Método de producción de una chapa metálica inhibidora del óxido mediante la eliminación de la herrumbre con una celda de decalaminado por inyección de suspensión.

Un procedimiento que comprende:

proporcionar una celda de decalaminado (26) para retirar la herrumbre de óxido de hierro de la chapa de metal (16),

, teniendo la chapa de metal superficies superior e inferior (106, 108) separadas por un espesor de la chapa de metal, y una longitud y un ancho, comprendiendo la chapa de metal (16) hierro, sílice, aluminio, manganeso y cromo, comprendiendo la celda de decalaminado (26) un recinto (28) con un interior generalmente hueco y una abertura de entrada al recinto (34) y una abertura de salida del recinto (38), estando la celda de decalaminado (26) adaptada para recibir la chapa de metal (16) a través de la abertura de entrada al recinto (34) y hacer avanzar la chapa de metal a través del recinto (28) y fuera de la abertura de salida del recinto (38), teniendo las aberturas de entrada y salida del recinto (34, 38) dimensiones para alojar el espesor de la chapa de metal y el ancho de la chapa de metal, haci8endo avanzar la chapa de metal (16) a través de la celda de decalaminado (26) a lo largo de una dirección correspondiente a la longitud de la chapa de metal;

en el interior hueco del recinto, propulsando una mezcla de suspensión (104) contra al menos una de la superficie superior (106) y superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) en todo el ancho de la chapa de metal a medida que el material se hace avanzar a través de la celda de decalaminado (26); caracterizada por controlar una velocidad de impacto de suspensión contra al menos una de la superficie superior (106) y superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) en una manera para retirar sustancialmente toda la herrumbre de una superficie de la chapa de metal, y en una manera para crear a capa de pasivación sobre la superficie decalaminada de la chapa de metal (16), en el que la capa de pasivación comprende al menos uno de sílice, aluminio, manganeso y cromo y en el que la capa de pasivación inhibe la oxidación de la superficie decalaminada de la chapa de metal.

Método de producción de una chapa metálica inhibidora del óxido mediante la eliminación de la herrumbre con una celda de decalaminado por inyección de suspensión ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La divulgación se refiere a un proceso para retirar material superficial indeseable de materiales planos, ya sea en forma de hoja o continua, y de material tubular estrecho. En particular, la descripción se refiere a un aparato y procedimiento para retirar la herrumbre de las superficies de chapa de metal procesada o tubos de metal propulsando un medio removedor de herrumbre, específicamente, una suspensión líquida/partícula, contra las superficies del material que es pasado a través del aparato, y controlando el proceso de inyección de suspensión en una manera para producir un material resultante que exhibe propiedades inhibidoras de óxido.

Tal como se describirá en más detalle más abajo, los procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria proporcionan ventajas respecto de los aparatos y procedimientos utilizados en la técnica anterior. La chapa de acero (también conocida como rollo plano) es lejos el tipo más común de acero y es mucho más frecuente que el acero estructural o en barra. Antes de que la chapa de metal sea utilizada por los fabricantes, la misma se prepara típicamente mediante un proceso de laminación en caliente. Durante el proceso de laminación en caliente, el acero al carbono se calienta a una temperatura en exceso de 1500 º F (815 º C) . El acero calentado se pasa a través de pares sucesivos de rodillos opuestos que reducen el espesor de la chapa de acero. Una vez que se completa el proceso de laminación en caliente, la chapa de metal procesada o acero laminado en caliente se reduce en temperatura, típicamente por temple en agua, aceite, o un polímero líquido, todos los cuales son bien conocidos en la técnica. La chapa de metal procesada se enrolla a continuación, para el almacenamiento y el transporte conveniente para el usuario final de la chapa de metal procesada, es decir a los fabricantes de aviones, automóviles, electrodomésticos, etc.

Durante las etapas de enfriamiento del procesamiento de la chapa de metal laminada en caliente, las reacciones de la chapa de metal con el oxígeno en el aire y con la humedad involucrada en el proceso de enfriamiento puede resultar en la formación de una capa de óxido de hierro, comúnmente conocida como "herrumbre", en las superficies de la chapa de metal. La velocidad a la que se enfría la chapa de metal, y la caída de temperatura total desde el proceso de laminación en caliente afectan la cantidad y composición de la herrumbre que se forma en la superficie durante el proceso de enfriamiento.

En la mayoría de los casos, antes de que la chapa de metal pueda ser utilizada por el fabricante, la superficie de la chapa de metal debe ponerse en condiciones para proporcionar una superficie adecuada para el producto fabricado, de forma que la superficie de la chapa de metal se pueda pintar o recubrir, por ejemplo galvanizarse. El procedimiento más común de eliminación de herrumbre de la superficie de la chapa de metal laminada en caliente o procesada es un proceso conocido como "decapado y engrasado". En este proceso, la chapa de metal, ya enfriada hasta temperatura ambiente tras el proceso de laminación en caliente, se desenrolla y desliza a través de un baño de ácido clorhídrico para eliminar químicamente la herrumbre formada en la superficie de la chapa de metal. Después de la remoción de la herrumbre mediante el baño de ácido, la chapa de metal luego se lava, se seca, y de inmediato es "engrasada" para proteger las superficies de la chapa de metal de la oxidación o corrosión. El aceite proporciona una barrera de capa de película al aire que protege las superficies de metal desnudas de la chapa de metal a partir de la exposición a la humedad y aire atmosféricos.

Prácticamente la totalidad del acero laminado plano es decapado y engrasado. Puesto que el acero laminado plano es muy usado – el mismo es utilizado normalmente en automóviles, electrodomésticos, construcción, y casi todos nuestros implementos agrícolas – también es muy común el decapado y engrasado, ya sea como un producto decapado de resultado final o decapado para producir otros materiales comunes tal como laminado en frío, prepintura, galvanizado, 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 manejando cada una alrededor de 90.000 toneladas mensuales. Algunos estiman que hay aproximadamente 100 líneas de decapado en EE.UU. solamente con varios miles más en el extranjero.

La parte de "decapado" del proceso es eficaz en la eliminación sustancial de toda la capa de óxido o herrumbre de la chapa de metal procesada. Sin embargo, la parte de "decapado" del proceso tiene un número de desventajas. Por ejemplo, el ácido utilizado en el baño de ácido es corrosivo; el mismo es perjudicial para el equipo, es peligroso para la gente, y es un producto químico peligroso para el medio ambiente que tiene restricciones especiales de almacenamiento y eliminación. Además, la etapa del baño de ácido del proceso requiere un área sustancial de las instalaciones de procesamiento de la chapa de metal. Las líneas de decapado típicamente tienen alrededor de 914 152, 4 m (300-500 pies) de largo, por lo que ocupan una enorme cantidad de espacio en el piso en una fábrica de acero. Su funcionamiento también es muy costoso, funcionando a un costo de aproximadamente $ 12/tonelada -$15/tonelada. Una línea de "decapado y engrasado" con una niveladora de tensión cuesta aproximadamente $ 18.000.000, 00. Además, es crítico que la chapa de metal sea lubricada inmediatamente después del proceso de decapado, debido a que las superficies de metal desnudas comenzarán a oxidarse casi inmediatamente al ser expuestas a la humedad y aire atmosféricos. A menudo, los iones libres de la solución de ácido (es Decir, Cl-) se quedan en la superficie de metal después de la parte del proceso de decapado, acelerando así la oxidación a menos que se la misma se someta a engrasado inmediatamente.

El engrasado también es eficaz en la reducción de oxidación del metal, ya que protege las superficies de metal desnudas de la chapa de metal de la exposición a la humedad y aire atmosféricos. Sin embargo, el engrasado también tiene desventajas. La aplicación y posterior eliminación del aceite lleva tiempo y agrega un costo sustancial tanto en términos de costo de material del producto oleoso en sí, y en términos de mano de obra para quitar el aceite antes del posterior procesamiento 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 disposición. Los productos de eliminación de aceite son generalmente inflamables y asimismo requieren controles especiales para los usuarios corriente abajo del producto de acero. También, otra vez, es crítico que la chapa de metal sea lubricada inmediatamente después del proceso de decapado, debido a que las superficies de metal desnudas comenzarán a oxidarse casi inmediatamente al ser expuestas a la humedad y aire atmosférico.

Los procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria eliminan líneas de decapado y la necesidad de poner aceite en el producto después del decapado. Los procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria producen un producto inhibidor del óxido, mientras que la inyección con granalla convencional y otras técnicas de inyección no producen un producto resultante con propiedades inhibidoras de óxido, y de ese modo no sustituyen la necesidad de decapado y engrasado. Una línea de procesamiento que incorpora los procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria evita las muchas desventajas de una línea de decapado y engrasado. Por ejemplo, una línea de procesamiento que incorpora los procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria aproximadamente tiene 100 metros de largo, con el consiguiente ahorro de espacio significativo en una instalación. Los procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria permiten el reciclado de muchos de los materiales utilizados en el proceso, sin el uso de productos químicos nocivos y ácidos. Los costos de operación asociados a una línea de procesamiento que utiliza los procedimientos y aparatos descritos en la presente memoria son $5/tonelada - $7/tonelada, que es significativamente menor que los costos de operación de aproximadamente $12/tonelada -$15/tonelada asociados a una línea de "decapado y engrasado”. El costo de capital de una línea típica que utiliza los procedimientos y aparatos descritos... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento que comprende:

proporcionar una celda de decalaminado (26) para retirar la herrumbre de óxido de hierro de la chapa de metal (16) , , teniendo la chapa de metal superficies superior e inferior (106, 108) separadas por un espesor de la chapa de metal, y una longitud y un ancho, comprendiendo la chapa de metal (16) hierro, sílice, aluminio, manganeso y cromo, comprendiendo la celda de decalaminado (26) un recinto (28) con un interior generalmente hueco y una abertura de entrada al recinto (34) y una abertura de salida del recinto (38) , estando la celda de decalaminado

(26) adaptada para recibir la chapa de metal (16) a través de la abertura de entrada al recinto (34) y hacer avanzar la chapa de metal a través del recinto (28) y fuera de la abertura de salida del recinto (38) , teniendo las aberturas de entrada y salida del recinto (34, 38) dimensiones para alojar el espesor de la chapa de metal y el ancho de la chapa de metal, haci8endo avanzar la chapa de metal (16) a través de la celda de decalaminado

(26) a lo largo de una dirección correspondiente a la longitud de la chapa de metal; en el interior hueco del recinto, propulsando una mezcla de suspensión (104) contra al menos una de la superficie superior (106) y superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) en todo el ancho de la chapa de metal a medida que el material se hace avanzar a través de la celda de decalaminado (26) ; caracterizada por controlar una velocidad de impacto de suspensión contra al menos una de la superficie superior (106) y superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) en una manera para retirar sustancialmente toda la herrumbre de una superficie de la chapa de metal, y en una manera para crear a capa de pasivación sobre la superficie decalaminada de la chapa de metal (16) , en el que la capa de pasivación comprende al menos uno de sílice, aluminio, manganeso y cromo y en el que la capa de pasivación inhibe la oxidación de la superficie decalaminada de la chapa de metal.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 que además comprende formar la mezcla de suspensión (104) a partir de agua y una granalla de acero que tiene un tamaño SAE de G80 a un tamaño SAE de G40.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la etapa de formar la mezcla de suspensión (104) incluye formar la mezcla de suspensión a partir de agua y una granalla de acero que tiene un tamaño SAE de G50.

4. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que una relación de granalla y agua es aproximadamente 0.9kg (2 libras) a aproximadamente 6.8kg (15 libras) de granalla por cada 3, 78 litros (Galón estadounidense) de agua.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que a relación de granalla y agua es aproximadamente 1.8kg (4 libras) a aproximadamente 4.5kg (10 libras) de granalla por cada 3, 78 litros (Galón estadounidense) de agua.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de controlar una velocidad de impacto de suspensión además comprende controlar la velocidad de impacto de suspensión en una manera para producir una terminación superficial menor que aproximadamente 100 Ra.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión incluye controlar una velocidad de descarga de la suspensión en un intervalo de aproximadamente 30, 5 a 61 m/s (100 pies por segundo a 200 pies por segundo) .

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión incluye controlar una velocidad de descarga de la suspensión en un intervalo de aproximadamente 39, 6-45, 7 m/s (130 pies por segundo a 150 pies por segundo) .

9. El procedimiento de la reivindicación 1, que además comprende detectar una condición de superficie de al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) después de que la chapa de metal se hace avanzar a través de la mezcla de suspensión propulsada (104) .

10. El procedimiento de la reivindicación 9, que además comprende controlar la velocidad de impacto de suspensión contra al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) en base al menos en parte a la condición de superficie detectada.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión contra al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) en base a al menos en parte la condición de superficie detectada incluye controlar una velocidad de avance de la chapa de metal material a través de la celda de decalaminado (26) .

12. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión contra al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) en base a al menos en parte la condición de superficie detectada incluye controlar una velocidad de descarga de suspensión que es propulsada contra la superficie de la chapa de metal (16) .

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la mezcla de suspensión (104) es propulsada contra al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) con un impulsor rotatorio (68) .

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que además comprende detectar una condición de superficie de al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) después de que la chapa de metal se hace avanzar a través de la mezcla de suspensión propulsada (104) y ajustar una velocidad de rotación del impulsor (68) en base a al menos en parte la condición de superficie detectada.

15. El procedimiento de la reivindicación 2, además comprende añadir un aditivo a la mezcla de suspensión (104) para evitar la oxidación de la granalla.

16. El procedimiento de la reivindicación 1, que además comprende soportar la celda de decalaminado (26) sobre un sistema de rieles común con otras celdas de una línea de procesamiento.

17. El procedimiento de la reivindicación 1, que además comprende:

colocar una primera rueda impulsora (68) que tiene un primer eje de rotación adyacente a una primera superficie de la chapa de metal (16) , comprendiendo la primera superficie al menos una de la superficie superior (106) y la superficie inferior (108) de la chapa de metal (16) ; colocar una segunda rueda impulsora (88) que tiene un segundo eje de rotación adyacente a la primera superficie de la chapa de metal (16) ; suministrar la mezcla de suspensión (104) a la primera rueda impulsora (68) y a la segunda rueda impulsora (88) ; girar la primera rueda impulsora (68) alrededor del primer eje de rotación de manera tal que la mezcla de suspensión (104) suministrada a la primera rueda es propulsada girando la primera rueda impulsora (68) contra una primera área (112) que se extiende sustancialmente en todo el ancho completo de la primera superficie de la chapa de metal (16) ; girar la segunda rueda impulsora (88) alrededor del segundo eje de rotación de manera tal que la mezcla de suspensión (104) suministrada a la segunda rueda es propulsada girando la segunda rueda contra una segunda área (114) que se extiende sustancialmente en el ancho completo de la primera superficie de la chapa de metal (16.) ; girar la primera rueda impulsora (68) y la segunda rueda impulsora (88) en direcciones opuestas; y colocar la primera rueda impulsora (68) y la segunda rueda impulsora (88) respecto de la primera superficie de la chapa de metal (16) donde la primera área (112) está espaciada de la segunda área (114) a lo largo de la longitud de la chapa de metal (16) .

18. El procedimiento de la reivindicación 17, que además comprende colocar la primera rueda impulsora (68) y la segunda rueda impulsora (88) a lo largo de los márgenes laterales opuestos adyacentes que definen el ancho de la chapa de metal (16) con la chapa de metal centrada entre la primera rueda impulsora (68) y la segunda rueda impulsora (88) .

19. El procedimiento de la reivindicación 17, que además comprende colocar en forma ajustable la primera rueda impulsora (68) y la segunda rueda impulsora (88) hacia y lejos de .la primera superficie de la chapa de metal (16) para ajustar una condición de superficie de la primera superficie de la chapa de metal.

20. El procedimiento de la reivindicación 17, que además comprende detectar una condición de superficie de la primera superficie (106) de la chapa de metal (16) después de que la chapa de metal se hace avanzar a través de la mezcla de suspensión propulsada (104) .

21. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión incluye ajustar una velocidad de rotación de la primera y segunda ruedas (68, 88) en base a al menos en parte la condición de superficie detectada de la primera superficie.

22. El procedimiento de la reivindicación 19, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión incluye controlar una velocidad de avance de la chapa de material (16) a través de la celda de decalaminado (26) en base a al menos en parte la condición de superficie detectada de la primera superficie.

23. El procedimiento de la reivindicación 17, que además comprende: colocar una tercera rueda impulsora que tiene un tercer eje de rotación adyacente a una segunda superficie de la chapa de metal (16) que está opuesta a la primera superficie de la chapa de metal; colocar una cuarta rueda impulsora que tiene un cuarto eje de rotación adyacente a la segunda superficie de la chapa de metal (16) ; suministrar la mezcla de suspensión (104) a la tercera rueda impulsora y a la cuarta rueda impulsora; girar la tercera rueda impulsora alrededor del tercer eje de rotación de manera tal que la mezcla de suspensión (104) suministrada a la tercera rueda impulsora es propulsada girando la tercera rueda contra una tercer área que se extiende sustancialmente en el ancho completo de la segunda superficie de la chapa de metal (16) ; girar la cuarta rueda alrededor del cuarto eje de rotación de manera tal que la mezcla de suspensión (104) suministrada

a la cuarta rueda impulsora es propulsada girando la cuarta rueda contra una cuarta área que se extiende sustancialmente en el ancho completo de la segunda superficie de la chapa de metal (16) ; girar la tercera rueda impulsora y la cuarta rueda impulsora en direcciones opuestas; y colocar la tercera rueda impulsora y la cuarta rueda impulsora respecto de la chapa de metal donde la tercera área está

espaciada de la cuarta área a lo largo de la longitud de la chapa de metal (16) .

24. El procedimiento de la reivindicación 23, que además comprende colocar la tercera rueda impulsora y la cuarta rueda impulsora a lo largo de los márgenes laterales opuestos adyacentes que definen el ancho de la chapa de metal

(16) con la chapa de metal centrada entre la tercera rueda impulsora y la cuarta rueda impulsora. 10

25. El procedimiento de la reivindicación 23, que además comprende colocar en forma ajustable la tercera rueda y la cuarta rueda hacia y lejos de la segunda superficie de la chapa de metal (16) para ajustar una terminación superficial de la segunda superficie de la chapa de metal (16) .

26. El procedimiento de la reivindicación 23, que además comprende detectar una condición de superficie de la segunda superficie de la chapa de metal (16) después de que la chapa de metal se hace avanzar a través de la mezcla de suspensión propulsada (104) .

27. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión incluye ajustar una velocidad de rotación de la tercera y cuarta ruedas en base a al menos en parte la condición de superficie detectada de la segunda superficie.

28. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que la etapa de controlar la velocidad de impacto de suspensión incluye controlar una velocidad de avance de la chapa de material (16) a través de la celda de decalaminado (26) en 25 base a al menos en parte la segunda superficie condición de superficie detectada.