Procedimiento de galvanización por inmersión de una banda de acero.

Procedido de galvanización por inmersión de una banda (1) de acero laminada en desplazamiento continuo, para lo que la banda es sumergida en una cuba de revestimiento

(2) que contiene un baño de mezcla líquida (5) de metal, como el zinc y el aluminio, que se deposita sobre la banda que esta en circulación permanente entre dicha cuba de revestimiento y un dispositivo de preparación (7), en el que la temperatura de la mezcla líquida esta voluntariamente bajada con el fin de disminuir un umbral de solubilidad del hierro y suficientemente elevada para activar, en dicho dispositivo de preparación, una fusión de por lo menos un lingote Zn-Al (8) en cantidad necesaria para compensar la mezcla líquida consumida por depósito sobre la banda,

dicho procedimiento consta de las etapas siguientes:

- determinar una primera potencia (PB) proporcionada por la banda de acero que entra a una primera temperatura (T1) en el baño de la mezcla líquida de la cuba de revestimiento, dicho baño esta él mismo estabilizado a una segunda temperatura predeterminada (T2) inferior a la primera temperatura (T1),

- determinar la segunda potencia (PZ) necesaria para llevar la mezcla líquida a la segunda temperatura predeterminada (T2) y comparar esta segunda potencia con la primera potencia (PB) aportada por la banda,

- si la primera potencia (PB) es superior a la segunda potencia (PZ), atribuir una consigna de disminución a la primera temperatura (T1) de la banda,

- si la primera potencia (PB) es inferior o igual a la segunda potencia (PZ), determinar una energía necesaria para la fusión continua, en el dispositivo de preparación, del lingote (8) en cantidad necesaria para compensar la mezcla líquida consumida por el depósito sobre la banda,

- ajustar un caudal de circulación (Q2) de la mezcla líquida entre la cuba de revestimiento y el dispositivo de preparación con el fin de aportar la energía necesaria para la fusión continua del lingote (8) manteniendo la temperatura de la mezcla líquida en el dispositivo de preparación a una tercera temperatura predeterminada (T3) inferior a la segunda temperatura predeterminada (T2),

- ajustar una cuarta temperatura (T4) de la mezcla líquida a la salida (9) del dispositivo de preparación con el fin de aportar un complemento de potencia (ΔP ≥ PZ - PB) necesario para un equilibrio térmico entre dicha salida y una entrada de alimentación (12) de la cuba de revestimiento, dicha entrada fue alimentada por la salida (9).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/000163.

Solicitante: SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 51 RUE SIBERT 42403 SAINT CHAMOND FRANCIA.

Inventor/es: BARJON,STÉPHANE, GRENIER,BENJAMIN, D\'HALLUIN,ARNAUD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > C23C2/00 (Procesos de baño o inmersión en caliente para aplicar el material de revestimiento en estado fundido sin modificar la forma del objeto sumergido; Sus aparatos)

PDF original: ES-2529697_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de galvanización por inmersión de una banda de acero La presente invención concierne a un procedimiento de galvanización por inmersión de una banda de acero según el preámbulo de la reivindicación 1.

La galvanización por inmersión de bandas de acero laminado que se desplazan continuamente, es una técnica conocida que contiene esencialmente dos variantes, en una la banda sale de un horno de galvanización, desciende oblicuamente a un baño de metal líquido que contiene por lo menos un metal adaptado a la galvanización como pueden ser el zinc o el aluminio y se encuentra después en deflexión verticalmente y hacia arriba por un rodillo sumergido en dicho baño de metal líquido. La otra variante consiste en la deflexión de la banda verticalmente y hacia arriba a su salida del horno y hacerla después desplazar en un canal vertical que contiene zinc líquido sustentado magnéticamente. El baño de metal líquido es una aleación de zinc con proporciones variables de aluminio o de magnesio o de manganeso. Por razones de claridad aquí sólo será descrito el caso de una aleación de zinc y de aluminio.

En ambos casos, la operación tiene por objeto crear en la superficie de la banda de acero un depósito continuo y adherente de una mezcla líquida de zinc y de aluminio en el cual se desplaza dicha banda. Los expertos en la materia conocen la cinética de formación de este depósito, ya que ha sido objeto de numerosas publicaciones entre las cuales está " Modelling of galvanizing reactions " de Giorgi y otros, en " La Revue de Métallurgie â?" CIT " de octubre de 2004. Esta documentación establece que al contacto con la mezcla líquida se produce una disolución de hierro procedente de la banda de acero que, por una parte, participa en la formación, sobre la superficie de la banda, de una capa de combinación de aproximadamente 0, 1 μ de compuesto Fe2AI5Znx y, por otra parte, difunde hacia el baño de mezcla líquida tanto que la capa de Fe2Al5Znx no se forma de manera continua. La capa de Fe2Al5Znx sirve de soporte a la capa final protectora de zinc aunque el hierro disuelto va a contribuir a formar en la mezcla líquida los precipitados de compuestos de hierro Fe, de aluminio Al y de zinc Zn denominados " matas " o " dross " (escoria) . Estos precipitados bajo la forma de partículas de algunos micrones hasta algunas decenas de micrón, pueden causar sobre la banda revestida (galvanizada) los defectos de apariencia que pueden ser redhibitorios, en particular cuando se trata de bandas de chapas destinadas a formar partes aparentes de las carrocerías de los automóviles. Los especialistas en siderurgia han dedicado muchos esfuerzos con el fin de limitar o de eliminar el dross de los baños de galvanización. El fenómeno de formación del dross es conocido por los expertos en la materia a través, por ejemplo, de publicaciones como " Numerical simulation of the rate of dross formation in continuous galvanizing baths " de Ajersch y otros. Según la temperatura de un baño de zinc líquido y su contenido de aluminio, la cantidad de hierro capaz de ser disuelta varía en límites bastante amplios. Cuando el contenido en hierro sobrepasa el límite de solubilidad, se vuelve posible la nucleación y el engrosamiento de los compuestos definidos Fe-Al-Zn. En los procedimientos habituales de galvanización en continuo, un baño de revestimiento que contiene la mezcla líquida que hay que depositar sobre la banda siempre esta saturada de hierro, de lo que resulta que todo el hierro disuelto a partir de la banda y difundido en la mezcla líquida se encuentra en seguida disponible para la creación in situ de dross.

Entre los medios contemplados para intentar controlar el dross o, por lo menos, reducir su cantidad en la cuba de revestimiento, desde hace tiempo se puso en funcionamiento el desespumado manual de la superficie de la mezcla líquida. Este procedimiento, que con razón se considerada peligroso para los operadores, se ha proyectado mecanizar y después robotizar esta operación de desespumado como lo describe JP 2001-064760.

Otras técnicas diversas que proceden por desbordamiento, bombeo o eyección han sido contempladas con el fin de evacuar el dross formado en la cuba de revestimiento. Así, EP 1 070 765 describe una serie de variantes de una instalación de galvanización que contiene, además de la cuba de revestimiento, en la cual se forman el dross, una cuba auxiliar hacia la cual van a ser evacuado el dross.

De manera más elaborada, EP 0 429 351 describe un procedimiento y un dispositivo que pretenden organizar una circulación de la mezcla líquida entre una zona de revestimiento de la banda metálica y una zona de depuración del baño de galvanización que contiene zinc líquido, asegurar la separación del dross en la zona de depuración y después devolver hacia la zona de revestimiento la mezcla líquida " cuyo contenido en hierro es parecido o inferior al limite de solubilidad ". Sin embargo, si los principios físicos puestos en juego están bien descritos, este documento no da ninguna indicación que le permita al especialista ponerlos en práctica, en particular los de cómo controlar de manera simultánea un enfriamiento por un intercambiador de calor y un recalentamiento por inducción de la misma zona de depuración. Tampoco se da ninguna indicación sobre el medio de determinar un caudal de circulación del zinc líquido.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de galvanización por inmersión de una banda de acero en una mezcla líquida, para lo que esta térmicamente optimizado un circuito de circulación de la mezcla líquida.

Este procedimiento puede así ser puesto en funcionamiento a través del método propuesto en la reivindicación 1.

Con el fin de poder ilustrar más claramente los aspectos del procedimiento propuesto según la invención, de una instalación de galvanización por inmersión de una banda de acero en una mezcla líquida y una de sus variantes, que permiten la puesta en funcionamiento del procedimiento son presentadas con la ayuda de las figuras 1 y 2:

Figura 1 Diagrama esquemático de la instalación para implementar el procedimiento, Figura 2 Diagrama esquemático de una variante de la instalación para implementar el procedimiento.

La figura 1 muestra un diagrama esquemático de la instalación para la puesta en funcionamiento del procedimiento según la invención. Una banda de acero (1) se introduce en la instalación, preferentemente en desplazamiento continuo, oblicuamente en una cuba de revestimiento (2) a través de un conducto de conexión con un horno de galvanización (3) (no representado corriente arriba de la cuba de revestimiento) . La banda se desvía verticalmente por un rodillo (4) y atraviesa una mezcla líquida de revestimiento (5) contenida en dicha cuba de revestimiento. La deflexión de la banda se puede realizar por medio de un rodillo (4) horizontal que acompaña el desplazamiento de la banda. Un canal (6) permite la salida del exceso de mezcla líquida hacia un dispositivo de preparación (7) que consta de dos zonas, una primera zona (71) en la que se asegura la fusión de por lo menos un lingote de aleación Zn-Al (8) en cantidad necesaria para compensar la mezcla líquida consumida por el depósito sobre la banda en la cuba de revestimiento y durante las pérdidas inevitables (materiales) , y una segunda zona (72) secuencialmente yuxtapuesta a la primera zona y siguiendo una dirección de la vía de flujo de la mezcla líquida (cuba de revestimiento hacia la primera zona y después la segunda zona) . Estas dos zonas se pueden localizar en la misma cuba como se indicada en la figura 1 y después se separan por un dispositivo de separación (73) , como una pared abierta en su parte central o pueden estar constituidas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedido de galvanización por inmersión de una banda (1) de acero laminada en desplazamiento continuo, para lo que la banda es sumergida en una cuba de revestimiento (2) que contiene un baño de mezcla líquida (5) de metal, como el zinc y el aluminio, que se deposita sobre la banda que esta en circulación permanente entre dicha cuba de revestimiento y un dispositivo de preparación (7) , en el que la temperatura de la mezcla líquida esta voluntariamente bajada con el fin de disminuir un umbral de solubilidad del hierro y suficientemente elevada para activar, en dicho dispositivo de preparación, una fusión de por lo menos un lingote Zn-Al (8) en cantidad necesaria para compensar la mezcla líquida consumida por depósito sobre la banda, dicho procedimiento consta de las etapas siguientes:

- determinar una primera potencia (PB) proporcionada por la banda de acero que entra a una primera temperatura (T1) en el baño de la mezcla líquida de la cuba de revestimiento, dicho baño esta él mismo estabilizado a una segunda temperatura predeterminada (T2) inferior a la primera temperatura (T1) , -determinar la segunda potencia (PZ) necesaria para llevar la mezcla líquida a la segunda temperatura predeterminada (T2) y comparar esta segunda potencia con la primera potencia (PB) aportada por la banda, -si la primera potencia (PB) es superior a la segunda potencia (PZ) , atribuir una consigna de disminución a la primera temperatura (T1) de la banda, -si la primera potencia (PB) es inferior o igual a la segunda potencia (PZ) , determinar una energía necesaria para la fusión continua, en el dispositivo de preparación, del lingote (8) en cantidad necesaria para compensar la mezcla líquida consumida por el depósito sobre la banda, -ajustar un caudal de circulación (Q2) de la mezcla líquida entre la cuba de revestimiento y el dispositivo de preparación con el fin de aportar la energía necesaria para la fusión continua del lingote (8) manteniendo la temperatura de la mezcla líquida en el dispositivo de preparación a una tercera temperatura predeterminada (T3) inferior a la segunda temperatura predeterminada (T2) , -ajustar una cuarta temperatura (T4) de la mezcla líquida a la salida (9) del dispositivo de preparación con el fin de aportar un complemento de potencia (âP = PZ -PB) necesario para un equilibrio térmico entre dicha salida y una entrada de alimentación (12) de la cuba de revestimiento, dicha entrada fue alimentada por la salida (9) .

2. Procedido según la reivindicación 1, por el que por medio de una regulación de la segunda temperatura (T2) y del contenido perseguido de aluminio (Alv) , un umbral de solubilidad (SFe T2) del hierro a la segunda temperatura (T2) en la mezcla líquida de la cuba de revestimiento es controlado a un nivel tal que, teniendo en cuenta un caudal de disolución del hierro (QFe) esperado en la cuba de revestimiento, un contenido global en hierro (Fe2) se mantiene inferior al umbral de solubilidad del hierro (SFe T2) a la segunda temperatura (T2) .

3. Procedimiento según reivindicación 1 o 2, por el que la fusión continua de los lingotes es asegurada en un caudal total de fusión (Vm) de por lo menos dos lingotes.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, por el que un número variable (n) de lingotes es sumergido selectiva y simultáneamente en el baño de mezcla líquida, los lingotes tienen cada uno un diferente contenido en aluminio (Al1, Al2, ..., Aln) y por lo menos uno de los lingotes tiene un contenido en aluminio superior al contenido requerido (Alt) en el dispositivo de preparación.

5. Procedido según la reivindicación 4, por el que se controla individualmente una velocidad de inmersión (V1, V2, ..., Vn) de cada uno de los n lingotes, para ajustar el contenido de aluminio en el dispositivo de preparación al contenido requerido (Alt) manteniendo la velocidad total de fusión (Vm) requerida.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que se activa en el dispositivo de preparación un enfriamiento de la mezcla líquido de la segunda temperatura (T2) a la tercera temperatura (T3) con el fin de bajar el umbral de solubilidad del hierro y de localizar la formación de dross en dicho dispositivo de preparación.

7. Procedido según las reivindicaciones 3 a 6, por el que se efectúa un aislamiento entre los lingotes y se realiza según su respectivo contenido en aluminio, con el fin de separar los diferentes tipos de dross, en lo que los dross denominados " de superficie " que tienen un contenido fuerte de aluminio se forman preferentemente en la proximidad de los lingotes sumergidos que tienen un contenido fuerte de aluminio y los dross denominados " de

fondo " que tienen un contenido débil de aluminio se forman preferentemente en la proximidad de los lingotes sumergidos que tienen un contenido débil de aluminio.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que una frecuencia de renovación (Q2) de la mezcla líquida que entra en la cuba de revestimiento se regula bajo un contenido en hierro igual al umbral de solubilidad a la tercera temperatura (T3) con el fin de limitar un aumento del contenido en hierro disuelto por debajo del umbral de solubilidad a la segunda temperatura (T2) en la cuba de revestimiento.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que un bucle de regulación de la primera potencia (PB) , proporcionado por la banda, comprueba una aportación o una eliminación de potencia (âP) , que desemboca en un equilibrio tal que la primera potencia (PB) sea igual a la suma de la segunda potencia (PZ) y de la aportación o eliminación de potencia (âP) , tal como PB = PZ + âP, y conduce a una temperatura de banda consignada.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que el dispositivo de preparación esta dotado de medios regulados de recuperación y de evacuación de calorías asociados a un medio regulado de calentamiento por inducción, adaptados para modular la tercera temperatura (T3) en una zona de fusión de los lingotes y en un intervalo de temperatura, particularmente definido por +/-10 º C, de los valores próximos a un valor de temperatura consignado.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que la primera temperatura (T1) de la banda de acero a su entrada en la cuba de revestimiento esta comprendida entre 450 y 550 º C.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que la segunda temperatura (T2) de la mezcla líquida en la cuba de revestimiento esta comprendida entre 450 y 520 º C.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 o 12, por el que una diferencia de temperatura (âT1) entre la banda de acero y la mezcla líquida en la cuba de revestimiento se mantiene comprendida entre 0 y 50 º C.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, por el que la segunda temperatura (T2) de la mezcla líquida se mantiene en la cuba de revestimiento, idealmente con una precisión de +/-1 a 3 º C, a un valor (T1 -âT1) igual a la primera temperatura (T1) menos la diferencia de temperatura (âT1) entre la banda de acero y la mezcla líquida.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 o 12, por el que una disminución de la temperatura (âT2 = T2 -T3) entre la segunda y la tercera temperatura de la mezcla líquida en el dispositivo de preparación se mantiene al menos a 10 º C.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que el caudal de circulación (Q3) de la mezcla líquido que proviene de la cuba de revestimiento se mantiene comprendido entre 10 y 30 veces la cantidad de mezcla depositada sobre la banda en la misma unidad de tiempo.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por la que se miden los valores de temperatura y de concentración en aluminio de la mezcla líquida, idealmente en continuo, por lo menos sobre una vía de flujo desde la entrada de alimentación en la cuba de revestimiento hasta la salida del dispositivo de preparación.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que es medido un nivel de mezcla líquida, idealmente en continuo, en el dispositivo de preparación.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que un caudal y una temperatura de la mezcla líquida son mantenidos en pares de valores predeterminados por medio de una regulación.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que una temperatura de la banda a la salida de un horno de galvanización unido a una entrada de la banda en la cuba de revestimiento, se mantiene en un intervalo de valores regulables.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que la velocidad de desplazamiento de la banda se mantiene en un intervalo de valores regulables.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que una anchura y un espesor de banda son medidos corriente arriba de la cuba de revestimiento.

23. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que una introducción y un mantenimiento de los lingotes en una zona de fusión del dispositivo de preparación se efectúa de forma dinámica.

24. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que los parámetros dinámicos de medida y regulación unidos a la banda, a la cuba de revestimiento y al dispositivo de preparación son guiados centralmente.

25. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que los parámetros de control son calibrados por la entrada de mandos externos sobre un modelo analítico que guía dicho procedimiento.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, por el que el modelo analítico se actualiza por autoaprendizaje.

27. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, por el que los parámetros de medida y de regulación resultantes de un procedimiento de escurrido de la banda que se desplaza fuera de la cuba de revestimiento son proporcionados para el guiado de dicho procedimiento.