Eliminación de escamas con una celda de decapado por granallado con lechada que tiene el flujo de granalla mejorado.

Un aparato (14) que elimina las escamas de la lámina metálica (16),

el aparato que comprende: un decapador (26) que recibe trozos de lámina metálica (16) y elimina las escamas al menos de una superficie (106, 108) del trozo de lámina metálica a medida que el trozo de lámina metálica se mueve en una primera dirección a través del decapador;

un suministro de un medio para eliminar escamas (105) que se comunica con el decapador (26) y que suministra el medio para eliminar escamas al decapador, el medio para eliminar escamas (105) que comprende una lechada que incluye granalla;

un par de ruedas (68, 88) en el decapador (26) posicionadas adyacentes al menos a la única superficie del trozo de lámina metálica (16) que pasa a través del decapador, una primera rueda y una segunda rueda del par de ruedas que tienen un primer (78, 98) y un segundo (82, 102) ejes de rotación respectivos, la primera rueda y la segunda rueda que se posicionan en el decapador (26) para recibir el medio para eliminar escamas (105) desde el suministro del medio para eliminar escamas; y

al menos una fuente motriz (64, 84) conectada operativamente a la primera rueda y a la segunda rueda para hacer girar la primera rueda y la segunda rueda por medio de lo cual la rotación de la primera rueda provoca que el medio para eliminar escamas (105) recibido por la primera rueda se impulse desde la primera rueda contra al menos la única superficie (106, 108) prácticamente de un lado a otro de todo el ancho del trozo de lámina metálica (16) que pasa a través del decapador (26) y la rotación de la segunda rueda provoca que el medio para eliminar escamas (105) recibido por la segunda rueda se impulse desde la segunda rueda contra al menos la única superficie (106, 108) prácticamente de un lado a otro de todo el ancho del trozo de lámina metálica (16) que pasa a través del decapador (26);

en donde la primera rueda gira en una primera dirección de giro y la segunda rueda gira en una segunda dirección de giro, la primera dirección de giro que es opuesta a la segunda dirección; en donde la segunda rueda se separa de la primera rueda a lo largo de la primera dirección una distancia suficiente de tal manera que el medio para eliminar escamas (105) impulsado desde la segunda rueda prácticamente no interfiere con el medio para eliminar escamas (105) impulsado desde la primera rueda;

en donde la primera rueda y la segunda rueda se posicionan adyacentes a los bordes laterales opuestos que definen el ancho de la lámina metálica (16) con la lámina metálica centrada entre la primera rueda y la segunda rueda; y

en donde el medio para eliminar escamas (105) impacta contra al menos la única de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la lámina metálica (16) de una manera que elimina prácticamente todas las escamas de una superficie de la lámina metálica, caracterizado porque la granalla que conforma la lechada se introduce en el suministro de la lechada al decapador (26) con un eyector (308); el eyector (308) tiene una tobera (333) adaptada para producir un flujo de vórtice; y cada una de la primera y la segunda ruedas tiene una entrada de lechada que puede posicionarse selectivamente de manera ajustable con relación al respectivo eje de rotación de la rueda.

Eliminación de escamas con una celda de decapado por granallado con lechada que tiene el flujo de granalla mejorado Antecedentes de la invención La descripción se refiere a un proceso para eliminar material superficial no deseable de materiales planos ya sea en forma de hojas o continuos, y de material tubular estrecho. Particularmente, la descripción se refiere a un aparato y un método para eliminar las escamas de las superficies de metal en hojas o de tubería metálica que se procesan mediante la propulsión de un medio que elimina las escamas, específicamente, una lechada de líquido/partículas, contra las superficies del material que pasa a través del aparato, y controlar el proceso de granallado con lechada de manera que produzca un material resultante que exhiba propiedades inhibidoras de la corrosión.

Como se describirá en más detalle más abajo, los métodos y aparatos descritos en la presente proporcionan ventajas sobre los aparatos y métodos usados en la técnica anterior. Las láminas de acero (conocido además como rollo plano) son por mucho el tipo de acero más común y es mucho más frecuente que el acero en barras o estructural. Antes de que la lámina metálica se use por los fabricantes por lo general se prepara mediante un proceso de laminado en caliente. Durante el proceso de laminado en caliente, el acero al carbono se calienta hasta una temperatura por encima de 1, 500 º F (815 º C) . El acero caliente se pasa a través de pares sucesivos de rodillos opuestos que reducen el espesor de la hoja de acero. Una vez que se completa el proceso de laminado en caliente, el metal en hoja o acero laminado en caliente procesado se enfría, por lo general mediante su temple en agua, aceite, o un líquido polimérico, todos los cuales se conocen bien en la técnica. La lámina metálica procesada se enrolla después para su almacenamiento y transporte convenientes hasta el usuario final de la lámina metálica tratada, es decir, los fabricantes de aeronaves, automóviles, aparatos domésticos, etc.

Durante las etapas de enfriamiento del procesamiento de la lámina metálica laminada en caliente, las reacciones de la lámina metálica con el oxígeno en el aire y con la humedad involucrada en el proceso de enfriamiento pueden resultar en la formación de una capa de óxido de hierro, denominada comúnmente como "escama", en la superficie de la lámina metálica. La velocidad a la que se enfría la lámina metálica, y la caída total de temperatura del proceso de laminado en caliente afectan la cantidad y la composición de las escamas que se forman sobre la superficie durante el proceso de enfriamiento.

En la mayoría de los casos, antes de que la lámina metálica pueda usarse por el fabricante, la superficie de la lámina metálica debe acondicionarse para proporcionar una superficie adecuada para el producto que se fabrica, de manera que la superficie de la lámina metálica pueda pintarse o recubrirse de cualquier otra forma, por ejemplo, galvanizarse. El método más común para eliminar las escamas de la superficie de la lámina metálica laminada en caliente o procesada es un proceso conocido como decapado y aceitado". En este proceso, la lámina metálica, ya fría a temperatura ambiente después del proceso de laminado en caliente, se desenrolla y se hala a través de un baño de ácido clorhídrico para eliminar químicamente las escamas formadas en las superficies de la lámina metálica. Después de eliminar las escamas mediante el baño ácido, la lámina metálica se lava, se seca, e inmediatamente se "aceita" para proteger de la oxidación o la corrosión las superficies de la lámina metálica. El aceite proporciona una capa de película barrera contra el aire que protege las superficies del metal desnudo de la lámina metálica de su exposición al aire atmosférico y a la humedad.

Prácticamente todo el acero laminado plano es decapado y aceitado. Puesto que el acero laminado plano es tan comúnmente utilizado -por lo general se usa en los automóviles, los aparatos domésticos, la construcción, y casi todos nuestros implementos agrícolas -el decapado y aceitado es muy común además, ya sea como un producto decapado final o decapado para producir otros materiales comunes tales como mediante laminado en frío, prepintura, galvanizado, electrogalvanizado, etc. Para ilustrar el alcance de la práctica, uno de los mayores productores de acero del mundo opera una fábrica de acero muy grande que cuenta con 16 líneas de decapado cada una que procesa alrededor de 90, 000 toneladas mensuales. Algunos estiman que hay aproximadamente 100 líneas de decapado solamente en los EE.UU. con varios miles más localizadas en el extranjero.

La porción de "decapado" del proceso es eficaz en eliminar prácticamente toda la capa de óxido o escamas de la lámina metálica procesada. Sin embargo, la porción de "decapado" del proceso tiene un número de desventajas. Por ejemplo, el ácido usado en el baño ácido es corrosivo; es perjudicial para el equipamiento, es peligroso para las personas, y es un producto químico peligroso para el medio ambiente que tiene restricciones específicas de almacenamiento y de eliminación. Además, la etapa del baño ácido del proceso requiere un área sustancial en la instalación de procesamiento de la lámina metálica. Las líneas de decapado son por lo general de aproximadamente 300 -500 pies de largo, por lo que ocupan una enorme cantidad de espacio del piso en una fábrica de acero. Su operación es además muy cara, funciona a un costo de aproximadamente $ 12/ton -$ 15/ton. Una línea de "decapado y aceitado" con un nivelador de tensión cuesta aproximadamente $ 18, 000, 000.00. Además, es crítico que la lámina metálica se aceite inmediatamente después del

proceso de decapado, puesto que las superficies de metal desnudo comenzarán a oxidarse casi inmediatamente cuando se exponen al aire atmosférico y a la humedad. Frecuentemente, los iones libres de la solución ácida (es decir, el Cl -) permanecen en la superficie del metal después de la porción de decapado del proceso, lo que acelera así la oxidación a menos que se aceite inmediatamente.

El aceitado es eficaz además para reducir la oxidación del metal dado que protege las superficies del metal desnudo de la lámina metálica de la exposición al aire atmosférico y a la humedad. Sin embargo, el aceitado tiene además desventajas. Aplicar y posteriormente eliminar el aceite lleva tiempo y añade un costo considerable tanto en términos de costo de materiales del propio producto aceite, como en términos de mano de obra para eliminar el aceite antes del procesamiento posterior del acero. Al igual que el ácido de decapado, el aceite es un material peligroso para el medio ambiente con restricciones especiales de almacenamiento y eliminación. Los productos para eliminar el aceite son comúnmente inflamables y similarmente requieren controles especiales para los usuarios siguientes del producto de acero. Además, otra vez, es crítico que la lámina metálica se aceite inmediatamente después del proceso de decapado, puesto que las superficies del metal base comenzarán a oxidarse casi inmediatamente cuando se exponen al aire atmosférico y a la humedad.

La patente US7601226 describe un aparato para eliminar las escamas de láminas metálicas. El aparato comprende un decapador que recibe trozos de lámina metálica y elimina de ellos las escamas a medida que el trozo de lámina metálica se mueve a través del decapador que usa una lechada que incluye granalla. Se proporcionan un par de ruedas en el decapador para recibir la lechada desde una fuente de lechada, y la rotación de las ruedas provoca que la lechada se impulse de un lado a otro de una superficie de la lámina metálica. La primera y la segunda ruedas giran en direcciones opuestas y se posicionan de tal manera que la lechada impulsada desde cada rueda prácticamente no interfiere con la lechada impulsada desde la otra rueda. Cada una de las ruedas se posiciona además adyacente a los bordes laterales opuestos del ancho de la lámina metálica (16) con la lámina metálica centrada entre las ruedas. El documento US2009/0227184 describe un método para eliminar las escamas de óxido de hierro de láminas metálicas que comprende hierro, silicio, aluminio, manganeso o cromo mediante el uso de una celda de decapado. La celda de decapado se adapta para recibir la lámina metálica a través de una abertura, hacer avanzar la lámina a través de la celda y hacerla salir a través de una salida. Una lechada se impulsa dentro de la celda sobre la lámina metálica mediante el uso de un impulsor giratorio. La velocidad del impacto de la lechada contra la lámina metálica se controla de tal manera que el solo impacto de la lechada elimina del metal prácticamente todas... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (14) que elimina las escamas de la lámina metálica (16) , el aparato que comprende:

un decapador (26) que recibe trozos de lámina metálica (16) y elimina las escamas al menos de una superficie (106, 108) del trozo de lámina metálica a medida que el trozo de lámina metálica se mueve en una primera dirección a través del decapador; un suministro de un medio para eliminar escamas (105) que se comunica con el decapador (26) y que suministra el medio para eliminar escamas al decapador, el medio para eliminar escamas (105) que comprende una lechada que incluye granalla; un par de ruedas (68, 88) en el decapador (26) posicionadas adyacentes al menos a la única superficie del trozo de lámina metálica (16) que pasa a través del decapador, una primera rueda y una segunda rueda del par de ruedas que tienen un primer (78, 98) y un segundo (82, 102) ejes de rotación respectivos, la primera rueda y la segunda rueda que se posicionan en el decapador (26) para recibir el medio para eliminar escamas (105) desde el suministro del medio para eliminar escamas; y al menos una fuente motriz (64, 84) conectada operativamente a la primera rueda y a la segunda rueda para hacer girar la primera rueda y la segunda rueda por medio de lo cual la rotación de la primera rueda provoca que el medio para eliminar escamas (105) recibido por la primera rueda se impulse desde la primera rueda contra al menos la única superficie (106, 108) prácticamente de un lado a otro de todo el ancho del trozo de lámina metálica (16) que pasa a través del decapador (26) y la rotación de la segunda rueda provoca que el medio para eliminar escamas (105) recibido por la segunda rueda se impulse desde la segunda rueda contra al menos la única superficie (106, 108) prácticamente de un lado a otro de todo el ancho del trozo de lámina metálica (16) que pasa a través del decapador (26) ; en donde la primera rueda gira en una primera dirección de giro y la segunda rueda gira en una segunda dirección de giro, la primera dirección de giro que es opuesta a la segunda dirección; en donde la segunda rueda se separa de la primera rueda a lo largo de la primera dirección una distancia suficiente de tal manera que el medio para eliminar escamas (105) impulsado desde la segunda rueda prácticamente no interfiere con el medio para eliminar escamas (105) impulsado desde la primera rueda; en donde la primera rueda y la segunda rueda se posicionan adyacentes a los bordes laterales opuestos que definen el ancho de la lámina metálica (16) con la lámina metálica centrada entre la primera rueda y la segunda rueda; y en donde el medio para eliminar escamas (105) impacta contra al menos la única de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la lámina metálica (16) de una manera que elimina prácticamente todas las escamas de una superficie de la lámina metálica, caracterizado porque la granalla que conforma la lechada se introduce en el suministro de la lechada al decapador (26) con un eyector (308) ; el eyector (308) tiene una tobera (333) adaptada para producir un flujo de vórtice; y cada una de la primera y la segunda ruedas tiene una entrada de lechada que puede posicionarse selectivamente de manera ajustable con relación al respectivo eje de rotación de la rueda.

2. El aparato de la reivindicación 1, en donde la granalla comprende un tamaño SAE de G80 a un tamaño SAE de G40.

3. El aparato de la reivindicación 1, en donde la granalla comprende un tamaño SAE de G50.

4. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medio para eliminar escamas (105) impacta en al menos una de las superficies superior e inferior (106, 108) de manera que produce un acabado superficial mayor que aproximadamente 100 Ra.

5. El aparato de la reivindicación 1, en donde la lámina metálica (16) se alarga a medida que entra en el aparato (14) .

6. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medio para eliminar escamas (105) se impulsa desde su respectiva rueda hacia la lámina metálica (16) en un intervalo de velocidades de aproximadamente 30.5 m/s a 61 m/s (100 pies por segundo a 200 pies por segundo) .

7. El aparato de la reivindicación 1, en donde la granalla que comprende la lechada se suministra a cada rueda a una velocidad de al menos 0.01 m3/s (1300 libras por minuto) .

8. El aparato de la reivindicación 1, en donde la lechada tiene una relación de granalla a líquido de aproximadamente 240 kg a aproximadamente 1800 kg de granalla por cada metro cúbico (2 libras a aproximadamente 15 libras de granalla por cada galón) de líquido.

9. El aparato de la reivindicación 1, que además comprende:

una tercera rueda impulsora giratoria que tiene un eje de rotación, la rueda que se posiciona en el decapador (26) para recibir el medio para eliminar escamas (105) suministrado por la alimentación de la eliminación de escamas e impulsar por centrifugación el medio para eliminar escamas (105) contra la superficie inferior (108) del trozo de lámina metálica (16) en un área de impacto que se extiende prácticamente de un lado al otro del ancho del trozo de lámina metálica (16) a medida que el trozo de lámina metálica pasa a través del decapador (26) ; una cuarta rueda giratoria que tiene un eje de rotación diferente del eje de rotación de la tercera rueda giratoria, la cuarta rueda giratoria que se posiciona en el decapador (26) para recibir el medio para eliminar escamas (105) suministrado por la alimentación de la eliminación de escamas e impulsar por centrifugación el medio para eliminar escamas (105) contra la superficie inferior (108) del trozo de lámina metálica (16) en un área de impacto que se extiende prácticamente de un lado al otro del ancho del trozo de lámina metálica (16) a medida que el trozo de lámina metálica pasa a través del decapador (26) ; en donde la primera y la segunda ruedas se posicionan como imágenes especulares simétricas de un lado y del otro del ancho de la longitud de la superficie superior (106) de la lámina metálica (16) e impulsan por centrifugación el medio para eliminar escamas (105) contra la superficie superior (106) del trozo de lámina metálica en patrones de imagen especulares, simétricos del medio para eliminar escamas (105) impulsado de un lado al otro del ancho del trozo de lámina metálica (16) ; en donde la tercera y la cuarta ruedas se posicionan como imágenes especulares simétricas de un lado y del otro del ancho de la longitud de la superficie inferior (108) del material en láminas (16) e impulsan por centrifugación el medio para eliminar escamas (105) contra la superficie inferior (108) del trozo de lámina metálica en patrones de imagen especulares, simétricos del medio para eliminar escamas (105) impulsado de un lado al otro del ancho del trozo de lámina metálica (16) ;

10. Un método para eliminar escamas de un trozo de lámina metálica (16) que comprende:

posicionar una primera rueda que tiene un primer eje de rotación adyacente a una primera superficie del trozo de lámina metálica (16) ; posicionar una segunda rueda que tiene un segundo eje de rotación adyacente a la primera superficie del trozo de lámina metálica (16) ; suministrar un medio para eliminar escamas (105) a la primera rueda y a la segunda rueda, el medio para eliminar escamas que comprende la lechada que incluye granalla; hacer girar la primera rueda alrededor del primer eje de rotación mediante lo cual el medio para eliminar escamas (105) suministrado a la primera rueda se impulsa por la primera rueda giratoria contra una primera área que se extiende de un lado al otro de prácticamente todo un ancho de la primera superficie del trozo de lámina metálica (16) ; hacer girar la segunda rueda alrededor del segundo eje de rotación mediante lo cual el medio para eliminar escamas (105) suministrado a la segunda rueda se impulsa por la segunda rueda giratoria contra una segunda área que se extiende de un lado al otro de prácticamente todo un ancho de la primera superficie del trozo de lámina metálica (16) ; hacer girar la primera rueda y la segunda rueda en direcciones opuestas; posicionar la primera rueda y la segunda rueda con relación al trozo de lámina metálica (16) donde la primera área se separa de la segunda área a lo largo del trozo de lámina metálica; posicionar la primera rueda y la segunda rueda a lo largo de los bordes laterales opuestos adyacentes que definen un ancho de la lámina metálica (16) con la lámina metálica centrada entre la primera rueda y la segunda rueda; y controlar una velocidad del impacto del medio para eliminar escamas (105) contra al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la lámina metálica (16) de una manera que elimina prácticamente todas las escamas de una superficie de la lámina metálica, caracterizado porque la granalla que forma la lechada se introduce en el suministro de lechada al decapador (26) con un eyector (308) ; el eyector (308) tiene una tobera (333) adaptada para producir un flujo de vórtice; y cada una de la primera y la segunda ruedas tiene una entrada de lechada que puede posicionarse selectivamente de manera ajustable con relación al respectivo eje de rotación de la rueda.

11. El método de la reivindicación 10, en donde la granalla que se suministra a cada una de las ruedas comprende un tamaño SAE de G80 a un tamaño SAE de G40.

12. El método de la reivindicación 10, en donde la granalla tiene un tamaño SAE de G50.

13. El método de la reivindicación 10, en donde la velocidad del impacto del medio para eliminar escamas contra al menos una de las superficies superior e inferior (106, 108) se controla de manera que produce un acabado superficial mayor que aproximadamente 100 Ra.

14. El método de la reivindicación 10, que comprende además alargar la lámina metálica.

15. El método de la reivindicación 10, en donde el medio para eliminar escamas se impulsa desde su respectiva rueda hacia la lámina metálica en un intervalo de velocidades de aproximadamente 30.5 m/s a 61 m/s (100 pies por segundo a 200 pies por segundo) ;

16. El método de la reivindicación 10, en donde la granalla que comprende la lechada se suministra a cada rueda a una velocidad de al menos 0.01 m3/s (1300 libras por minuto) .

17. El método de la reivindicación 10, en donde la lechada tiene una relación de granalla a líquido de aproximadamente 240 kg a aproximadamente 1800 kg de granalla por cada metro cúbico (2 libras a aproximadamente 15 libras de granalla por cada galón) de líquido.

18. El método de la reivindicación 10, que comprende:

posicionar una tercera rueda impulsora que tiene un tercer eje de rotación adyacente a una segunda superficie de la lámina metálica (16) que es opuesta a una primera superficie de la lámina metálica (16) , posicionar una cuarta rueda impulsora que tiene un cuarto eje de rotación adyacente a la segunda superficie de la lámina metálica (16) , el cuarto eje de rotación que es diferente del tercer eje de rotación; suministrar el medio para eliminar escamas (105) a la tercera y la cuarta ruedas; y hacer girar la tercera rueda impulsora y la cuarta rueda impulsora alrededor del tercer y el cuarto ejes de rotación respectivamente de tal manera que el medio para eliminar escamas (105) suministrado a la tercera y la cuarta ruedas impulsoras se impulsa por la tercera y la cuarta ruedas impulsoras que giran contra una respectiva tercera área y cuarta área de la segunda superficie de la lámina metálica (16) ; controlar una velocidad a la cual el medio para eliminar escamas (105) impacta contra la superficie inferior (108) de la lámina metálica (16) de una manera que elimina prácticamente todas las escamas de la superficie inferior (108) de la lámina metálica (16) ; en donde la primera y la segunda ruedas impulsoras se posicionan de tal manera que la primera y la segunda áreas son imágenes especulares simétricas de un lado al otro de un ancho de la lámina metálica (16) , y la tercera y la cuarta ruedas impulsoras se posicionan de tal manera que la tercera y la cuarta áreas son imágenes especulares simétricas de un lado al otro de un ancho de la segunda superficie de la lámina metálica (16) ; en donde la tercera rueda se separa de la cuarta rueda a lo largo del trozo de lámina metálica (16) una distancia suficiente de tal manera que el medio para eliminar escamas (105) impulsado desde la tercera rueda prácticamente no interfiera con el medio para eliminar escamas (105) impulsado desde la cuarta rueda; y en donde la tercera rueda y la cuarta rueda se posicionan adyacentes a los bordes laterales opuestos que definen el ancho de la lámina metálica (16) con la lámina metálica centrada entre la tercera rueda y la cuarta rueda.