DESCRIPCION

Campo de la invención La invención se refiere a un dispositivo de enfriamiento para enfriar un alambre que comprende una primera cámara contenedora para contener un líquido de enfriamiento.

La invención se refiere también a una instalación de procesado de alambre que incorpora el dispositivo de enfriamiento para enfriar el alambre según la invención.

Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento de enfriamiento para enfriar un alambre. Estado de la técnica

Una de las etapas de fabricación de alambre, y más en particular alambre de acero, es la etapa de recocido o la de patentado. En la etapa de recocido el alambre se calienta entre 650 y 750 ^e C. El objeto del recocido es ablandar el alambre para eliminar tensiones internas y facilitar su posterior manipulación.

En la etapa de patentado se calienta el alambre entre 825 y 950 ^e C. Este tratamiento tiene por objeto transformar la estructura cristalina de la austenita en perlita, lo cual proporciona ductilidad al acero. En un proceso de recocido, y especialmente en un proceso de patentado, es necesario enfriar el alambre con velocidad controlada. Sobre todo, en líneas de alta velocidad de producción de alambre de acero galvanizado, es necesario enfriar los alambres del orden de 250-300 ^e C, para llegar a los 460 a 500 ^e C del baño de zinc.

Es conocido enfriar el alambre en la etapa de recocido usando unos tubos con una camisa de agua, que asegura que la pared esté fría en todo momento. Debido a la alta temperatura de los alambres, estos se enfrían por radiación. Desafortunadamente este sistema conocido no es suficiente y presenta algunos inconvenientes. En primer lugar, la velocidad de enfriamiento es baja, lo que limita la velocidad de los alambres. Además, la longitud necesaria a enfriar alarga de mucho la línea del orden de decenas de metros. Por otra parte, debido a su longitud, el enhebrado del alambre puede llegar a ser difícil. Finalmente, en esta solución conocida, los tubos acumulan suciedad con facilidad. Otro de los problemas relevantes es el riesgo de oxidación del alambre.

El documento US 2007107815 A1 divulga un procedimiento para patentar alambre de acero, según el cual la temperatura aumenta al menos hasta un nivel en el que el acero se austeniza. Luego el alambre se templa en un medio líquido pasando el alambre a través de al menos una cortina de líquido de enfriamiento para obtener una temperatura de enfriamiento que se encuentra por debajo de la temperatura de austenización. El líquido fluye de una manera turbulenta en una dirección sustancialmente perpendicular al alambre. A continuación, el procedimiento presenta una etapa isotérmica durante la cual el alambre se mantiene a una temperatura constante que permite la transformación perlítica. En el procedimiento, además están previstas varias cortinas sucesivas de líquido de enfriamiento que impactan inferiormente sobre el alambre para obtener la temperatura que permite la transformación perlítica.

Sumario de la invención

La invención tiene como finalidad proporcionar un dispositivo de enfriamiento para enfriar un alambre del tipo indicado al principio, que enfriando a alta velocidad de paso, evite la oxidación del alambre y por lo tanto proporcione un alambre de alta calidad.

En la técnica los valores utilizados para caracterizar una línea de procesamiento de alambre de alta velocidad son los valores DV y D2V. DV es el producto del diámetro

D del alambre medido en mm por la velocidad de avance del alambre V medida en m/min. A su vez, D2V es el producto del cuadrado del diámetro del alambre medido en mm por la velocidad de avance del alambre V medida en m/min. Así, en la invención se considera una línea de alta velocidad, una línea de DV³150 mm m/min y D2V ³ 500 mm ² m/min.

Por otra parte, en la invención, se entiende como velocidad media en la entrada del líquido de enfriamiento, es decir la velocidad en el punto de eyección del chorro de líquido de enfriamiento, el caudal volumétrico expresado en m ³ /s en condiciones de presión y temperatura de 0 ^e C y 1 atm, dividido por el área de la sección transversal de la entrada de líquido de enfriamiento expresada en m ² .

Así, la finalidad de la invención se consigue mediante un dispositivo de enfriamiento para enfriar un alambre del tipo indicado al principio, caracterizado por que además comprende una segunda cámara de enfriamiento, que comprende una entrada y una salida de alambre dispuestas una respecto a la otra de manera que definen una trayectoria de alambre y por lo menos una entrada y una salida de líquido de enfriamiento, y unos medios de impulsión de líquido de enfriamiento que conectan fluídicamente dichas primera y segunda cámaras para impulsar dicho líquido de enfriamiento desde dicha primera cámara hasta dicha segunda cámara, a través de dicha por lo menos una entrada de líquido de enfriamiento, estando dichos medios de impulsión y la sección transversal de dicha por lo menos una entrada de líquido de enfriamiento, dimensionados para proyectar un chorro de líquido de enfriamiento sobre dicha trayectoria de alambre a una velocidad media de por lo menos 0,6 m/s desde una distancia entre dicha entrada de líquido de enfriamiento y dicha trayectoria comprendida entre 6 y 13 veces el diámetro del alambre que debe ser enfriado, extendiéndose además dicha salida de líquido de enfriamiento dentro de dicha primera cámara de manera que cuando dicho dispositivo de enfriamiento está en funcionamiento, el extremo distal de dicha salida de líquido de enfriamiento está sumergido en el líquido de enfriamiento contenido en dicha primera cámara, y por que además comprende medios de introducción de gas inerte funcionalmente asociados a dicha segunda cámara para crear una atmósfera de gas inerte en el interior de dicha segunda cámara durante el enfriamiento de dicho alambre.

El dispositivo de enfriamiento de alambre está basado en el enfriamiento por convección, que es mucho más eficiente que el enfriamiento por radiación conocido en algunas instalaciones del estado de la técnica estado de la técnica. Esto permite enfriar el alambre evitando la oxidación pero además de manera más rápida. En consecuencia comparado con los dispositivos del estado de la técnica de enfriamiento por radiación, se puede reducir la longitud de la estación para un mismo gradiente de enfriamiento y ganando velocidad de procesado.

Los medios de impulsión y la sección transversal de la entrada del líquido de enfriamiento están dimensionados de tal manera que permiten proyectar un chorro de líquido de enfriamiento sobre el alambre a elevada velocidad y de manera muy precisa. Esto no ocurría con las cortinas de agua divulgadas por el estado de la técnica. Además, con ello se evita la formación de una capa de vapor en la interfase entre el líquido de enfriamiento y el alambre. Durante el desarrollo de la invención se ha constatado que la capa de vapor favorece la oxidación del alambre. Por otra parte, también dificulta su enfriamiento. Asimismo, al introducir un gas inerte en la segunda cámara también se evita que se produzcan reacciones químicas no deseadas que puedan degradar el alambre. En particular, en sistemas conocidos del estado de la técnica el oxígeno existente en la cámara de enfriamiento es uno de los elementos decisivos en la oxidación de la superficie del alambre, ya que al contactar con el alambre se produce la oxidación de la superficie. Esto tiene una incidencia directa en la calidad del alambre producido ya que además se dificulta su posterior procesado, como por ejemplo, el revestimiento por galvanizado.

Un ejemplo de las desventajas de los dispositivos del estado de la técnica se aprecia en el dispositivo divulgado en el documento US 2007107815 A1. En éste, las cortinas de agua contienen burbujas lo cual dificultan la uniformidad del enfriamiento y favorecen nuevamente las formación de capas de vapor sobre el alambre. Esto por una parte perjudica a la calidad del alambre, provocando su oxidación. Además, esto obliga también a trabajar a baja velocidad para garantizar que toda la superficie del alambre esté en contacto con el agua en algún momento para su enfriamiento uniforme. Esta instalación también es muy ineficiente, ya que gran parte del chorro en forma de cortina de agua no sirve para enfriar. De hecho, gran parte de la cortina de agua turbulenta es impulsada para nada, lo cual supone un consumo energético innecesario.

La invención abarca una serie de características preferentes que son objeto de las reivindicaciones dependientes y cuya utilidad se pondrá de relieve más adelante en la descripción detallada de una forma de realización de la invención. Preferentemente, dicho gas inerte comprende por lo menos nitrógeno e hidrógeno, presentando dicho hidrógeno en una concentración en peso de entre 0 y 10% p/p, preferentemente entre 0 y 7,5 % p/p y especialmente preferente entre 0 y 5% p/p. Por consiguiente el nitrógeno comprende una concentración de entre 100 y 90% p/p, preferentemente entre 100 y 92,5 % p/p y especialmente preferente entre 100 y 95% p/p. El hidrógeno en una proporción adecuada es especialmente deseable, ya que se capta el oxígeno que proviene del agua para formar nuevamente agua. Por lo tanto, se reduce todavía más el riesgo de oxidación de la superficie del alambre durante la etapa de enfriamiento. Preferentemente, dichas entradas de líquido de enfriamiento están configuradas para proyectar un chorro puntual sobre dicha trayectoria, estando dichas entradas de líquido de enfriamiento dispuestas perimetralmente alrededor de dicha trayectoria, a lo largo de un ángulo de 270 ^e simétrico respecto a un plano vertical. Al no proyectar líquido de enfriamiento desde la parte inferior, se evita que líquido caliente que ya ha contactado con el alambre, caiga nuevamente sobre el mismo y por lo tanto enfríe de forma mucho menos eficiente. En otra forma de realización las entradas de líquido de enfriamiento están dispuestas perimetral e uniformemente alrededor de dicha trayectoria alrededor de un ángulo comprendido entre 0 y 180 ^e , lo cual también reduce el consumo energético del dispositivo, ya que no se proyectan chorros de agua en contra del sentido de la gravedad.

Aún más preferentemente, dicha segunda cámara comprende una pluralidad de entradas de líquido de enfriamiento uniformemente distribuidas en la dirección longitudinal de dicha trayectoria y en la parte superior de dicha segunda cámara. Esto permite enfriar aún más rápido el alambre, ya que hay una mayor cantidad de líquido de enfriamiento proyectado sobre el alambre. De forma especialmente preferente están previstas entre 15 y 50 entradas de líquido uniformemente distribuidas en la dirección longitudinal. Así, por ejemplo, cuando en un plano transversal están previstas 5 entradas de líquido distribuidas perimetralmente, se podrían prever entre 45 y 250 entradas de líquido de enfriamiento en todo el dispositivo.

De forma especialmente preferente, dichas entradas de líquido de enfriamiento son de sección transversal circular. Esto simplifica su fabricación. De forma especialmente preferente, los orificios que configuran las entras de líquido de enfriamiento son de sección transversal circular de diámetro comprendido entre 1 y 4 mm, en función del diámetro de alambre a enfriar.

También para disponer de mayor flexibilidad en la forma del chorro, dichas entradas de líquido de enfriamiento presentan una sección transversal modificable o ajustable, es decir que las dimensiones de la sección transversal pueden ser variadas en función de las necesidades geométricas del alambre que hay que enfriar. Preferentemente, dichos medios de impulsión y la sección transversal de dicha por lo menos una entrada de líquido de enfriamiento, están dimensionados para proyectar dicho chorro de líquido de enfriamiento sobre dicha trayectoria de alambre a una velocidad media de por lo menos 3 m/s y preferentemente de por lo menos 5 m/s. Una mayor velocidad de proyección minimiza el riesgo de formación de la capa de vapor, es especial cuando el chorro es menos ancho que la sección transversal del alambre. De forma especialmente preferente, el caudal utilizado para emitir los chorros de líquido está comprendido entre 6 l/min y 60 l/min.

En otra forma de realización que tiene por objeto optimizar el consumo de líquido de enfriamiento, preferentemente, la anchura de la sección de dicha por lo menos una entrada de líquido de enfriamiento en el plano perpendicular a dicha trayectoria de alambre es entre un 30% y un 120% del diámetro de dicho alambre.

Preferentemente, dicho líquido de enfriamiento es uno del grupo formado por agua de red, agua desmineralizada, una disolución de sales y/o polímeros en agua. Gracias a ello, se simplifica el diseño del dispositivo y se incrementa la seguridad. El agua es un líquido de enfriamiento fácilmente disponible en las industrias y además su manipulación no es peligrosa. Por otra parte, esto evita la necesidad de almacenar otros líquidos específicos. Alternativamente se puede emplear glicol o aceite de corte, conocido en la técnica como taladrina.

Otro objeto de la invención es proporcionar una instalación de procesamiento de alambre en continuo que comprenda un dispositivo de enfriamiento para enfriar el alambre como el que se ha descrito anteriormente. Con el objeto de reducir al máximo el riesgo de formación de una capa de óxido en la superficie del alambre, aguas arriba de la etapa de enfriamiento, la instalación comprende una estación de tratamiento térmico, comprendiendo dicha instalación una cámara de tratamiento térmico que dispone de unos medios de calentamiento para calentar dicho alambre a una primera temperatura y de unos medios de introducción de gas inerte para crear una atmósfera de gas inerte en dicha cámara. Gracias al gas inerte, a pesar de elevar la temperatura del alambre para realizar el tratamiento térmico, se evita la formación de óxido. En otra forma de realización, la instalación comprende una estación de galvanizado dispuesta aguas abajo de dicha estación de enfriamiento, comprendiendo dicha estación de galvanizado una cámara de galvanizado y unos medios de introducción de gas inerte para crear una atmósfera de gas inerte en dicha cámara de galvanizado, estando dicha estación de galvanizado fluídicamente conectada con dicha estación de enfriamiento.

Finalmente, de forma especialmente preferente dicha estación de tratamiento térmico, dicha estación de galvanizado y dicha estación de enfriamiento están fluídicamente conectadas entre sí de manera que comparten dicha atmósfera de gas inerte. Esto evita cualquier riesgo de formación de capa de óxido en todas estas etapas.

Otro objeto de la invención consiste en un procedimiento de enfriamiento para enfriar un alambre que permita enfriar el alambre a alta velocidad, sin perjudicar la calidad del alambre producido. Esta finalidad se consigue mediante un procedimiento de enfriamiento para enfriar un alambre del tipo indicado al principio, caracterizado por que comprende una etapa de proyección de líquido de enfriamiento en la que se proyecta por lo menos un chorro de líquido de enfriamiento sobre dicha trayectoria de alambre a una velocidad media de por lo menos 0,6 m/s, siendo proyectado dicho chorro de líquido desde una distancia entre la entrada de líquido de enfriamiento y dicha trayectoria comprendida entre 6 y 13 veces el diámetro del alambre que debe ser enfriado, y por que dicha etapa de proyección se realiza en una atmósfera de gas inerte.

Preferentemente, dicho gas inerte comprende por lo menos nitrógeno e hidrógeno en una concentración en peso de entre 0 y 10% p/p, preferentemente entre 0 y 7,5 % p/p y especialmente preferente entre 0 y 5% p/p. Gracias al hidrógeno, se capta el oxígeno que proviene del agua para formar nuevamente agua. Por lo tanto, se reduce todavía más el riesgo de oxidación de la superficie del alambre durante la etapa de enfriamiento. Preferentemente, dicha velocidad media de proyección de líquido de enfriamiento sobre dicho alambre es de por lo menos 3 m/s y preferentemente de por lo menos 5 m/s. Una mayor velocidad de proyección minimiza el riesgo de formación de la capa de vapor. Por otra parte, velocidades mayores son apropiadas también para secciones de alambre mayores.

Preferentemente, dicho por lo menos un chorro de líquido de enfriamiento es un chorro puntual, proyectándose dicho chorro perimetralmente alrededor de dicha trayectoria, a lo largo de un ángulo de 270 ^e simétrico respecto a un plano vertical. Esto evita que el líquido de enfriamiento proyectado, ya caliente, vuelva a caer sobre el alambre. Al caer sobre el alambre agua que ya lo ha tocado antes y por lo tanto ya se ha empezado a calentar provocaría que el alambre se enfriase de forma poco eficiente. En otra forma de realización el por lo menos un chorro de líquido de enfriamiento se proyecta perimetral e uniformemente alrededor de dicha trayectoria alrededor de un ángulo comprendido entre 0 y 180 ^e respecto a la dirección horizontal para optimizar el consumo energético de la instalación. Asimismo, la invención también abarca otras características de detalle ilustradas en la descripción detallada de una forma de realización de la invención y en las figuras que la acompañan.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se relata una forma preferente de realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se acompañan. Las figuras muestran:

La Figura 1 , una vista frontal esquemática de una primera forma de realización de una instalación según la invención. La Figura 2, una vista en perspectiva de un dispositivo de enfriamiento para enfriar un alambre según la invención.

La Figura 3, una vista en planta superior del dispositivo de la Figura 2.

La Figura 4, un esquema general del dispositivo de enfriamiento de alambres según la invención.

La Figura 5, una vista cortada longitudinalmente de la segunda cámara de enfriamiento en la que se enfría el alambre.

La Figura 6, un corte transversal esquemático por el plano VI-VI de la segunda cámara de la figura 5.

Las Figuras 7a y 7b, unos diagramas de análisis de la velocidad de los chorros que se proyectan sobre el alambre en una segunda cámara de enfriamiento del dispositivo según la invención.

La Figura 8, una vista frontal esquemática de una segunda forma de realización de una instalación según la invención.

Descripción detallada de una forma de realización de la invención

Con el fin de comprender mejor el funcionamiento del dispositivo 1 para enfriar alambre 100 según la invención, primero se describe, a modo de ejemplo no limitativo, un procedimiento de procesado de alambre según la invención. Más en particular, en este caso se describe un procedimiento de revestimiento de alambre de acero por galvanizado. No obstante, el procedimiento según la invención es aplicable a otros procedimientos de procesado de alambre en continuo de otros materiales. En particular, el procedimiento es aplicable a procedimientos de procesado de alambre en los que se requiera una etapa de enfriamiento tras una elevación de la temperatura del alambre que cause un cambio cristalográfico y que por consiguiente exista un riesgo de oxidación de su superficie. A modo de ejemplo, y en función del contenido de carbono, en el caso de un alambre de acero, se eleva la temperatura por encima de 400 ^e C.

La Figura 1 muestra una instalación 102 de revestimiento de alambre 100 por galvanizado. La instalación 102 presenta, en primer lugar, una estación de entrega de alambre con dos dispositivos entregadores 104 de alambre 100 a modo de bobina montada giratoria sobre su correspondiente soporte no mostrado en detalle. En caso de necesidad, la salida del alambre 100 de las bobinas puede frenarse para asegurar la correcta tensión del alambre 100 en los procesos posteriores. En la Figura 1 se han representado dos dispositivos entregadores 104, es decir que se representa una máquina apta para tratar dos alambres simultáneamente. No obstante, dentro del alcance de la invención es irrelevante el número de alambres 100 que son tratados. A pesar de ello, por simplicidad, en adelante la descripción de las distintas formas de realización se hará en referencia a un único alambre 100, lo cual no debe ser interpretado de forma limitativa. Por consiguiente, a menos que no se indique lo contrario todo lo descrito será aplicable a uno, dos o varios alambres 100.

La instalación 102 presenta una estación de limpieza 106 con un primer horno 108 de inducción para limpiar la superficie del alambre 100 antes de proceder a la aplicación del tratamiento térmico previo al revestimiento. No obstante, de forma alternativa, el horno puede ser un horno convencional. Este primer horno 108 puede ser tanto una fuente de tensión, como una fuente de corriente. El primer horno 108 da la potencia necesaria para elevar la temperatura del alambre 100 a una temperatura comprendida entre 400 y 600 ^e C. Para ello, el primer horno 108 presenta un inductor que es atravesado interiormente por el correspondiente alambre 100. Tanto en el caso de máquinas unifilares, como multifilares, cada uno de los inductores está configurado de modo de bobina abierta sin tubo cerámico en el centro de los inductores. Por consiguiente, por su parte inferior se pueden evacuar los residuos eliminados por gravedad de la superficie del alambre 100. Alternativamente, el inductor 1 10 puede ser también semiabierto, de modo que la parte superior del inductor 1 10 esté protegida con un casquillo cerámico, mientras que la parte inferior esté abierta. En el primer horno 108 también está previsto un extractor de humos 1 12 que dirige los humos hacia un filtro 1 14 de humos. Por la parte inferior del inductor, la estación de limpieza 106 presenta un dispositivo de recogida de cenizas 128, a modo de bandeja extraíble, previsto por debajo del inductor ocupando toda su longitud y anchura, de modo que la ceniza desprendida del alambre 100 caiga siempre sobre la bandeja para su correcta evacuación.

Después del dispositivo entregador 104 y aguas arriba del primer horno 108 de inducción, la estación de limpieza 106 comprende un dispositivo de impregnación 1 18 que contiene un líquido altamente volátil, tal como agua, alcohol, ácido, disolvente o similar. El alambre 100 es impregnado en el dispositivo de impregnación 1 18 antes de entrar en el primer horno 108 de inducción por rociado, inmersión, frotado o similar.

Finalmente, en la estación de limpieza 106 también está previsto un dispositivo de limpieza 1 16 de restos calcinados de la superficie del alambre 100 aguas abajo del primer horno 108. Este dispositivo de limpieza 1 16 es opcional según el grado de limpieza que se desee obtener. En el primer horno 108 se elimina la mayor parte de residuos presentes sobre la superficie del alambre 100. No obstante, este sistema se encarga de eliminar eventuales residuos que después de ser calcinados en el primer horno 108 quedan adheridos a la superficie del alambre 100 y que no hayan caído por gravedad. El dispositivo de limpieza 1 16 de restos calcinados puede ser entre otros: agua a presión, nitrógeno, aire a presión, agua recirculante u otros fluidos y sistemas similares. De forma alternativa, tampoco se descarta la limpieza mecánica, es decir, que el dispositivo de limpieza 1 16 comprenda medios mecánicos como cepillos rotativos, cilindros rotativos recubiertos de paño, almohadillas o similares destinados a frotar la superficie de cada uno de los alambres 100 para eliminar los residuos sólidos restantes.

Después del dispositivo de limpieza 1 16, aguas abajo del primer horno 108 de inducción, la instalación 102 comprende una estación de tratamiento térmico. La estación de tratamiento térmico presenta un segundo horno 120 con una cámara de tratamiento térmico que dispone de unos medios de calentamiento para calentar el alambre 100 a una primera temperatura. De forma especialmente preferente la estación también presenta unos medios de introducción de gas inerte, no mostrados en detalle, para crear una atmósfera de gas inerte en la cámara de tratamiento térmico. Como ya se ha comentado, el tratamiento térmico del alambre 100 consiste en elevar la temperatura del mismo hasta provocar una modificación cristalográfica del acero. Por ello, este segundo horno 120 debe ser apto para calentar por el alambre 100 a una temperatura de tratamiento térmico. Dentro del alcance de la invención el tratamiento térmico puede ser cualquiera de los habituales de los que se aplican a un alambre de acero previo a su posterior procesado, ya sea con o sin revestimiento posterior. Por ejemplo, el tratamiento térmico aplicado en el segundo horno 120 puede ser un recocido, un patentado o un templado previos a la galvanización o bien un austenizado que se aplique en el caso de un alambre de acero inoxidable que no necesite revestimiento posterior.

Se ha visto que el tratamiento térmico se lleva a cabo preferentemente en una atmósfera de gas inerte, como por ejemplo, una combinación de hidrógeno y nitrógeno para evitar la oxidación. No obstante, dentro del contexto de la invención, no es imprescindible que el tratamiento térmico se realice en atmósfera inerte.

A la salida del segundo horno 120 de tratamiento térmico la instalación 102 presenta una estación de enfriamiento con por lo menos un dispositivo de enfriamiento para enfriar un alambre 100. El dispositivo 1 se describirá en más detalle a continuación.

Luego, aguas abajo de la estación de enfriamiento, la instalación presenta una estación de galvanizado. Esta estación presenta una cámara de galvanizado 124 con un baño de zinc y unos medios de introducción de gas inerte (no mostrados en detalle) para crear una atmósfera de gas inerte en la cámara de galvanizado 124. Alternativamente, en el baño se pueden aplicar distintos revestimientos tales como fosfatados, rilsanizados, cobrizados, lacados, plastificados o similares, distintos del galvanizado. De nuevo, la atmósfera inerte de la estación de galvanizado es opcional, pero mejora en gran medida la calidad de acabado del revestimiento. También, en la forma de realización preferente de la figura 1 , la estación de tratamiento térmico, la estación de galvanizado y la estación de enfriamiento están fluídicamente conectadas entre sí de manera que comparten la atmósfera de gas inerte. A continuación de la estación de galvanizado está previsto un dispositivo de solidificación 122 de la capa de galvanizado que se encarga de garantizar una buena uniformidad del revestimiento. En este caso, el dispositivo de solidificación 122 el revestimiento, también enfría el alambre 100. No obstante, en este caso no existe el riesgo de oxidación existente en la estación de tratamiento térmico, ya que el alambre 100 está recubierto de zinc.

Finalmente, a la salida del dispositivo de solidificación 122 está previsto un dispositivo de recogida 126 del alambre 100 que consiste en una bobina de arrollamiento accionada por motor para cada uno de los alambres 100.

A continuación, se describe el dispositivo 1 de enfriamiento que es objeto de la invención. Este dispositivo 1 puede estar previsto en la estación de enfriamiento de una instalación 102 de galvanizado de alambre en continuo.

Como puede verse en las figuras, y en especial en la figura 4, el dispositivo de enfriamiento 1 para enfriar un alambre 100 según la invención presenta una primera cámara 2 contenedora para contener el líquido de enfriamiento. Un líquido especialmente preferente para enfriar el alambre 100 es el agua de red, ya que está fácilmente disponible en las instalaciones industriales. No obstante, se podrían utilizar otros líquidos como agua desmineralizada, glicol, una disolución de sales y/o polímeros en agua, taladrinas u otros. Además, la segunda cámara 4 comprende una entrada de alambre 6 por la que entra el alambre 100 que se va a enfriar y una salida de alambre 8 por la que sale el alambre 100 una vez ya se ha enfriado. Estas entrada y esta salida de alambre 6, 8 definen una trayectoria 10 de alambre 100. Es preferente que la trayectoria 10 sea rectilínea para minimizar el espacio, pero no es imprescindible. La trayectoria 100 de alambre coincide sustancialmente con el eje longitudinal del alambre 100 que pasa por dentro de la segunda cámara 4 para ser enfriado. Por otra parte, esta misma segunda cámara 4 presenta una pluralidad de entradas de líquido de enfriamiento 12 y por lo menos una salida de líquido de enfriamiento 14, dispuesta inferiormente a modo de caja longitudinal.

El dispositivo 1 también presenta unos medios de impulsión 16 de líquido de enfriamiento, tales como una bomba hidráulica que conectan fluídicamente las primera y segunda cámaras 2,4. Los medios de impulsión 16 están previstos para impulsar el líquido de enfriamiento desde el baño de líquido de enfriamiento en la primera cámara 2 hasta la segunda cámara 4, a través de la pluralidad de entradas de líquido de enfriamiento 12 previstas en una cámara de acumulación 24 que envuelve la segunda cámara 4.

Tal y como se aprecia en la figura 6, los medios de impulsión 16 y la sección transversal de las entradas de líquido de enfriamiento 12 están dimensionados para proyectar un chorro de líquido de enfriamiento sobre la trayectoria 10 de alambre a una velocidad media de por lo menos 0,6 m/s. El chorro de líquido se proyecta desde una distancia d, entre dicha entrada de líquido de enfriamiento 12 y dicha trayectoria comprendida entre 6 y 13 veces el diámetro del alambre 100 que debe ser enfriado. Con esta velocidad se evita la oxidación del alambre gracias a que se evita en gran medida la formación de una capa de vapor alrededor del alambre. La capa de vapor favorece la oxidación del alambre, pero además dificulta en enfriamiento del mismo. No obstante, de manera todavía más preferentemente se logra un efecto de enfriamiento más reforzado a partir a una velocidad de por lo menos 3 m/s y más preferentemente por lo menos 5 m/s. De forma especialmente preferente, las entradas de líquido de enfriamiento 12 son orificios de sección transversal circular con un diámetro comprendido entre 1 y 4 mm. Además el caudal está comprendido entre 6 l/min y 60 l/min.

También para una optimización entre la capacidad de refrigeración y el consumo energético de la instalación, en el dispositivo 1 está previsto que la anchura 18 de la sección transversal de cada una de las entradas de líquido de enfriamiento 12 en el plano perpendicular a la trayectoria 10 de alambre sea de entre un 30% y un 120% del diámetro máximo de alambre que debe ser enfriado. En la invención se entiende la anchura 18 de la sección transversal de las entradas de líquido de enfriamiento 12 como la dimensión de la entrada de líquido medida en el plano perpendicular a la trayectoria 10 del alambre, tal y como se aprecia en la figura 6. También en las figuras 6 y 7, se aprecia que las entradas de líquido de enfriamiento 12 están configuradas para proyectar un chorro puntual sobre la trayectoria 10, indicado en la figura 6 con la flecha A. En esta misma figura se aprecia que las entradas de líquido de enfriamiento 12 están dispuestas perimetralmente alrededor de dicha trayectoria 10, a lo largo de un ángulo de 180 ^e simétrico respecto a un plano vertical P. La distribución perimetral se podría extender hasta 270 ^e de forma simétrica respecto al plano P para evitar que el líquido de enfriamiento calentado que ya ha contactado con el alambre 100 vuelva a caer sobre éste, empeorando el enfriamiento del alambre. De hecho, la distribución perimetral considerada como más eficiente en cuanto a enfriamiento y a consumo energético de la instalación se logra cuando las entradas de líquido de enfriamiento 12a, 12b están dispuestas perimetral e uniformemente alrededor de la trayectoria alrededor de un ángulo comprendido entre 0 y 180 ^e como es el caso de la figura.

Por otra parte, y para poder garantizar un buen enfriamiento a alta velocidad, en la figura 5 se puede apreciar que la segunda cámara 4 comprende una pluralidad de entradas de líquido de enfriamiento 12 en la segunda cámara 4 que están uniformemente distribuidas en la dirección longitudinal de la trayectoria 10 y en la parte superior 22 de dicha segunda cámara 4. En la figura 4, también se observa que la salida de líquido de enfriamiento 14 se extiende en forma de conducto tubular 28 vertical de sección transversal rectangular, dentro de dicha primera cámara 2. Así, cuando el dispositivo 1 está en funcionamiento, el extremo distal 20 de la salida de líquido de enfriamiento 14 está sumergido en el baño de líquido de enfriamiento contenido en la primera cámara 2.

El dispositivo 1 además comprende medios de introducción de gas inerte. Estos medios de introducción están funcionalmente asociados a la segunda cámara 4 para crear una atmósfera de gas inerte en el interior de la segunda cámara 4 durante el enfriamiento del alambre 100. En particular, el hecho de que el extremo distal 20 esté sumergido en el baño de líquido de la primera cámara 2, garantiza que la totalidad de la segunda cámara 4 está en una atmósfera de gas inerte. Esta atmósfera inerte se muestra de manera esquemática en la figura 4 mediante un fondo de color gris.

Como ya se ha comentado, la segunda cámara 4 contiene el gas inerte 130 que evita que se produzca cualquier reacción química indeseada y en particular la oxidación de la superficie del alambre 100. El gas inerte 130 preferido comprende por lo menos nitrógeno e hidrógeno en una concentración en peso de entre 0 y 10% p/p. No obstante para una mayor seguridad de funcionamiento es preferente que la concentración de hidrógeno sea de entre 0 y 7,5 % p/p y especialmente preferente entre 0 y 5% p/p. Las figuras 7a y 7b muestran un ejemplo de la forma de chorro lograda a través de las entradas de líquido de enfriamiento del dispositivo de la invención. En la figura 7a se muestra sólo una simulación de la mitad de la segunda cámara 4. En cada plano transversal en el que están previstas entradas de líquido de enfriamiento 12 hay cinco entradas. Tres entradas superiores 12a están distribuidas en el primer y segundo cuadrantes, mientras que las dos entradas inferiores 12b que no se aprecian en esta figura. En este diagrama se aprecia la forma puntual del chorro. Evidentemente, al salir de la entrada correspondiente el chorro va perdiendo velocidad. En cualquier caso, la velocidad media del chorro es en este caso de por lo menos 3 m/s.

A continuación se describe el procedimiento según la invención a partir del dispositivo de las figuras 2 a 6. El procedimiento de enfriamiento para enfriar un alambre comprende una etapa de proyección de líquido de enfriamiento en la que se proyectan cinco chorros de agua sobre el alambre a una velocidad media de por lo menos 0,6 m/s, pero preferentemente por lo menos 3 m/s. y más preferentemente de 5 m/s La etapa de proyección se realiza en una atmósfera de gas inerte 130. En particular la atmósfera de gas inerte 130 se logra gracias a la introducción en la segunda cámara 4 de nitrógeno e hidrógeno. La mezcla presenta hidrógeno en una concentración en peso de entre 0 y 10% p/p, preferentemente entre 0 y 7,5 % p/p y especialmente preferente entre 0 y 5% p/p.

La figura 7a muestra como el líquido de enfriamiento se proyecta en forma de chorro puntual a través de las entradas de líquido de enfriamiento 12a superiores.

La figura 7b, muestra una simulación similar a la de la figura 7a, pero en la que se aprecia la entrada de líquido de enfriamiento 12a a 45 ^e y 12b, horizontal.

La combinación de las figuras 7a y 7b permite observar cómo el líquido de enfriamiento es distribuido perimetralmente alrededor de la trayectoria del alambre, exceptuando la posición vertical inferior.

En estas figuras, se aprecia cómo el chorro de líquido de enfriamiento está muy localizado y se aplica de forma muy precisa. Gracias a las elevadas velocidades con las se proyecta cada uno de los chorros se evita la formación de una capa de vapor en la superficie del alambre. Este efecto técnico, en combinación con la atmósfera inerte existente dentro de la segunda cámara 4, evita el riesgo de oxidación.

Sobre la base de la figura 8 se describe una forma alternativa de la instalación 102 de la invención que comparte gran número de características comunes con la instalación de la figura 1. Por consiguiente, en lo referente a las características comunes se hace referencia a la descripción de los párrafos anteriores, mientras que a continuación se describirá únicamente las características distintas.

La instalación de la figura 8, difiere notablemente en la estación de limpieza 106. En este caso, se prescinde de la limpieza a través del primer horno 108 de inducción y ésta se sustituye por el dispositivo de impregnación 1 18 que contiene un líquido altamente volátil, tal como agua, alcohol, ácido, disolvente, ácido fosfórico o similar. El alambre 100 es impregnado en el dispositivo de impregnación 1 18. Simultáneamente, en el dispositivo de impregnación 1 18 están previstos unos medios de generación 128 de ultrasonidos que en combinación con el líquido son capaces de desprender los restos sólidos adheridos a la superficie del alambre 100, así como los estearatos resultantes del proceso previo de trefilado.

El dispositivo 1 y el procedimiento, así como la instalación 102 en la que se puede poner en práctica el procedimiento, permiten enfriar el alambre a una muy elevada velocidad de procesamiento sin renunciar para ello a la calidad del producto obtenido, es decir, evitando la formación de una capa de óxido que afecte al alambre en bruto o a etapas posteriores de revestimiento.