Procedimiento y dispositivo de limitación de las vibraciones de bandas de acero o de aluminio en zonas de refrigeración por soplado de gas o de aire.

Procedimiento de refrigeración de una banda de acero o de aluminio que se desplaza en una línea de tratamientoo de recubrimiento,

en el que se proyectan chorros de gas o de aire en cada una de las caras de la banda endesplazamiento, caracterizado porque los chorros de gas o de aire (58) son emitidos a partir de los tubos de soplado(52) que equipan las toberas tubulares (51) dispuestas a una cierta distancia, una de otra, transversalmente a ladirección (100) de desplazamiento de la banda (53), estando dirigidos dichos chorros hacia la cara de destino de labanda, estando inclinados simultáneamente, esencialmente hacia los bordes de dicha banda en un planoperpendicular al plano de la banda y a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda, y hacia arriba o haciaabajo de la banda en un plano perpendicular al plano de la banda, y paralelo a la dirección (100) de desplazamientode dicha banda.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05292109.

Solicitante: Cockerill Maintenance & Ingéniérie S.A.

Inventor/es: BOYER, MICHEL, DUBOIS, MICHEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21B45/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.B21B LAMINADO DE METALES (operaciones auxiliares en relación con el trabajo de los metales previstos en la clase B21, ver B21C; curvado por pasado entre rodillos B21D; fabricación de objetos particulares, p. ej. tornillos, ruedas, anillos, cilindros o bolas, por laminado B21H; soldadura por presión por medio de un laminado B23K 20/04). › B21B 45/00 Dispositivos para el tratamiento de la superficie de piezas especialmente combinados con laminadores, adaptados para ser utilizados con los laminadores o dispuestos en los laminadores (B21B 15/00 tiene prioridad; características técnicas de los dispositivos de desincrustación B21C 43/00). › para lubrificar, enfriar o limpiar.
  • C21D1/667 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C21 METALURGIA DEL HIERRO.C21D MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES FERROSOS; DISPOSITIVOS GENERALES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO DE METALES O ALEACIONES FERROSOS O NO FERROSOS; PROCESOS DE MALEABILIZACION POR DESCARBURACION, REVENIDO U OTROS TRATAMIENTOS (cementación por procesos de difusión C23C; tratamiento de la superficie de materiales metálicos utilizando al menos un proceso cubierto por la clase C23 y al menos un proceso cubierto por la presente subclase, C23F 17/00; solidificación unidireccional de materiales eutécticos o separación unidireccional de materiales eutectoides C30B). › C21D 1/00 Métodos o dispositivos generales para tratamientos térmicos, p. ej. recocido, endurecido, temple o revenido. › para el temple por pulverización.
  • C21D9/573 C21D […] › C21D 9/00 Tratamiento térmico, p. ej. recocido, endurecido, revenido, temple, adaptado para artículos particulares; Sus hornos. › con enfriamiento.
  • C22F1/00 C […] › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22F MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE METALES O ALEACIONES NO FERROSOS (procesos específicos para el tratamiento térmico de aleaciones ferrosas o aceros y dispositivos para el tratamiento térmico de metales o aleaciones C21D). › Modificación de la estructura física de metales o aleaciones no ferrosos por tratamiento térmico o por trabajo en caliente o en frío.
  • F27B9/12 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F27 ILUMINACION; CALENTAMIENTO; HORNOS; ESTUFAS.F27B HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN GENERAL; APARATOS DE SINTERIZACION A CIELO ABIERTO O APARATOS SIMILARES (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › F27B 9/00 Hornos en los cuales la carga se desplaza mecánicamente, p. ej. de tipo túnel (F27B 7/14 tiene prioridad ); Hornos similares en los cuales la carga se desplaza por gravedad. › con dispositivos especiales para precalentar o enfriar la carga.
  • F27B9/14 F27B 9/00 […] › caracterizados por el camino de la carga durante el tratamiento; caracterizados por el método de desplazamiento de la carga durante el tratamiento (F27B 9/28 tiene prioridad; soportes o recipientes, móviles o que se desplazan, para las cargas F27D 3/12).
  • F27B9/30 F27B 9/00 […] › Partes constitutivas, accesorios o equipos particulares a los hornos de estos tipos.
  • F27D9/00 F27 […] › F27D PARTES CONSTITUTIVAS O ACCESORIOS DE LOS HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN LA MEDIDA EN QUE SON COMUNES A MAS DE UN TIPO DE HORNO (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › Refrigeración de los hornos o de las cargas que se hallan dentro de aquéllos (F27D 1/00, F27D 3/00 tienen prioridad).

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo de limitación de las vibraciones de bandas de acero o de aluminio en zonas de refrigeración por soplado de gas o de aire La presente invención da a conocer líneas de tratamiento de bandas de acero o de aluminio utilizando, como mínimo, una cámara de refrigeración por chorros de gas o de aire, o una sección de refrigeración por chorros de gas

o de aire, tales como las líneas de tratamiento térmico, en particular líneas de recocido continuo, o tales como líneas de recubrimiento, en particular líneas de recubrimiento metálico o no metálico.

De manera más precisa, la invención tiene por objetivo un procedimiento de refrigeración de una banda de acero o de aluminio que se desplaza en una línea de tratamiento o de recubrimiento, en la que se proyectan chorros de gas

o de aire hacia cada una de las caras de la banda en desplazamiento, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Este procedimiento está destinado a aumentar la refrigeración de la banda, evitando al mismo tiempo los fenómenos vibratorios sobre la misma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se llevará a cabo, de acuerdo con las figuras 1 a 8, una descripción general de las líneas de tratamiento de bandas de acero o de aluminio.

Una cámara vertical de refrigeración de una línea de tratamiento de bandas de acero o de aluminio, realizada según el estado de la técnica, está construida según el principio representado en la figura 1, en la que se distingue una cámara de refrigeración 4 de un horno de tratamiento, en la que circula una banda de acero o de aluminio 1, que está sometida a la acción de elementos de refrigeración 2 cuando pasa sobre rodillos de reenvío superiores 3 y rodillos de reenvío inferiores 3’. La banda 1 es refrigerada en la cámara 4 principalmente por los elementos de refrigeración 2, constituidos por conjuntos de soplado de gas a una temperatura inferior a la temperatura de la banda.

Cuando tiene lugar su paso en la cámara de refrigeración 4, la banda 1 es refrigerada en sus dos caras por elementos de refrigeración 2 situados a un lado y otro de la línea de paso y, en caso de refrigeración en varias líneas de paso, dicha banda cambia de línea de paso en cada rodillo de reenvío 3 ó 3’. La curva de refrigeración de la banda en la cámara es controlada por el control de los diferentes elementos de refrigeración 2 o por grupos de elementos de refrigeración que funcionan de forma idéntica.

Una sección vertical de refrigeración de una línea de tratamiento de bandas de acero o de aluminio, realizada según el estado de la técnica, está construida según el principio representado en la figura 2, en la que se distingue una sección vertical de refrigeración 10, en la que circula una banda 11 que está sometida a la acción de elementos de refrigeración 12. La banda 11 es refrigerada en la sección principalmente por los elementos de refrigeración 12 constituidos por conjuntos de soplado de aire a una temperatura inferior a la temperatura de la banda. La línea de paso teórico de la banda 11 está determinada por el rodillo de reenvío superior 13 y el rodillo de reenvío inferior 13’.

Cuando tiene lugar su paso por la sección de refrigeración 10, la banda 11 es refrigerada en sus dos caras por los elementos de refrigeración 12 situados a un lado y otro de la línea de paso. La curva de refrigeración de la banda en la sección está controlada por la acción de los diferentes elementos de refrigeración 12 o grupos de elementos de refrigeración que funcionan de manera idéntica.

PRODUCTIVIDAD DE LA LÍNEA Y CALIDAD DEL PRODUCTO FINAL

La productividad de la cámara o de la sección de refrigeración está determinada por la capacidad de asegurar una transferencia térmica de refrigeración con la finalidad de conseguir temperaturas de la banda a la salida de la cámara o de la sección de refrigeración y de las pendientes de refrigeración (expresadas en ºC/segundo) que determinan la calidad metalúrgica del producto final. Esta transferencia térmica depende de la distancia de soplado entre la banda y el sistema de refrigeración, de la geometría del soplado y de la velocidad del mismo. La transferencia térmica será, además, más eficaz si la distancia de soplado es reducida y/o si la velocidad de soplado es importante.

El aumento de la velocidad de soplado y la disminución de la distancia entre la banda y el sistema de soplado generan, a partir de un cierto límite, vibraciones y/o oscilaciones de la banda, que pueden provocar el contacto entre la banda y el sistema de soplado (o las protecciones del sistema de soplado) , provocando marcas (“scratchs”) incompatibles con la calidad pretendida de la superficie, e incluso provocando, en casos extremos, roturas en la banda.

VIBRACIONES DE LA BANDA

El aumento de los rendimientos de las líneas de tratamiento de acero o de aluminio impone pendientes de refrigeración más importantes en productos cada vez más finos y cada vez más anchos.

Por ejemplo, en lo que se refiere al recocido de las bandas de acero, no es raro especificar en la cámara de refrigeración de un horno de recocido continuo, pendientes de refrigeración elevadas (de manera típica, superiores a 80ºC/segundo) , para los aceros llamados DQ (Drawing Quality) , DDQ (Deep Drawing Quality) y HSS (High Strength Steel) . Las pendientes de refrigeración son más reducidas (de manera típica 20ºC/segundo) para los aceros de calidad comercial llamados CQ (Commercial Quality) . El documento EP 0 803 583 A2 describe esta necesidad y las diversas aplicaciones.

Se debe observar que la proporción de aceros con elevado límite de embutición (por ejemplo, de tipo DDQ) o de elevado límite elástico (por ejemplo, de tipo HSS) aumenta de manera significativa.

Igualmente, para mejorar el peso, en particular en las aplicaciones de automóvil, el espesor medio de los aceros disminuye, mientras que la anchura media de las chapas a tratar aumenta con la optimización de los medios de embutición.

Finalmente, las capacidades de las líneas de tratamiento, en particular las líneas de galvanización o de recocido, evolucionan hacia capacidades más importantes.

Esta evolución combinada de los diferentes parámetros indicados comporta la aparición de un nuevo problema en las cámaras o en las secciones de refrigeración, a saber, las vibraciones de la banda, cuyo fenómeno es de carácter limitado o incluso desconocido en los equipos realizados de acuerdo con el estado de la técnica anterior.

El fenómeno se debe considerar muy crítico para las cámaras o secciones verticales, tales como las representadas en las figuras 1 y 2, pero existe igualmente con una línea de paso horizontal, si bien este fenómeno queda entonces atenuado por el peso propio de la banda.

La zona de refrigeración después de recubrimiento de una línea de galvanización en caliente, representada en la figura 3, es también muy sensible a este fenómeno. Después del recubrimiento por inmersión de la banda de acero 21 en un baño 22 de una aleación de zinc en fusión, el espesor del recubrimiento es controlado por escurrido en el aire o en nitrógeno del recubrimiento líquido. Este escurrido es realizado en general por un par de toberas de soplado 23, 23’. La zona de refrigeración vertical 24 que sigue está destinada a fijar el recubrimiento y conseguir una temperatura a nivel del rodillo deflector de la parte alta 25 de la torre, que sea compatible con el proceso, en particular, evitando marcas sobre el revestimiento.

El aumento de las capacidades de las líneas hace que la altura del tramo libre de la banda 21 entre el último rodillo 26 sumergido en el baño de zinc en fusión 22 y el rodillo deflector de la parte alta de la torre 25, puede superar 50 metros en líneas de gran capacidad.

La reducción de esta altura, que es deseable por razones técnico-económicas, impondría coeficientes de intercambio más importantes que generan en este caso vibraciones no compatibles con la calidad del producto final. Estas vibraciones pueden generar marcas por contacto entre la banda y los elementos exteriores, pero son igualmente perjudiciales para la regularidad del recubrimiento de zinc. En efecto, uno de los parámetros esenciales del escurrido es la distancia entre la tobera de soplado 23 o 23’ y la banda 21, cuya línea de paso es idealmente fija. Las vibraciones de la banda 21 comportan un cambio de línea de paso en el sentido longitudinal y/o transversal de la banda y, por lo tanto, un recubrimiento no uniforme.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Con la finalidad de limitar los efectos no deseables de las vibraciones de la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de refrigeración de una banda de acero o de aluminio que se desplaza en una línea de tratamiento

o de recubrimiento, en el que se proyectan chorros de gas o de aire en cada una de las caras de la banda en desplazamiento, caracterizado porque los chorros de gas o de aire (58) son emitidos a partir de los tubos de soplado

(52) que equipan las toberas tubulares (51) dispuestas a una cierta distancia, una de otra, transversalmente a la dirección (100) de desplazamiento de la banda (53) , estando dirigidos dichos chorros hacia la cara de destino de la banda, estando inclinados simultáneamente, esencialmente hacia los bordes de dicha banda en un plano perpendicular al plano de la banda y a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda, y hacia arriba o hacia abajo de la banda en un plano perpendicular al plano de la banda, y paralelo a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque los chorros de gas o de aire (58) emitidos a partir de una misma tobera tubular (51) están inclinados hacia arriba y hacia abajo de la banda (53) .

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, caracterizado porque la distancia (d) entre dos tobera tubulares (51) adyacentes a un mismo lado de la banda (53) se escoge de manera tal que los puntos de impacto (55) de los chorros de gas o de aire (58) sobre la banda sean sensiblemente equidistantes en una dirección paralela a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda.

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los chorros de gas o de aire (58) emitidos a partir de una misma tobera tubular (51) están inclinados esencialmente hacia los bordes de la banda (53) , de manera tal que los puntos de impacto (55) de dichos chorros sobre dicha banda se encuentren sensiblemente equidistantes en una dirección perpendicular a la dirección (100) de desplazamiento de la banda.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado porque los chorros de gas o de aire (58) emitidos a partir de la misma tobera tubular (51) están inclinados esencialmente hacia los bordes de la banda (53) , según una inclinación creciente a partir de la línea media de la banda pasando hacia los bordes de dicha banda, desde aproximadamente 0º hasta un ángulo inferior a 15º.

6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los chorros de gas o de aire (58) están dispuestos para presentar una distancia de chorro (a) sensiblemente constante, cualquiera que sea su inclinación.

7. Dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque presenta a un lado y otro de la banda (53) en desplazamiento, una serie de toberas tubulares (51) dispuestas a una cierta distancia una de otra, transversalmente en la dirección (100) de desplazamiento de la banda, estando dotada cada una de las toberas tubulares (51) de tubos de soplado (52) dirigidas hacia una cara de la banda, estando inclinados dichos tubos de soplado, simultáneamente, esencialmente hacia los bordes de dicha banda en un plano perpendicular al plano de la banda y a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda, y hacia arriba

o hacia abajo de la banda en un plano perpendicular al plano de la banda y paralelo a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda.

8. Dispositivo, según la reivindicación 7, caracterizado porque cada tobera tubular (51) está dotada de dos alineaciones de tubos de soplado (52) , estando inclinados los tubos de una alineación hacia arriba, mientras que los tubos de la otra alineación están inclinados hacia abajo, preferentemente con el mismo ángulo de inclinación.

9. Dispositivo, según la reivindicación 8, caracterizado porque la distancia (d) entre dos toberas tubulares (51) adyacentes a un mismo lado de la banda (53) se escoge de manera tal que los puntos de impacto (55) de los chorros (58) emitidos a partir de alineaciones de tubos de soplado (52) sean sensiblemente equidistantes en una dirección paralela a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda.

10. Dispositivo, según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, caracterizado porque los tubos de soplado (52) de cada alineación de una misma tobera tubular (51) están inclinados esencialmente hacia los bordes de la banda (53) de manera tal que los puntos de impacto (55) de los chorros (58) emitidos a partir de los tubos de soplado de dicha alineación sean sensiblemente equidistantes en una dirección perpendicular a la dirección (100) de desplazamiento de dicha banda.

11. Dispositivo, según la reivindicación 10, caracterizado porque los tubos de soplado (52) de una misma alineación están inclinados esencialmente hacia los bordes de la banda (53) según una inclinación creciente a partir de la línea media de la banda, pasando hacia los bordes de dicha banda, desde aproximadamente 0º hasta un ángulo inferior a 15º.

12. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque los tubos de soplado (52) de cada tobera tubular (51) están dimensionados en longitud de manera tal que los chorros de gas o de aire (58)

emitidos por dichos tubos presentan una distancia de chorro (a) sensiblemente constante, cualquiera que sea su inclinación.

13. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque las toberas tubulares (51) tienen una sección circular, alargada, triangular, cuadrada, rectangular o poligonal.


 

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