denominado arco transversal o arco medio a lo largo de la anchura de la banda (C representa el radio medio de la forma). Las constantes D y E son términos dedicados a modelizar una forma específica posiblemente no simétrica, como la forma de S o la curvatura inversa observada en el caso de una forma de W (o arco transversal alejado de la forma central).

A partir de la teoría resulta que, si las boquillas están bien diseñadas y ajustadas, conseguir un recubrimiento uniforme requiere obtener una distancia prácticamente constante de boquillas a banda en toda la anchura de la banda. Lo anterior constituye una tarea difícil para los operarios en la línea, por los motivos siguientes:

- la distancia de boquillas a banda resulta difícil de medir en toda la anchura de la banda debido al entorno hostil; la anchura de la banda habitualmente varía entre 500 mm y 2200 mm, y finalmente el brillo de la banda recubierta no facilita el uso de láseres;

- hay pocos accionadores disponibles a los operarios en la línea. La oblicuidad es fácil de corregir si las boquillas pueden moverse y ajustarse por separado en cada borde. La posición de los rodillos deflectores pequeños en la cubeta pueden mejorar el arco transversal inducido por la deformación plástica de la banda al envolverse en torno al rodillo inferior o rodillo sumergido principal. Actualmente no existe ningún modelo válido que puede proporcionar la penetración del rodillo corrector que debe fijarse para compensar el arco transversal inducido por el rodillo sumergido. Dicha situación se debe al hecho de que las propiedades mecánicas de la banda en la cubeta no son conocidas debido a la elevada temperatura y debido al hecho de que el doblado y desdoblado ocurre en el dominio elastoplástico, que depende a su vez de la tensión en la banda aplicada localmente;

- la acción correcta que debe implementarse in situ es difícil de encontrar operativamente porque, aunque los valores A y B de la ecuación (1) pueden corregirse fácilmente, la corrección adecuada para compensar el arco transversal resulta difícil debido al hecho de que la forma real de la banda habitualmente es compleja y no puede modelizarse con precisión mediante una simple función polinómica de segundo grado. Finalmente, habitualmente in situ no se dispone de ningún dispositivo para corregir directamente la forma de la banda en las boquillas por separado para el 3° y 4° orden de la ecuación (1).

Existen muchos sistemas correctores de la técnica anterior, pero utilizan el indicador de recubrimiento en línea situado aproximadamente a 120 m después de los chorros de aire o la medición y control de la posición de la banda a una distancia próxima a los chorros de aire. Dicho método adolece de la desventaja de que no proporciona la distancia exacta entre boquillas y banda en la ubicación de las boquillas, ya que es conocido que la forma de la banda sigue cambiando desde el momento que sale de la cubeta.

El documento n.° WO 2018/150585 A1 da a conocer un dispositivo de corrección de la curvatura de la lámina que utiliza el magnetismo para corregir la curvatura de lámina de una lámina de acero S que se está desplazando, en el que dicho dispositivo de corrección de curvatura de lámina comprende: una pluralidad de electroimanes que están alineados en la dirección de la anchura de lámina de la lámina de acero S y que están orientados de manera que la lámina de acero S queda interpuesta en la dirección de grosor de la lámina; mecanismos de desplazamiento que pueden mover los electroimanes respecto a la lámina de acero S, y una unidad de control que controla la actividad de los mecanismos de desplazamiento basándose en los valores de la corriente que fluye en los electroimanes.

En N. GUELTON y col., “ Cross coating weight control by electromagnetic strip stabilization at the continuous galvanizing line of ArcelorMittal Florange” , Metallurgical and Materials Transaction B - Springer (2016) 47:2666-2680, el sistema de control del peso de recubrimiento ya existente, tiene éxito en la eliminación de tanto los errores medios como de oblicuidad durante el recubrimiento, pero no es capaz de hacer nada respecto a los errores de arco transversal del recubrimiento y, por lo tanto, se ha actualizado con una función de corrección de planicidad que aprovecha la posibilidad de control del estabilizador electromagnético. El principio básico es dividir, para cada escaneo del indicador, el perfil transversal del peso de recubrimiento de las caras superior e inferior en dos componentes: lineal y no lineal, respectivamente. El componente lineal se utiliza para corregir el error de oblicuidad mediante realineación de los chorros respecto a la banda, mientras que el componente no lineal se utiliza para distorsionar la banda en el estabilizador de manera que esta se mantenga plana entre los chorros.

En M. DUBOIS and J. CALLEGARI, “ Methodology to Quantify Objectively the Coating Weight Uniformity” , Iron & Steel Technology, AIST.org, febrero de 2017, se propone una metodología estándar fácil de implementar a fin de calcular no solo la desviación estándar para cada cara, sino también cantidades relacionadas con la forma de labanda, el ajuste de las boquillas y otros parámetros de proceso y del producto.

Objetivos de la invención

El objetivo de la presente invención es reducir las variaciones de la distancia entre boquillas y banda a lo largo de la anchura de la misma a partir de la corrección por medios adecuados de estas variaciones de la distancia debidas a una forma imperfecta de la banda y a las vibraciones, y proporcionar, además, un método industrial para mejorar la uniformidad del peso del recubrimiento en instalaciones de galvanización por inmersión en caliente.

Asimismo, la invención tiene el objetivo de proporcionar una metodología para controlar los parámetros operativos a fin de alcanzar una banda plana en las boquillas de barrido.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a un método para controlar y optimizar la uniformidad transversal del grosor de recubrimiento en por lo menos una cara de una banda metálica móvil en una instalación industrial de galvanización, en el que dicho recubrimiento se deposita mediante recubrimiento por inmersión en caliente en una cubeta que contiene un baño de metal líquido, en el que dicho recubrimiento por inmersión en caliente comprende, como mínimo, las etapas siguientes:

- calentar el sustrato de banda metálica hasta una temperatura superior a la temperatura de la cubeta;

- pasar la banda metálica por el baño envolviéndolo en torno a por lo menos un primer rodillo deflector o rodillo sumergido, seguido de por lo menos un segundo rodillo deflector, en el que dicho segundo rodillo deflector está destinado a mejorar la planicidad de la banda;

- barrer el grosor en exceso de recubrimiento arrastrado por la banda móvil en una o ambas caras de la banda por boquillas de barrido que soplan un gas sobre la banda recubierta en la salida del baño de metal líquido; - en el caso de que dicho equipo adicional se encuentre disponible en la instalación, pasar la banda metálica por un sistema accionador sin contacto ubicado después de las boquillas, en el que dicho sistema accionador sin contacto puede ejercer una fuerza sobre la banda móvil para modificar la posición y/o forma de la misma;

en el que dicho método comprende, como mínimo, las etapas siguientes:

- medir el perfil de distancias real entre las boquillas y la banda a lo largo de la dirección transversal respecto a la dirección de desplazamiento de la banda y en la proximidad a las boquillas, de manera que se obtenga una curva de perfil de distancias de boquilla a banda real;

- utilizar un ordenador, que calcule una primera corrección de la curva de perfil de distancias de boquilla a banda basándose en el cálculo de la pendiente media, es decir, una línea recta de regresión lineal de 1 ° orden de la curva de perfil de distancias entre boquilla y banda, destinada a a aplicar dicha primera corrección para considerar la oblicuidad de las boquillas y para fijar las boquillas en paralelo a la banda metálica, y

- calcular una segunda corrección de la primera curva corregida de perfil de distancias entre boquilla y banda mediante la resta a dicha curva de una línea cuadrática de regresión lineal de 2° orden, en donde el resultado es una segunda curva de perfil corregida de distancias entre boquilla y banda, destinada a aplicar dicha segunda corrección en el segundo rodillo o rodillos defelctores en la cubeta para compensar el arco transversal;

- actuar sobre la posición de las boquillas y la forma transversal de la banda metálica mediante la transposición física a la instalación industrial de galvanización de la primera y segunda correcciones calculadas, como primera y segunda correcciones físicas correspondientes, mediante modificación en primer lugar de la posición de las boquillas y, en segundo lugar, de la forma de la banda metálica, respectivamente, de manera que se obtenga una banda metálica recubierta de posición y forma físicamente corregidas;

- en el caso de que dicho equipo adicional se encuentre disponible, actuar adicionalmente sobre la banda metálica recubierta de posición y forma físicamente corregidas, mediante la utilización del sistema accionador sin contacto, como tercera corrección física, de manera que se obtenga una banda metálica recubierta con una planicidad optimizada.

Según realizaciones preferentes, el método comprende, además, por lo menos una de las características siguientes, o una combinación adecuada de varias de dichas características:

- la primera, segunda y tercera correcciones físicas se llevan a cabo etapa a etapa y secuencialmente;

- la primera y segunda correcciones físicas son llevadas a cabo manualmente por un operario o son controladas automáticamente por un procedimiento de control de accionador;

- el sistema accionador sin contacto es un sistema accionador magnético;

- el perfil real de distancias entre boquillas y banda es medido por un sistema de sensores sin contacto; - el sistema de sensores sin contacto es un cabezal óptico que comprende uno o más láseres y cámaras; - la etapa de modificar físicamente la posición de las boquillas es una corrección de oblicuidad de las boquillas; - la etapa de modificación física de la forma de la banda metálica comprende modificar la posición del segundo rodillo deflector en la cubeta, de manera que se reduzca el arco transversal de la banda metálica tras pasar el rodillo sumergido en el baño de inmersión en caliente;

- en el caso de que únicamente haya un segundo rodillo deflector, la etapa de modificar físicamente la forma de la banda metálica comprende modificar la posición del rodillo sumergido o del segundo rodillo deflector en la cubeta, en donde el otro rodillo es estacionario, con el fin de modificar la posición del rodillo sumergido respecto al segundo rodillo deflector; - en la tercera corrección física, el sistema accionador sin contacto se acciona para finalizar la corrección de la posición y forma de la banda en proximidad a las ubicaciones de las boquillas a fin de alcanzar una desviación estándar del perfil corregido de la distancia real con respecto a la planicidad perfecta próxima a cero;

- la tercera corrección física es llevada a cabo por el sistema accionador sin contacto con respecto a la segunda curva de perfil corregida de distancia entre boquillas y banda ajustada mediante una regresión lineal de 4 ° orden o de orden superior;

- la tercera corrección física llevada a cabo utilizando el sistema accionador sin contacto es llevada a cabo manualmente o es controlada automáticamente por un proceso de control;

- el perfil real de distancias entre boquillas y banda es medido por el sistema de sensores sin contacto a menos de 100-150 mm de la zona de barrido, en el que el sistema accionador sin contacto está situado entre 0,5 y 5 m de la zona de barrido;

- el recubrimiento de inmersión en caliente comprende, además, después de la etapa de calentamiento del sustrato de la banda metálica hasta una temperatura superior a la temperatura de la cubeta, una etapa de enfriamiento de la banda hasta una temperatura controlada antes de entrar en la cubeta;

- el método se aplica para controlar y optimizar la uniformidad transversal del grosor de recubrimiento en el caso de una banda de acero recubierta por inmersión en un baño de cinc, aluminio, magnesio o cualquier mezcla de los mismos, posiblemente con elementos adicionales seleccionados del grupo que consiste en Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr y Bi, en el que el contenido de los mismos es inferior a 1 % del peso total de la composición. Breve descripción de los dibujos

La fig. 1 representa esquemáticamente una instalación de galvanización por inmersión en caliente según la técnica anterior y que está provisto de un cabezal óptico de medición de distancias.

Las figs. 2A y 2B representan esquemáticamente la banda metálica circundada por barras de boquillas de barrido, paralelas y oblicuas, respectivamente.

La fig. 3 representa un ejemplo del gráfico de distancias entre boquillas y banda según la posición transversal respecto al centro de la banda metálica (posiblemente ajustado con una curva polinómica de 4° orden).

La fig. 4 representa una realización del dispositivo de medición de distancias que muestra la reflexión del haz láser sobre el soporte de los chorros de barrido y sobre la banda metálica brillante, respectivamente.

Las figs. 5A y 5B representan esquemáticamente dos realizaciones respectivas para la instalación de las cámaras de medición de distancais en un soporte/carcasa de boquillas de barrido real.

La fig. 6 representa un ejemplo del gráfico de distancias entre boquillas y banda según la posición transversal respecto al centro de la banda metálica según las mediciones (cruces) y según ajuste o interpolación (línea continua).

La fig. 7 muestra una regresión de primer orden (línea recta) de los datos de la fig. 6 que proporciona la oblicuidad (línea de puntos).

La fig. 8 muestra la corrección de la curva de la fig. 6 para oblicuidad según los cálculos en la fig. 7 (línea continua) y la regresión de segundo orden de dicha curva corregida (línea de puntos).

La fig. 9 muestra la corrección de la curva de la fig. 8 para el término de segundo orden que representa el arco transversal de la banda (línea continua). La línea de puntos horizontal representaría la planicidad perfecta de la banda en el caso de que no hubiese uno o más términos polinómicos de orden superior en la forma de la banda. La fig. 10 representa el caso en que los términos polinómicos de orden superior de la curva de la fig. 8 se han corregido globalmente mediante la utilización de 5 accionadores magnéticos dispuestos equidistantemente en la anchura de la banda.

Descripción de realizaciones preferentes de la invención

La presente invención se refiere a la medición de la distancia real entre boquillas y banda en la anchura completa de la misma en combinación con una estrategia para llevar a cabo varias correcciones de la posición de las boquillas, sobre la geometría de los rodillos de la cubeta y ventajosamente mediante la utilización de accionadores sin contacto tal como accionadores electromagnéticos preferentemente ubicados entre 0,5 y 2 metros de los chorros de aire a fin de corregir adicionalmente la planicidad de la banda.

En particular, la presente invención es la combinación de los elementos siguientes.

En primer lugar, se proporciona uno o más dispositivos de medición para medir la distancia entre boquillas y la banda a lo largo de toda la anchura de la banda en una o dos caras de la banda de acero (ver la figura 3). El dispositivo de medición preferentemente es óptico y utiliza varias cámaras que permiten observar la anchura completa de la banda. La imagen o imágenes recogidas en continuo en la línea se procesan para extraer el perfil completo de la banda de las distancias entre boquillas y la banda. Mediante la utilización de medios ópticos de medición, tales como cámaras, resulta posible ventajosamente medir la distancia entre boquilla y banda a menos de 100-150 mm de la línea de barrido y permite evitar mediciones que posiblemente se encuentran dentro de la zona del accionador electromagnético.

Los dos perfiles en la figura 3 son simétricos, tal como se observan desde la primera y segunda barras de boquillas, 5, 6, respectivamente.

Opcionalmente, puede llevarse a cabo un ajuste de los puntos de medición de las distancias entre boquillas y la banda, en donde dichos puntos están relacionados con la forma de la banda, preferentemente mediante la utilización del método de regresión polinómica de 4° orden anteriormente mencionado. Las correcciones físicas necesarias que deben aplicarse en la banda móvil con el fin de restaurar una forma plana de la banda se describen a continuación.

Se propone una primera corrección al operario o, alternativamente, se lleva a cabo automáticamente, a fin de considerar la oblicuidad de las boquillas (término B en la ecuación (1); ver las figuras 2A y 2B), lo que da como resultado su situación en paralelo a la banda metálica (utilización de un primer accionador).

Además, secuencialmente, se propone una segunda corrección, al operador o alternativamente se lleva a cabo automáticamente, en el rodillo o rodillos sumergidos menores en la cubeta a fin de compensar el arco transversal. En la práctica lo anterior significa que el ajuste de la posición del rodillo o rodillos pequeños se lleva a cabo hasta que el arco transversal medido medio, o término C en la ecuación (1), es próximo a cero (utilización de un segundo accionador).

En el momento en que la banda sale de la cubeta, pasa por el par de chorros de aire 5, 6, y finalmente en una caja de accionadores que pueden aplicar fuerzas sin contacto sobre la banda móvil. Dichos accionadores preferentemente son electroimanes (ver posteriormente), debido a su bien conocido rendimiento en este tipo de aplicaciones (utilización de un tercer accionador).

De esta manera, se aplica el impulso final bajo la forma de una caja de accionadores sin contacto que comprende un sistema magnético, ubicado sobre las boquillas o par de chorros de aire en una posición distal respecto a la banda, habitualmente a una distancia de entre 500 mm y 5 metros, aunque preferentemente de entre 500 mm y 2 metros. Dicho dispositivo comprende varios accionadores electromagnéticos ubicados en toda la banda y se utiliza con el fin de finalizar la corrección de la forma de la banda para alcanzar una forma de la banda con una planicidad idealmente próxima a la planicidad perfecta delante de las boquillas de barrido. Se lleva a cabo una metodología para impulsar por separado cada uno de los accionadores electromagnéticos en la dirección transversal con el fin de modificar la fuerza local que actúa sobre la banda y, además, para alcanzar una ubición definida de la banda en las localizaciones de las boquillas, con independencia de la ubicación de la banda entre los imanes.

Según algunas realizaciones, un sistema óptico que comprende una o más cámaras 8 se ubica para observar, transversalmente a la dirección de desplazamiento de la banda, tanto las boquillas 5, 6, como la línea de barrido, tal como se muestra esquemáticamente en las figuras 1 y 4. Las cámaras 8 pueden instalarse en los dispositivos que soportan los chorros de aire de barrido 15, 16, respectivamente, por ejemplo tal como se muestra en las figuras 5A y 5B, o incluso en un soporte separado, con la condición de que las cámaras 8 puedan medir convenientemente la distancia entre boquillas y banda. Las cámaras 8 preferentemente se instalan entre las boquillas individuales, tal como se muestra en las figuras 5A y 5B también, y por ejemplo, a una distancia de hasta 2 metros sobre las boquillas, aunque más preferentemente un metro aproximadamente sobre las boquillas. La línea de barrido puede identificarse fácilmente en la banda metálica, por ejemplo mediante procesamiento de la imagen obtenida por el dispositivo óptico que incluye las cámaras, con el fin de identificar la variación de brillo de la banda, ya que es conocido que la superficie de la banda entre la cubeta y las boquillas es bastante apagada debido a la turbulencia del líquido, mientras que la superficie de la banda se vuelve brillante en la ubicación en que se ha ajustado el grosor del recubrimiento. Otro método utilizable podría ser la observación de la reflexión de una línea de láser proyectada sobre la superficie barrida, tal como se indica en, por ejemplo, la patente n.° EP 1.421.330 (ver la figura 4). Gracias a una calibración puede ser posible conocer la posición real 11 en mm del detector o cámara correspondiente a una primera reflexión del haz láser. El haz láser se refleja adicionalmente en la posición 12 en la banda, lo que proporciona la posición real de la imagen virtual 13 en el plano horizontal de la primera reflexión. La ordenada del punto en la banda que ha producido una imagen dada corresponde al punto medio de las ordenadas de las dos imágenes (ver la figura 4).

Según algunas realizaciones, el número de cámaras 8 utilizadas dependerá de la distancia entre sus ubicaciones y el labio de la boquilla, así como de la anchura de la banda. Un número habitual serán 2 cámaras para una anchura de la banda de 1000 mm en el caso de que las cámaras se ubiquen a aproximadamente un metro de la línea de barrido. La selección adecuada del número de cámara, sin embargo, es una cuestión de identificación caso por caso en relación con el diseño particular y el espacio disponible.

Las cámaras pueden instalarse en cada cara de la banda, aunque ello no es necesario. Según algunas realizaciones, las cámaras se instalan solo en una cara de la banda. En este caso, la distancia de banda a boquillas en la otra cara se obtiene mediante el cálculo de la diferencia entre distancias entre boquillas y la suma de las distancias de banda a boquillas en la cara con cámaras y el grosor de la banda.

Según otras realizaciones, pueden utilizarse algunos dispositivos de calibración en las boquillas, o alternativamente, un procedimiento de calibración en el taller de mantenimiento, con el fin de poder obtener la distancia exacta en milímetros de boquilla a banda basándose en las imágenes captadas por las cámaras.

Una vez se han obtenido las mediciones completas de las distancias transversales de boquillas a banda en una o dos caras de la misma, se lleva a cabo un tratamiento matemático para descomponer el perfil en términos separados, idealmente de acuerdo con los cuatro términos polinómicos de la ecuación (1). Por ejemplo, la figura 6 muestra un perfil habitual de distancias transversales realmente medidas. Evidentemente tiene el aspecto de un caso muy malo que se obtiene en el caso de que los operarios no sean muy sensibles a la uniformidad del peso del recubrimiento. Las cruces 14 en la figura 6 representan, por ejemplo, la distancia entre boquillas y banda medida realmente en posiciones conocidas o determinadas. En el caso de que se disponga de un número insuficiente de puntos de medición (cruces 14), puede obtenerse la línea continua 17 por ejemplo mediante ajuste matemático o mediante interpolación.

La primera etapa del procedimiento de corrección según la invención consiste en eliminar la oblicuidad del perfil de distancias anteriormente mencionado. Con ese fin se calcula la pendiente media del perfil de distancias, llevando a cabo una regresión lineal con una línea recta (ver la figura 7; la pendiente media es la línea de puntos 18). En el ejemplo, anteriormente, se obtiene una oblicuidad o pendiente media de 0,36 mm/metro.

A continuación, se aplica la primera corrección en la instalación, basándose en la pendiente calculada que se ha mencionado anteriormente, sea manualmente por parte del operario que corrige la oblicuidad de la banda con respecto a la posición de las boquillas de barrido, o automáticamente (ver la figura 8; distancia corregida como línea continua 19).

Además, se lleva a cabo un ajuste de regresión con una curva componente de segundo orden (ver la figura 8; el componente de segundo orden es la línea de puntos 20).

Con el fin de eliminar físicamente dicho término de segundo orden, el rodillo o rodillos correctores de la cubeta que actúan como segundo accionador se ajustan para corregir y posiblemente eliminar el 2° orden del perfil (ver la figura 9; la distancia corregida es la línea continua 21).

Con el fin de eliminar idealmente las contribuciones polinómicas de tercer y cuarto grado al perfil de distancias, el accionador sin contacto localizado después de las boquillas se utiliza para modificar la posición de la banda transversalmente (es decir, en ubicaciones transversales específicas). En el ejemplo mostrado en la figura 10, se utiliza un accionador sin contacto con cinco (electro)imanes 22 para una anchura de la banda y forma de la distancias entre boquillas y banda habituales.

Considerando que el perfil en este caso se observa desde la cara frontal de la cubeta (cada imán está destinado a atraer la banda) y que la cara frontal de la banda también es la cara frontal de la cubeta:

- el imán M1 se ubica en la cara frontal de la banda y atraerá la banda con intensidad creciente (respecto a la media), reduciendo la distancia entre boquillas y banda en la cara frontal;

- el imán M2 se ubica en la cara posterior de la banda y atraerá la banda con poca intensidad, incrementando la distancia entre boquillas y banda en la cara frontal;

- el imán M3 se ubica en la cara posterior de la banda y atraerá la banda con mayor intensidad (en comparación con M2), incrementando la distancia entre boquillas y banda en la cara frontal;

- el imán M4 se ubica en la cara frontal de la banda y atraerá la banda en la cara frontal, reduciendo la distancia entre boquillas y banda en la cara frontal;

- el imán M5 se ubica en la cara posterior de la banda y atraerá furetemente la banda, incrementando la distancia entre boquillas y banda en la cara frontal.

Obsérvese que la posición de los imanes en la cara frontal o en la cara posterior de la banda es, en el presente ejemplo, puramente arbitraria y cualquier otra posición de los imanes diferente de la proporcionada en el presente ejemplo también se encuentra comprendida dentro del alcance de la presente invención.

Preferentemente, en cada punto de medición, hay imanes montados en oposición correspondientes a las dos caras, aunque solo un imán es activo.

Tras la acción adecuada de los cinco accionadores magnéticos, se optimiza la distancia entre boquillas y banda, e idealmente es constante a lo largo de la anchura de la banda (ver la línea horizontal de puntos en la figura 10). La fuerza de los electroimanes (y, por lo tanto, la intensidad de corriente enviada) se basa en la posición medida real de la banda. Lo anterior significa que el sistema óptico de detección en primer lugar debe medir la distancia real entre boquillas y banda para corregir el perfil de distancias de un modo escalonado.

Puede ocurrir que la acción optimizada en la banda no pueda conducir a una planicidad total o perfecta al final del procedimiento. Los mejores resultados obtenidos por el sistema de la invención se obtendrían solo en el caso de que la geometría de los rodillos en la cubeta fuese perfecta y en el caso de que el operario fijase los parámetros correctos para el barrido. Lo anterior explica por qué la optimización de la corrección durante las etapas 1 y 2 sobre la oblicuidad y la posición de los rodillos, respectivamente, es una prioridad antes de que puedan utilizarse posiblemente los imanes para una corrección adicional.

Lista de números de referencia

1 Cubeta de metal líquido

2 Banda móvil

3 Rodillo sumergido

4 Rodillo o rodillos deflectores

5 Primera barra de boquillas de barrido

6 Segunda barra de boquillas de barrido

7 Horno de recocido de reducción

8 Cabezal óptico con fuente láser y cámara (o cualquier sensor/detector óptico)

9,10 Distancias entre boquillas y banda (vistas desde la barra de boquillas 5 o 6, resp.)

11 Primer punto de reflexión de láser (en carcasa de boquilla de barrido)

12 Segundo punto de reflexión de láser (en banda móvil brillante)

13 Punto virtual correspondiente al segundo punto de reflexión

14 Puntos de medición de distancia entre boquillas y banda

15, 16 Carcasa de boquilla de barrido (tubería de alimentación)

17 Ajuste de distancia entre boquilla y banda (regresión de 4° orden)

18 Regresión de primer orden

19 Curva de distancias corregida para oblicuidad

20 Regresión de segundo orden

21 Curva de distancias corregidas para defectos de forma de segundo orden (arco transversal)

22 Accionadores electromagnéticos

23 Curva final de distancias corregida por accionadores electromagnéticos

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Método para controlar y optimizar la uniformidad transversal del grosor de recubrimiento en por lo menos una cara de una banda metálica móvil (2) en una instalación industrial de galvanización, en el que dicho recubrimiento se deposita mediante recubrimiento por inmersión en caliente en una cubeta (1) que contiene un baño de metal líquido, en el que dicho recubrimiento por inmersión en caliente comprende, como mínimo, las etapas siguientes:

- calentar el sustrato de banda metálica (2) hasta una temperatura superior a la temperatura de la cubeta (1);

- pasar la banda metálica (2) por el baño envolviéndola en torno a por lo menos un primer rodillo deflector o rodillo sumergido (3), seguido de por lo menos un segundo rodillo deflector (4), en el que dicho segundo rodillo deflector (4) está destinado a mejorar la planicidad de la banda;

- barrer el grosor en exceso de recubrimiento arrastrado por la banda móvil (2) en una o ambas caras de la banda (2) por boquillas de barrido (5, 6) que soplan un gas sobre la banda recubierta en la salida del baño de metal líquido;

- en el caso de que dicho equipo adicional se encuentre disponible en la instalación, pasar la banda metálica por un sistema accionador sin contacto (22) ubicado después de las boquillas (5, 6), en el que dicho sistema accionador sin contacto (22) puede ejercer una fuerza sobre la banda móvil para modificar la posición y/o forma de la misma;

en el que dicho método comprende, como mínimo, las etapas siguientes:

- medir el perfil de distancias real entre las boquillas (5, 6) y la banda (2) a lo largo de la dirección transversal respecto a la dirección de desplazamiento de la banda y en la proximidad a las boquillas (5, 6), de manera que se obtenga una curva de perfil de distancias de boquilla a banda real (14, 17); - utilizar un ordenador, que calcule una primera corrección de la curva de perfil de distancias entre boquillas y banda (14, 17) basándose en el cálculo de la pendiente media, es decir, una línea recta de regresión lineal de 1 ° orden (18) de la curva de perfil de distancias entre boquillas y banda (14, 17), destinada a a aplicar dicha primera corrección para considerar la oblicuidad de las boquillas y para fijar las boquillas en paralelo a la banda metálica, y

- calcular una segunda corrección de la primera curva corregida de perfil de distancias entre boquillas y banda (19) mediante la resta a dicha curva de una línea cuadrática de regresión lineal de 2° orden (20), en donde el resultado es una segunda curva de perfil corregida de distancias entre boquillas y banda (21), destinada a aplicar dicha segunda corrección en el segundo rodillo o rodillos deflectores (4) en la cubeta (1) para compensar el arco transversal;

- actuar sobre la posición de las boquillas y la forma transversal de la banda metálica mediante la transposición física a la instalación industrial de galvanización de la primera y segunda correcciones calculadas, como primera y segunda correcciones físicas correspondientes, mediante modificación en primer lugar de la posición de las boquillas (5, 6) y, en segundo lugar, de la forma de la banda metálica (2), respectivamente, de manera que se obtenga una banda metálica recubierta de posición y forma físicamente corregidas;

- en el caso de que dicho equipo adicional se encuentre disponible, actuar adicionalmente sobre la banda metálica recubierta de posición y forma físicamente corregidas, mediante la utilización del sistema accionador sin contacto (22), como tercera corrección física, de manera que se obtenga una banda metálica recubierta (2) con una planicidad optimizada.

2. Método según la reivindicación 1, en donde la primera, segunda y tercera correcciones físicas se llevan a cabo etapa a etapa y secuencialmente.

3. Método según la reivindicación 1, en donde la primera y segunda correcciones físicas son llevadas a cabo manualmente por un operario o son controladas automáticamente por un procedimiento de control de accionador.

4. Método según la reivindicación 1, en donde el sistema accionador sin contacto (22) es un sistema accionador magnético.

5. Método según la reivindicación 1, en donde el perfil real de distancias entre boquillas y banda (14) se mide mediante un sistema de sensores sin contacto.

6. Método según la reivindicación 5, en donde el sistema de sensores sin contacto es un cabezal óptico (8) que comprende uno o más láseres y cámaras.

7. Método según la reivindicación 1, en donde la etapa de modificar físicamente la posición de las boquillas (5, 6) es una corrección de oblicuidad de las boquillas.

8. Método según la reivindicación 1, en donde la etapa de modificación física de la forma de la banda metálica (2) comprende modificar la posición del segundo rodillo deflector (4) en la cubeta (1), de manera que se reduzca el arco transversal de la banda metálica (2) tras pasar el rodillo sumergido (3) en el baño de inmersión en caliente.

9. Método según la reivindicación 8, en el caso de que únicamente haya un segundo rodillo deflector (4), la etapa de modificar físicamente la forma de la banda metálica (2) comprende modificar la posición del rodillo sumergido (3) o del segundo rodillo deflector (4) en la cubeta, en donde el otro rodillo es estacionario, con el fin de modificar la posición del rodillo sumergido (3) respecto al segundo rodillo deflector (4).

10. Método según la reivindicación 1, en donde, en la tercera corrección física, el sistema accionador sin contacto (22) se acciona para finalizar la corrección de la posición y forma de la banda en proximidad a las ubicaciones de las boquillas a fin de alcanzar una desviación estándar del perfil corregido de la distancia real con respecto a la planicidad perfecta próxima a cero.

11. Método según la reivindicación 10, en donde la tercera corrección física es llevada a cabo por el sistema accionador sin contacto (22) con respecto a la segunda curva de perfil corregida de distancia entre boquillas y banda (21) ajustada mediante una regresión lineal de 4° orden o de orden superior.

12. Método según la reivindicación 1, en donde la tercera corrección física llevada a cabo mediante la utilización del sistema accionador sin contacto (22) es llevada a cabo manualmente o es controlada automáticamente por un proceso de control.

13. Método según la reivindicación 5, en donde el perfil real de distancias entre boquillas y banda (14) es medido por el sistema de sensores sin contacto a menos de 100-150 mm de la zona de barrido, en donde el sistema accionador sin contacto (22) está situado entre 0,5 y 5 m de la zona de barrido.

14. Método según la reivindicación 1, en donde el recubrimiento de inmersión en caliente comprende, además, después de la etapa de calentamiento del sustrato de la banda metálica hasta una temperatura superior a la temperatura de la cubeta, una etapa de enfriamiento de la banda hasta una temperatura controlada antes de entrar en la cubeta.

15. Método según la reivindicación 1, en donde el método se aplica para controlar y optimizar la uniformidad transversal del grosor de recubrimiento en el caso de una banda de acero recubierta por inmersión en un baño de cinc, aluminio, magnesio o cualquier mezcla de los mismos, posiblemente con elementos adicionales seleccionados del grupo que consiste en Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr y Bi, en el que el contenido de los mismos es inferior a 1 % del peso total de la composición.