Dispositivo electromagnético para estabilizar y reducir la deformación de una banda hecha de material ferromagnético, y proceso relacionado.

Un dispositivo electromagnético (1) para la estabilización y la reducción de la deformación de una banda (4) hecha de material ferromagnético durante su alimentación,

comprendiendo dicho dispositivo (1):

- unos primeros electroimanes (15, 15', 15", 15''') alineados a lo largo de una dirección transversal (100') paralela a una línea de pase teórica (50) de dicha banda (4) y ortogonal a una dirección de transporte (100) de dicha banda (4);

- unos segundos electroimanes (16, 16', 16", 16''') dispuestos en una posición de espejo de los primeros electroimanes (15, 15', 15", 15''') con respecto a dicha línea de paso teórica (50) de dicha banda (4), en el que cada uno de dichos primeros y segundos electroimanes (15, 15', 15", 15''', 16, 16', 16", 16''') comprende un núcleo provisto de al menos uno de los polos (18, 18', 18") y al menos una bobina de alimentación (17, 17', 17") enrollada alrededor de dicho al menos uno de los polos (18, 18', 18") y en el que dicho dispositivo (1) comprende además:

- un primer elemento de conexión (26) hecho de material ferromagnético que conecta los núcleos de dichos primeros electroimanes (15, 15', 15", 15''');

- un segundo elemento de conexión (26') de material ferromagnético que conecta los núcleos de dichos segundos electroimanes (16, 16', 16", 16'''), estando dicho segundo elemento de conexión (26') colocado en una posición sustancialmente de espejo de la posición de dicho primer elemento de conexión (26) con respecto a dicha línea de pase teórica (50) de dicha banda hecha de material ferromagnético (4).

Dispositivo electromagnético para estabilizar y reducir la deformación de una banda hecha de material ferromagnético, y proceso relacionado

Campo de la invención

[1] La presente invención entra en el ámbito de los procesos y sistemas para el recubrimiento de cuerpos planos hechos de material ferromagnético tal como una banda de acero. En particular, la invención se refiere a un dispositivo para estabilizar una banda metálica hecha de material ferromagnético dentro del ámbito de un proceso para el recubrimiento de la misma banda de metal con metal fundido (por ejemplo, un proceso de galvanización). La presente invención también se refiere a un sistema para el recubrimiento de una banda de metal con metal fundido que comprende dicho dispositivo electromagnético. Por último, la presente invención se refiere a un procedimiento para estabilizar y/o corregir la deformación de una banda de material ferromagnético, tal como por ejemplo una banda de metal.

Estado de la técnica

[2] Como es conocido, las bandas hechas de material ferromagnético, tal como por ejemplo bandas de metal, están recubiertas en el exterior por medio de un proceso de recubrimiento adecuado. Con referencia a la figura 1, un primer proceso de recubrimiento convencional proporciona pasar la banda metálica 4 en un baño de metal fundido 7 contenido en un crisol 111. La banda de metal 4 entra en el baño 7 desde la parte superior del crisol 111 en una cierta inclinación y es guiado fuera del crisol en la dirección vertical por medio de los rodillos 2, 3, que están sumergidos en el crisol. En particular, para obtener la trayectoria de la banda metálica 4, está dispuesto un rodillo 2 llamado "rodillo de inmersión", mientras que otros rollos correctivos 3 se proporcionan para corregir en parte la deformación de la banda metálica 4, también llamados "ballesta", y para la estabilización parcial de los mismos.

[3] Instalado aguas abajo del crisol 111, es decir, a la salida del baño de metal fundido 7, hay una unidad para eliminar el exceso de recubrimiento que consta de cuchillos de aire (aire o gases inertes) o cuchillos magnéticos 5 que limpie la superficie de la banda metálica 4 para devolver el exceso de metal fundido hacia el baño 7. A continuación, la banda de metal 4 se somete a enfriamiento por medio de enfriadores de chorro 5 dispuestos verticalmente a lo largo de la dirección de transporte de la propia banda. Entonces, la banda de metal 4 llega a un rodillo superior 6 en condiciones tales que no comprometen la calidad de la superficie recubierta después del contacto con el propio rodillo superior. Por lo tanto, este proceso de recubrimiento requiere que la banda metálica 4 está soportada verticalmente de manera que permanezca tensada sólo entre dos puntos, cuya distancia es normalmente entre 3 y 5 metros.

[4] Con referencia a la figura 2, en lugar de utilizar grandes crisoles de metal fundido (hasta 4 toneladas), procesos de recubrimiento se han desarrollado recientemente proporcionando relativamente pequeños crisoles de contención magnéticos 111. Dichos crisoles 111 no contienen partes móviles mecánicas, sino que comprenden un dispositivo electromagnético 8 por medio del cual el baño de metal fundido se mantiene suspendido mientras que la banda de metal 4 pasa a través del baño en la dirección vertical. Más exactamente, la banda de metal 4 entra en el crisol de contención magnética 111 desde una abertura de entrada 9 que se encuentra en la parte inferior del propio crisol, entonces sale desde una abertura de salida opuesta a la abertura de entrada.

[5] En los dos procesos de recubrimiento descritos y esquematizados en las figuras 1 y 2, la banda metálica 4 está sujeta a vibraciones causadas principalmente por la presencia de los enfriadores a chorro 5 y de los cuchillos 5. En el caso del proceso en la figura 1, los espacios libres de los elementos de guía mecánicos empleados, en particular, los rodillos 2, 3, son fuentes de vibraciones, mientras que en el caso del proceso en la figura 2, el dispositivo electromagnético 8 para la levitación del metal fundido 7 es otra fuente de vibración. Como ya se ha indicado anteriormente, en el proceso en la figura 1 la banda de metal también se ve afectada por una deformación estática (ballesta) debido a la plastificación local de la banda de metal que se produce cerca de los rodillos sumergidos 2, 3. Este fenómeno también perturba fuertemente la estabilidad de alimentación de la banda metálica 4. Además, en el caso del proceso en la figura 2, la superficie libre inferior de la bañera metálica 7 también puede ser perturbada por la vibración de la banda metálica 4, con la consiguiente emisión de salpicaduras de metal fundido desde la propia superficie.

[6] Estos inconvenientes determinan la variación del espesor de recubrimiento a lo largo de la banda metálica 4, con la necesidad de proporcionar un recubrimiento más grueso con respecto al requerido para la clasificación del producto. Como se sabe en efecto, las normas de referencia imponen un umbral mínimo del espesor de recubrimiento que no debe ser superado. Las oscilaciones y la deformación estática de la banda metálica 4 de hecho inducen una distribución no uniforme del recubrimiento y una reducción de la eficacia de la acción del gas y/o cuchillos electromagnéticos que, por tanto, deben funcionar a mayores distancias para evitar el contacto accidental con la banda de metal. En este sentido, se observa que se proporciona generalmente un sobre-recubrimiento que es al menos tal que se garantice el umbral mínimo requerido en el 95% de la banda metálica 4. En otros casos, la velocidad de alimentación de la banda se reduce con una reducción subsiguiente y desventajosa en la productividad.

[7] También se observa que en el caso del proceso en la figura 2, la emisión de salpicaduras de metal líquido a través de la abertura de entrada 9 del crisol 111 también influye negativamente en la calidad del recubrimiento. De hecho, tales salpicaduras se pegan en la superficie activada de la banda metálica 4 con la que reaccionan al instante antes de entrar en el baño de metal 7. Tal fenómeno genera puntos con diferente composición de la aleación en la superficie de la banda metálica 4 y por lo tanto una mala calidad de la banda metálica 4.

[8] Por lo tanto, las consideraciones anteriores ponen de manifiesto la necesidad de reducir las oscilaciones y deformaciones sobre la banda metálica 4 tanto como sea posible durante el proceso de recubrimiento relacionado y, en particular, durante su alimentación aguas arriba y/o aguas abajo del crisol que contiene el metal fundido. Dispositivo electromagnético que ya se han desarrollado para mejorar la estabilidad de la banda metálica, que se instalan en la zona en la que se ha de minimizar la vibración (por ejemplo, cerca de la zona en la que se encuentran los cuchillos de gas).

[9] La figura 3 es una vista en relación con un dispositivo electromagnético actualmente empleado para estabilizar localmente una banda metálica 4 durante la alimentación de las mismas dentro del ámbito de un proceso de recubrimiento de la banda. El dispositivo de la figura 3 consiste en una pluralidad de pares de actuadores electromagnéticos 1, 1, 1", 1", cada uno de los cuales está formado por dos electroimanes que se enfrentan recíprocamente. Todos los pares de actuadores electromagnéticos están alineados con al menos otro par de actuadores electromagnéticos según una dirección 1 ortogonal a la dirección de la dirección de transporte 1 de la banda metálica 4. Cada par de actuadores electromagnéticos se alimenta con corriente suministrada por medio de amplificadores de potencia que pueden ser controlados tanto con un bucle abierto y con un bucle cerrado. La señal de control que determina el nivel de corriente que alimenta a los electroimanes en un par de electroimanes se genera de acuerdo a la información de funcionamiento tales como la posición real de la banda metálica 4 con respecto a una línea de pase teórico, el grosor y la uniformidad del recubrimiento, el espesor y/o anchura de la banda metálica 4 o también la línea de velocidad. En particular, en el ejemplo ilustrado en la figura 3, la señal proviene de sensores de posición 11, 11, 11 ", 11" adaptados para detectar la posición de la banda metálica 4 con respecto a una línea de pase teórico. Más exactamente, cada señal de sensor se utiliza para activar los electroimanes uno frente al otro de un par correspondiente de electroimanes. En esencia, cada señal proporcionada por los sensores de posición 11, 11, 11 ", 11" tiene el propósito de controlar un par correspondiente de electroimanes 1, 1, 1", 1". Por esta razón, el número de sensores 11, 11, 11 ", 11" debe corresponder necesariamente... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo electromagnético (1) para la estabilización y la reducción de la deformación de una banda (4) hecha de material ferro magnético durante su alimentación, comprendiendo dicho dispositivo (1):

- unos primeros electroimanes (15, 15, 15", 15") alineados a lo largo de una dirección transversal (1) paralela a una línea de pase teórica (5) de dicha banda (4) y ortogonal a una dirección de transporte (1) de dicha banda (4);

- unos segundos electroimanes (16, 16, 16", 16") dispuestos en una posición de espejo de los primeros electroimanes (15, 15, 15", 15") con respecto a dicha línea de paso teórica (5) de dicha banda (4),

en el que cada uno de dichos primeros y segundos electroimanes (15, 15, 15", 15", 16, 16, 16", 16") comprende un núcleo provisto de al menos uno de los polos (18, 18, 18") y al menos una bobina de alimentación (17, 17, 17") enrollada alrededor de dicho al menos uno de los polos (18, 18, 18") y en el que dicho dispositivo (1) comprende además:

- un primer elemento de conexión (26) hecho de material ferromagnético que conecta los núcleos de dichos primeros electroimanes (15, 15, 15", 15");

- un segundo elemento de conexión (26) de material ferromagnético que conecta los núcleos de dichos segundos electroimanes (16, 16, 16", 16"), estando dicho segundo elemento de conexión (26) colocado en una posición sustancialmente de espejo de la posición de dicho primer elemento de conexión (26) con respecto a dicha línea de pase teórica (5) de dicha banda hecha de material ferromagnético (4).

2. Un dispositivo electromagnético (1) según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos primeros y segundos electroimanes (15, 15, 15", 15", 16,16, 16", 16") comprende:

- un primer polo (18);

- un segundo polo (18) en una posición por encima de dicho primer polo (18);

- un polo central (18") interpuesto entre dicho primer polo (18) y dicho segundo polo (18);

- un yugo (19) que conecta dicho primer polo (18), dicho segundo polo (18) y dicho tercer polo (18");

y en el que dicho primer elemento de conexión (26) hecho de material ferromagnético conecta los polos intermedios (18") de dichos primeros electroimanes (15, 15, 15", 15") y en donde dicho segundo elemento de conexión (26) hecho de material ferromagnético conecta los polos medios (18") de dichos segundos electroimanes (16, 16, 16",

16").

3. Un dispositivo electromagnético (1) según la reivindicación 1 o 2, en el que dicho dispositivo (1) comprende una pluralidad de sensores de posición adaptada para medir la posición de dicha banda (4) con respecto a dicho plano de movimiento teórico (5), siendo cada bobina de alimentación (18, 18, 18") de cada uno de dichos electroimanes (15, 15, 15", 15", 16, 16, 16", 16") alimentada de acuerdo a dicha posición de dicha banda (4) con respecto a dicho plano de movimiento teórico (5).

4. Un dispositivo electromagnético (1) según la reivindicación 3, en el que dichos sensores están colocados en lados opuestos con respecto a dicho plano de movimiento teórico (5) de dicha banda (4) de manera que sean, de dos en dos, en una posición de espejo con respecto a dicho plano teórico (5).

5. Un dispositivo electromagnético (1) según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, en el que dicha al menos una bobina de alimentación (17) se enrolla alrededor de dicho polo medio (18").

6. Un dispositivo electromagnético (1) según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, en el que cada uno de dichos electroimanes (15, 15, 15", 15", 16, 16, 16", 16") comprende:

- una bobina de alimentación media (17) enrollada alrededor de dicho polo medio (18");

- una primera bobina auxiliar de alimentación (17) enrollada alrededor de dicho primer polo (18);

- una segunda bobina de alimentación auxiliar (17") enrollada alrededor de dicho segundo polo (18).

7. Un dispositivo electromagnético (1) según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6, en el que dichos elementos de conexión primero y segundo (26, 26) tienen una extensión, medida de acuerdo con dicha dirección transversal (1), que es mayor que o igual a la extensión de dicha banda (4), también medida a lo largo de dicha dirección transversal (1).

8. Un dispositivo electromagnético (1) según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7, en el que dichos primeros y segundos elementos de conexión (26, 26) consisten en una barra hecha de material ferromagnético que es laminada o no es laminada y con una sección rectangular, teniendo dicha barra una sección que es mayor que o igual a un quinto del cuadrado de la longitud (32) de cada polo medio (18") conectados por la barra en sí.

9. Un dispositivo electromagnético (1) según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, en el que la distancia (35) de uno de dichos primero y segundo elementos de conexión (26, 26) de dicha línea de paso teórica (5) es

menor que o igual a la distancia (35) de dicho primer polo (18) y de dicho segundo polo (18) desde el mismo plano teórico (5), midiéndose dichas distancias (35, 35) de acuerdo con una dirección sustancialmente ortogonal a dicha línea de paso teórica (5).

1. Un dispositivo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 9, que comprende:

- un primer cuerpo de conexión (27) hecho de material ferromagnético que conecta los yugos individuales (19) de los primeros electroimanes (15, 15, 15", 15") entre sí;

- un segundo cuerpo de conexión (27) de material ferromagnético que conecta los yugos individuales (19) de los segundos electroimanes (16,16, 16", 16") unos a otros.

11. Un dispositivo (1) según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos cuerpos de conexión (27, 27) comprende una placa hecha de material ferromagnético que tiene una sección rectangular y en la que, para cada uno de dichos cuerpos de conexión (27, 27), la altura (37) de dicha sección medida de acuerdo con una dirección paralela a dicha línea de pase teórica (5), es mayor que o igual a la altura de los yugos conectados (19).

12. Un dispositivo (1) según la reivindicación 2, en el que los yugos (19) de los primeros electroimanes (15, 15, 15", 15" ) y/o los yugos (19) de dichos segundos electroimanes (16, 16, 16", 16") se realizan en un solo cuerpo (28).

13. Un sistema de recubrimiento de la banda (4) hecha de metal, con un metal fundido, que comprende el dispositivo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 12.

14. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende:

- un crisol (111) que contiene un baño de metal fundido (7);

- una unidad (5) para eliminar el exceso de recubrimiento colocado aguas abajo de dicho crisol (111);

- una estructura de soporte para soportar dicho crisol (111);

en el que dicho dispositivo (1) se coloca en dicha estructura de soporte.

15. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en el que se proporciona un crisol (111) para contener un baño de metal fundido y se proporciona un aparato electromagnético (8) para mantener dicho baño de metal fundido suspendido dentro de dicho crisol (111), comprendiendo dicho crisol (111) una abertura de entrada (9) para la introducción de dicha banda de metal (4) y una abertura de salida para dicha banda de metal, opuesta a dicha abertura de entrada (9), estando dicho dispositivo (1) colocado operativamente en dicha abertura de entrada (9).

16. Un procedimiento para estabilizar y/o corregir la deformación de una banda (4) hecha de material ferromagnético durante su alimentación, por medio del dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

- generar unos primeros campos magnéticos independientes y unos segundos campos magnéticos independientes en una posición de espejo de dichos primeros campos magnéticos independientes con respecto a una línea de pase teórica (5) de dicha banda (4);

- transportar y distribuir dichos primeros campos magnéticos, por medio de primeros medios para transportar y distribuir los campos magnéticos, para generar un primer campo magnético continuo distribuido a lo largo de una dirección transversal (1) paralela a dicha banda;

- transportar y distribuir dichos segundos campos magnéticos, por medio de segundos medios para transportar y distribuir los campos magnéticos, para generar un segundo campo magnético continuo distribuido a lo largo de dicha dirección transversal (1) en una posición de espejo de dicho primer campo magnético continuo generado por dichos primeros medios para transportar y distribuir los campos magnéticos.