ES2283905T3 - Metodo y aparato para interrumpir temporalmente el paso de productos largos entre los recorridos aguas arribas y aguas abajo en un tren de laminado. - Google Patents
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Abstract
Un método para interrumpir temporalmente el paso de un producto largo entre los recorridos aguas arriba y aguas debajo de un tren de laminado (14), comprendiendo: suministrar el producto que pasa a lo largo del recorrido aguas arriba (22) a un tambor cilíndrico (30); rotar el tambor (30) en una dirección para acumular el producto en el mismo en una serie de vueltas; invertir la dirección de rotación del tambor (30) para desenrollar el producto acumulado en el mismo; suministrar el producto desenrollado desde el tambor (30) hasta el recorrido aguas abajo (54); caracterizado porque el producto se recibe en, y se suministra desde, el tambor (30) respectivamente en posiciones espaciales circunferenciales alrededor del tambor (30) estando a un nivel horizontal común; y porque el tambor (30) se mueve alternativamente en dirección axial durante la rotación en una dirección perpendicular a ese nivel horizontal.
Description
Método y aparato para interrumpir temporalmente
el paso de productos largos entre los recorridos aguas arriba y
aguas abajo en un tren de laminado.
La invención trata de un método de acuerdo con
el preámbulo de la reivindicación 1 y de un aparato de acuerdo con
el preámbulo de la reivindicación 5. Tal método y tal aparato son
conocidos por el documento DE 40 12 5 82 C1.
Esta invención trata en general de trenes de
laminado en los que se laminan lingotes en caliente para
transformarlos en productos largos, y en particular se ocupa de un
método y un aparato para interrumpir temporalmente el paso de tales
productos entre los recorridos aguas arriba y aguas abajo dentro del
tren de laminado.
Tal como se emplea aquí, el término productos
largos incluye barras, varillas y similares, y no incluye productos
planos, como por ejemplo pletinas o chapas.
La invención presente puede ser empleada para
resolver los problemas existentes en los entornos de laminado de
materiales férreos y no férreos. Por ejemplo, en un tren de laminado
de materiales no férreos que emplean sistemas de fundición previa,
el producto fundido es suministrado hacia arriba desde el crisol de
fundido. Esto tiene la ventaja de que se producen productos de alta
calidad que contienen unas cantidades mínimas de óxidos. Sin
embargo, esta ventaja se ve anulada, hasta cierto punto, por las
bajas velocidades de suministro, del orden de 0,91 - 3,05
metros/minuto (3 - 10 pies/minutos). Los problemas relacionados con
la pérdida de calor del producto y del agrietamiento por
calentamiento de los rodillos de trabajo impiden la introducción de
productos fundidos que se muevan tan lentamente directamente sobre
el tren de laminado.
Por tanto, existe necesidad de un método y un
aparato que haga posible operar sistemas de fundido previo con
velocidades de suministro relativamente bajas en secuencias directas
con trenes de laminado que tengan velocidades de alimentación más
altas.
Se pueden encontrar diferentes problemas en los
trenes de laminado de materiales férreos, en los que típicamente
los lingotes se calientan en un horno hasta una temperatura de
laminado elevada. Los lingotes calientes se someten a laminación en
continuo en las secciones de laminado grueso, intermedio y de
acabado, estando comprendida cada sección del tren de laminado por
múltiples conjuntos de rodillos. Para los productos acabados de
mayor longitud, el tren de laminado puede ser operado normalmente
a, o cerca de, la capacidad máxima del horno. Sin embargo, cuando
la programación de laminado requiere productos acabados más
pequeños, por ejemplo redondos de 5,5 mm, la capacidad de la
sección de acabado se reduce con frecuencia hasta muy por debajo de
la del horno y de las secciones de laminado grueso e intermedio.
Bajo estas circunstancias, las secciones de laminado grueso e
intermedio pueden ser frenadas para acomodarse a la capacidad de la
sección de acabado, pero existen límites a partir de los cuales
esto se hace impracticable. La razón es de nuevo que un proceso de
laminado aceptable dicta que los lingotes calientes deben ser
introducidos en el primer conjunto de rodillos de la sección de
laminado grueso a una velocidad de introducción mínima por debajo de
la cual podría producirse un exceso de pérdida de calor y la rotura
por estrés térmico de los rodillos de trabajo.
En otros casos, por ejemplo con aceros para
herramientas de alta velocidad de laminado o con aleaciones basadas
en níquel, se requiere una velocidad de entrada mayor para evitar el
enfriamiento excesivo del lingote, mientras que se requieren
velocidades de acabado más bajas para evitar la generación excesiva
de calor, lo que podría provocar la fusión del núcleo y
agrietamiento superficial del producto.
Se puede reducir el tamaño del lingote para
acomodar el laminado a la velocidad de alimentación máxima del tren
y a una velocidad de entrada segura. Sin embargo, esto requerirá un
nuevo diseño de paso para los conjuntos de rodillos, guías
diferentes, una reducción del peso de la bobina del producto
terminado y una tasa de producción reducida. La necesidad de
almacenar lingotes de distinto tamaño creará problemas
adicionales.
Así, en trenes de laminado férreos existe
también una necesidad para un método y un aparato que haga posible
bobinar productos de tamaño más pequeño mientras se mantiene la
alimentación a velocidades iguales o ligeramente superiores al
mínimo aceptable, sin tener que reducir el tamaño de los lingotes
que van a ser procesados, y preferiblemente mientras se continua
con la laminación a una tasa igual o próxima al tonelaje máximo del
tren de laminado.
La invención proporciona un método de acuerdo
con la reivindicación 1 y un aparato de acuerdo con la
reivindicación 5.
Se provee un método y un aparato para
interrumpir temporalmente el paso de productos largos entre los
recorridos aguas arriba y aguas abajo en un tren de laminación de
rodillos. Los productos se dispensan desde un recorrido aguas
arriba hasta una caja de bobinado que tiene un tambor cilíndrico, y
el tambor se rota en una dirección para almacenar el producto en
una serie de vueltas. La dirección de rotación del tambor se
invierte a continuación para desenrollar y suministrar el producto
acumulado hacia el recorrido aguas abajo.
En el entorno de la laminación de materiales no
férreos descrito más arriba, se acoplan múltiples sistemas de
fundición aguas arriba a un único tren de laminación. La salida de
cada sistema de fundición aguas arriba se recibe mediante una caja
de bobinado de la invención presente a la velocidad de fundición
relativamente lenta del sistema de fundición aguas arriba, y se
almacena temporalmente antes de ser dispensado hacia el tren de
laminación a su velocidad de admisión máxima. Las operaciones del
sistema de fundición son programadas secuencialmente para
proporcionar al tren de laminado una alimentación esencialmente
constante de productos fundidos.
En la descripción anterior de entornos de
laminación de materiales férreos, los productos que emergen de la
sección intermedia del tren de laminación son conectados
alternativamente a múltiples cajas de bobinado de la invención
presente. Cada caja de bobinado contiene una sección separada de
laminado terminado. El producto recibido a la velocidad
relativamente alta de suministro de la sección intermedia del tren
de laminado se acumula temporalmente, alternativamente, mediante
múltiples cajas de bobinado, antes de ser suministrado a
velocidades más bajas a sus respectivas secciones de acabado.
El uso alternativo de múltiples secciones de
acabado del laminado, cada una alimentada mediante una caja de
bobinado de la invención presente, hace posible laminar productos de
un tamaño más pequeño sin tener que reducir la velocidad del
sistema o el tamaño de los lingotes a laminar.
Estas y otras características y ventajas de la
invención presente serán descritas a continuación con mayor
detalle, mediante referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
La Figura 1 es una vista en planta de una
disposición de un tren de laminado de material no férreo incluyendo
las cajas de bobinado de la invención presente;
la Figura 2 es una vista en sección lateral de
uno de los sistemas de fundición aguas arriba y sus conexiones al
tren de laminado;
la Figura 3 es una vista en planta aumentada de
una de las cajas de bobinado mostradas las Figuras 1 y 2;
la Figura 4 es una sección vertical tomada a
través de la caja de bobinado mostrada en la Figura 3;
la Figura 5 describe una secuencia de tiempo de
ejemplo para el diseño de tren de laminado mostrado en las Figuras
1 a 4;
la Figura 6 es una vista en planta de un tren de
laminado para material férreo incluyendo los conceptos de la
invención presente; y
la Figura 7 describe una secuencia de tiempo de
ejemplo para el diseño de tren de laminado mostrada en la Figura
6.
En referencia inicialmente a las Figuras 1 y 2,
un diseño de tren de laminado incluye una pluralidad de sistemas de
fundición aguas arriba 10A, 10B y 10C conectadas respectivamente
mediante líneas de suministro indicadas de forma general en 12
hasta un tren de laminado 14 de una sola vía.
Los sistemas de fundición de aguas arriba 10A,
10B y 10C pueden ser de cualquier tipo conocido, como por ejemplo
los comercializados por Internacional Metals & Chemical Group de
Jenkintown, Pennsylvania. Cada uno de los sistemas de fundición
aguas arriba está configurado para dirigir el producto fundido hacia
arriba a lo largo de un recorrido curvo 16, para suministrar dentro
del rango operativo de una cizalla 18 a una mesa de descarga 20 en
el extremo de entrada de una línea de suministro
respectivamente.
Como se muestra en la Figura 2, la mesa de
descarga 20 se puede ajustar de manera pivotante entre una posición
horizontal, como se muestra mediante las líneas continuas, y una
posición elevada 20' mostrada mediante las líneas de puntos. Cuando
se encuentra en su posición horizontal, la mesa está alineada para
suministrar producto hacia un recorrido 22 "aguas arriba"
definido por una serie de cintas de rodillos. Cuando se encuentra en
la posición elevada, la mesa de descarga está configurada para
permitir que el producto fundido pase hacia abajo a través de la
tolva 24 hacia los contenedores de residuos 26. El producto dirigido
hacia abajo se corta en longitudes aptas para chatarra mediante la
cizalla 18.
Cada recorrido aguas arriba 22 conduce a una
caja de bobinado 28. Como se puede ver mediante referencias
adicionales a las Figuras 3 y 4, cada caja de bobinado incluye un
tambor cilíndrico 30 montado sobre una plataforma elevadora 32 que
rota alrededor de un eje vertical A. Un collar circular 34, dentado
externamente, sobre la base 36 del tambor 30 engrana mediante un
piñón conductor 38 con el eje de salida de una caja reductora 40,
que a su vez está conducida mediante un motor hidráulico 42 o
similar. El motor 42 puede ser operado para girar el tambor 30
tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido
contrario a las agujas del reloj.
La plataforma elevadora 32 se puede ajustar
verticalmente mediante cualquier mecanismo conocido, como por
ejemplo una mesa elevadora de tijeras 44 del tipo suministrado por
Southworth de Falmouth, Main.
Cada caja de bobinado 28 incluye adicionalmente
una unidad de rodillo de arrastre 46 montado en un carro 48 móvil
alrededor del eje del tambor A sobre los raíles de guía curvados 50.
La unidad de rodillos de arrastre 46 tiene rodillos de arrastre 52
conducidos configurados y dispuestos para atrapar y propulsar los
productos fundidos.
Un recorrido aguas abajo 54, definido mediante
otra serie cintas de rodillos, conduce desde cada caja de bobinado
28 hasta el rango operativo del conmutador de recepción 56. El
conmutador 56 se puede ajustar pivotando para comunicar
selectivamente con, y para dirigir el producto recibido desde
cualquiera de los recorridos aguas abajo 54 hasta, el tren de
laminado 14.
Utilizando como ejemplo la operación de uno de
los sistemas de fundición anteriores 10A, 10B o 10C, durante el
arranque y hasta que el producto fundido se ha estabilizado
dimensionalmente, la mesa de descarga respectiva 20 se eleva para
permitir que las piezas de desecho subdivididas por la cizalla 18
sean dirigidas hacia abajo hasta los recipientes de recogida de
desecho 26. Cuando se consigue un producto aceptable, la mesa de
descarga se baja hasta su posición horizontal operativa, y el
producto de fundición se dirige a lo largo del recorrido aguas
arriba 22 hasta la caja de bobinado 28 para ser enrollado sobre el
tambor 30. La unidad de rodillo de tracción 46 asociada asegura una
alimentación constante del producto al tambor, y se gira el tambor a
una velocidad periférica igual a la velocidad de suministro de la
máquina de fundición mientras se baja gradualmente durante el
proceso de enrollado, con una tasa de descenso aproximadamente igual
a un diámetro del producto por revolución del tambor.
Cuando la capacidad de una bobina ha pasado por
la cizalla 18, la cizalla se activa para cortar el producto, y la
velocidad de rotación del tambor se acelera para retirar rápidamente
el resto del tramo de producto cortado del recorrido aguas arriba
22. La rotación del tambor se para cuando el extremo de la cola del
tramo de producto cortado alcanza la unidad de rodillo de arrastre
46.
El rodillo 30 gira a continuación en la
dirección opuesta aproximadamente 180º, con un recorrido de
acompañamiento del carro 48 a lo largo de los raíles de guía 50
para realinear de esta manera la unidad de rodillo de tracción 46
con el recorrido aguas abajo 54. La unidad de rodillo de tracción se
opera a continuación en reverso para desenrollar el producto del
tambor a una velocidad igual a la velocidad de admisión del tren de
laminado 14, que será típicamente alrededor de 18,3 metros por
minuto (60 pies por minuto). El conmutador 56 dirigirá el producto
desenrollado al primer tramo del tren de laminado.
Los pasillos que definen los recorridos aguas
arriba y aguas abajo 22, 54 y los tambores 30 pueden estar
calefactados, y un inductor de calor 58 adicional y una unidad de
descascarillado 60 pueden estar situadas entre el conmutador 56 y
la primera sección de rodillos del tren de laminado 14.
La Figura 5 describe una secuencia temporal de
ejemplo para la operación secuencial del diseño de tren de laminado
mostrado en las Figura 1-4. Asumiendo que cada
sistema de fundición 10A, 10B, 10C produce 4,5 toneladas (10.000
libras) de producto fundido que tenga 64 mm de diámetro (2,5
pulgadas) y una longitud de 161 metros (529 pies) durante un tiempo
de fundición de 100 minutos. Asumimos además que los sistemas de
fundición tienen unas velocidades de fundición de 1,5 - 2,4
metros/minuto (5 - 8 pies/minuto), y que la velocidad de admisión
del tren de laminado es de 18,3 metros/minuto (60 pies/minuto).
Una vez que la cizalla 18 corta el producto, se
requiere un minuto y quince segundos para retirar el producto
cortado del recorrido aguas arriba 22. Se consume otro minuto y
cuarenta segundos para reorientar el tambor 30 y el carro 48, para
alinear la unidad del rodillo de tracción 46 con el recorrido aguas
abajo 54. Dirigir el producto hacia el tren de laminación requiere
veinticinco segundos, y desenrollar el producto bobinado requiere
ocho minutos y cuarenta y dos segundos. Se requiere otro minuto y
cuarenta segundos para devolver el tambor y la unidad de rodillo de
tracción hasta la posición para recibir el siguiente tramo de
producto. Así, el tiempo total que transcurre entre el corte de la
cizalla 18 y el retorno del tambor y de la unidad de rodillo de
tracción a la posición de recepción es de trece minutos y cuarenta y
cinco segundos. El tiempo necesario para que el extremo del inicio
del siguiente tramo de producto alcance la unidad de rodillo de
tracción 46 es de catorce minutos y dieciséis segundos.
De esta manera, se observa que decalando la
operación secuencial del sistema de fundición 10B catorce minutos y
dieciséis segundos, y el sistema de fundición 10C el doble de ese
tiempo, se puede operar el tren de laminado de una manera
prácticamente continua a su velocidad de admisión de 18,3 metros por
minuto (60 pies por minuto), lo que es sustancialmente mayor que la
velocidad de suministro de 1,5 - 2,4 metros/minuto (5 - 8
pies/minuto) de los sistemas de fundición.
En un ejemplo del entorno de trenes de laminado
de materiales férreos, como se describe en la Figura 6, un
conmutador 56' dirige los largos de lingote de los productos
laminados en caliente que emergen del último tren de rodillos 62 de
las secciones de laminado intermedias selectivamente a lo largo de
los caminos aguas arriba 22' hasta tres cajas de bobinado 28A, 28B
y 28C. La caja de bobinado 28A está dispuesta para dirigir su
salida a través del recorrido P1 hasta las secciones de laminado de
acabado 64A, y alternativamente hasta las secciones de laminado de
acabada 64B a través del recorrido P1'. De manera similar, la caja
de bobinado 28B está dispuesta para dirigir su salida a través del
recorrido P2 hasta la secciones de laminado de acabado 64B, y
alternativamente hasta la sección de laminado 64A a través del
recorrido P2'. La caja de bobinado 28C está dispuesta para
alimentar las secciones de laminado de acabado 64A vía el recorrido
P2', o la sección de laminado de acabado 64B a través del recorrido
P1'.
Típicamente, cuando el tren de laminado está
ajustado para laminar un producto de pequeño diámetro, por ejemplo
varilla de 5,5 mm, la velocidad máxima de suministro V1 en el tramo
de rodillo 62 excederá la velocidad de admisión máxima V2 al
extremo de entrada de una sección de laminado de acabado, por
ejemplo la sección 64A. Al objeto de evitar tener que reducir la
velocidad del tren de laminado o cambiar a lingotes más pequeños,
se emplea una sección de laminado de acabado 64B con tres cajas de
bobinado 28A, 28B, 28C. Cada caja de bobinado puede recibir el
producto del tramo de rodillo 62 a una velocidad V1, y suministrar
el producto a una de las secciones de acabado seleccionada a una
velocidad V2.
Asumiendo que V1 es aproximadamente el doble de
V2, una secuencia temporal típica sería como la mostrada en la
Figura 7, en la que las líneas continuas indican intervalos de
tiempo para cargar las cajas de bobinado, y las líneas discontinuas
indican los intervalos de tiempo necesarios para descargar las cajas
de bobinado sobre las secciones de laminado de acabado. Decalando
apropiadamente el suministro de tramos de lingote de producto desde
el tramo de rodillo 62 hasta las cajas de bobinado 28A, 28B, 28C, la
totalidad del tren de laminado, incluyendo las dos secciones de
acabado, se pueden operar de una manera esencialmente continua.
Claims (8)
1. Un método para interrumpir temporalmente el
paso de un producto largo entre los recorridos aguas arriba y aguas
debajo de un tren de laminado (14), comprendiendo: suministrar el
producto que pasa a lo largo del recorrido aguas arriba (22) a un
tambor cilíndrico (30); rotar el tambor (30) en una dirección para
acumular el producto en el mismo en una serie de vueltas; invertir
la dirección de rotación del tambor (30) para desenrollar el
producto acumulado en el mismo; suministrar el producto desenrollado
desde el tambor (30) hasta el recorrido aguas abajo (54);
caracterizado porque el producto se recibe en, y se
suministra desde, el tambor (30) respectivamente en posiciones
espaciales circunferenciales alrededor del tambor (30) estando a un
nivel horizontal común; y porque el tambor (30) se mueve
alternativamente en dirección axial durante la rotación en una
dirección perpendicular a ese nivel horizontal.
2. El método de la reivindicación 1
caracterizado porque el producto es recibido de manera
forzada, y retirado de manera forzada, del tambor (30) en las
posiciones separadas circunferencialmente.
3. El método de la reivindicación 2
caracterizado porque el producto es suministrado y retirado
mediante una unidad de rodillo de tracción (46), y en que la unidad
de rodillo de tracción se mueve alrededor de la circunferencia del
tambor (30) entre las posiciones de enrollar y desenrollar para
efectuar el suministro y retirada del producto al y del tambor.
4. El método de la reivindicación 1
caracterizado porque el producto es suministrado a, y
retirado de, el tambor (30) a diferentes velocidades.
5. Un aparato para interrumpir temporalmente el
paso de productos largos entre los recorridos aguas arriba y aguas
abajo (22, 54) en un tren de laminado (14), comprendiendo el aparato
un tambor cilíndrico (30) colocado entre los recorridos; medios
para suministrar el producto al tambor (30) y retirar el producto
del tambor (30) hacia el recorrido aguas abajo (54); medios para
rotar el tambor (30) en una dirección para acumular el producto en
el mismo en una serie de vueltas, y para invertir la dirección de
rotación del tambor (30) para desenrollar el producto acumulado en
el mismo; caracterizado porque el tambor (30) está diseñado
para recibir en, y retirar de, el tambor (30) el producto en
posiciones respectivamente espaciadas circunferencialmente
alrededor del tambor (30), estando a un nivel horizontal común, y el
aparato está provisto con medios para mover alternativamente en
dirección axial el tambor (30) durante la rotación en una dirección
perpendicular al nivel horizontal.
6. El aparato de la reivindicación 5
caracterizado porque los medios para suministrar sirven para
impulsar de manera forzada el producto.
7. El aparato de la reivindicación 6
caracterizado porque los medios para suministrar comprenden
una unidad de rodillo de tracción sencilla (40), y medios para
mover la unidad de rodillo de tracción (46) alrededor de la
circunferencia del tambor (30) entre las posiciones.
8. El aparato de la reivindicación 7
caracterizado porque la unidad de rodillo de tracción (46)
está diseñada para ser conducida en una dirección para cargar el
producto en el tambor (30), y para ser conducido en la dirección
opuesta para descargar el producto desenrollándolo del tambor (30)
hacia el recorrido aguas abajo (54).
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