ITUD20120026A1 - Impianto per il controllo dell'area della sezione di un prodotto laminato e relativo procedimento - Google Patents

Impianto per il controllo dell'area della sezione di un prodotto laminato e relativo procedimento Download PDF

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ITUD20120026A1
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rolling
stands
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laminate
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Vedova Ferruccio Della
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Danieli Automation Spa
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Description

Descrizione del trovato avente per titolo:
"IMPIANTO PER IL CONTROLLO DELL'AREA DELLA SEZIONE DI UN PRODOTTO LAMINATO E RELATIVO PROCEDIMENTO"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un impianto, ed al relativo procedimento, per il controllo della sezione, ed in particolare della sua area, di un prodotto laminato lavorato in laminatoi.
In particolare, il presente trovato si applica in una linea di laminazione per controllare e regolare il tiro impartito al laminato, allo scopo di garantire il rispetto dei valori dimensionali del prodotto finale e in modo da garantire elevate caratteristiche qualitative del materiale.
STATO DELLA TECNICA
È noto che, in una linea di laminazione composta da almeno due gabbie di laminazione, ovvero da una sola gabbia dove sono presenti due o più blocchi o moduli di laminazione abbinati, tra le due gabbie o tra i due blocchi di laminazione si determina un tiro difficilmente controllabile sul tratto del prodotto laminato, che può generare azioni di trazione o di spinta che vanno a modificare l'area della sezione del laminato, portando ad un prodotto finale non conforme con le specifiche richieste .
A tal fine sono note soluzioni in cui vengono previsti misuratori intergabbia che rilevano il tiro prodotto sul laminato tra due gabbie o blocchi di laminazione adiacenti, esempi dei quali sono descritti nei brevetti europei EP 756906 e EP 756907 a nome della proponente. Tale problema del controllo della sezione in relazione alle variazioni di tiro risulta particolarmente rilevante nel caso di sezioni da 70 mm in su, a cui si aggiunge il problema che, quando la coda del laminato lascia la prima gabbia, si determinano deformazioni incontrollate che portano a variazioni di sezione non accettabili, con la necessità di scartare lunghi tratti di barra che non rientrano nelle tolleranze richieste.
In generale, un tiro irregolare e/o non costante nel tempo può portare ad irregolarità dimensionali e/o a peggioramenti di qualità non accettabili, che possono essere causa di cali di produzione, fermate della linea di laminazione, necessità di frequenti regolazioni ed altri problemi che influiscono sull'operatività e sulla produttività della linea.
Nella tecnica nota sono presenti vari metodi per il controllo del tiro negli impianti di laminazione.
E' noto, come detto, il controllo intergabbia in base al quale viene controllato, e conseguentemente regolato, il tiro, in modo da mantenerlo costante, o pressoché costante, entro limiti predeterminati anche al variare dello stato fisico e/o chimico del materiale transitante. Tuttavia, questo procedimento noto à ̈ valido nel caso di laminati aventi sezione o spessore piccoli, diventando progressivamente meno proficuo e meno affidabile nel caso di sezioni progressivamente maggiori. In particolare, già nel caso di sezioni di diametro di circa 70 mm, o fino a 100 mm in funzione del tipo di acciaio e della temperatura di lavorazione, diviene tale da generare una laminazione non corretta, e quindi il fenomeno si amplifica per sezioni ancora maggiori.
Inoltre, un controllo impreciso e non costante del tiro non permette di eseguire regolazioni sulla linea tali da consentire di mantenere il processo automatizzato e ripetibile indipendentemente dalle condizioni a monte, mantenendo determinate tolleranze dimensionali, senza ricorrere a complesse e macchinose regolazioni che provocherebbero la fermata della linea di laminazione e la riduzione della produzione.
Uno scopo del presente trovato à ̈ quindi quello di ottenere un impianto, ed il relativo procedimento, che siano in grado, in ogni condizione di laminazione, in particolare nel caso di laminazione di prodotti con diametro di sezione da circa 70 mm in su, di fornire un controllo dell'area della sezione in ogni parte della barra laminata, allo scopo di ottenere un prodotto finale che sia coerente con le misure previste.
Per ovviare a questi problemi e per ottenere un controllo della sezione del laminato efficiente ed efficace lungo tutta la linea di laminazione, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
II presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale.
In accordo con il suddetto scopo, un impianto secondo il presente trovato, che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti, viene utilizzato per il controllo dell'area della sezione di un prodotto laminato transitante attraverso un treno di laminazione comprendente almeno due gabbie di laminazione. Come detto sopra, il trovato si applica in particolare su prodotti in laminazione di diametro da 70 mm in su, in quanto in tali casi sono più significative le problematiche che si creano.
Secondo una caratteristica principale del presente trovato, l'impianto comprende un misuratore di sezione disposto subito all'uscita di una delle gabbie di laminazione, che può essere l'ultima gabbia nel caso di treno con due sole gabbie, oppure può essere una gabbia intermedia quando il treno comprende tre o più gabbie. In ogni caso, in una soluzione preferenziale, il misuratore di sezione rileverà la misura dell'area della sezione di un profilo tondo, od assimilabile al tondo, per cui, nel caso di treno con un numero maggiore di gabbie, il misuratore sarà disposto in uscita da una gabbia identificata da un numero pari (2<Λ>, 4<Λ>, 6<Λ>ecc.), mentre in uscita dalle gabbie identificate da un numero dispari (1<Λ>, 3<Λ>, 5<Λ>) la sezione della barra sarà ovale.
Il misuratore di sezione controlla quindi la dimensione della sezione tonda del laminato uscente dal relativo passaggio di laminazione.
Secondo un'ulteriore caratteristica del presente trovato, l'impianto comprende un sistema di controllo, comprendente un gruppo di controllo, all'interno del quale à ̈ contenuta una banca dati di parametri necessari alla corretta lavorazione, a cui à ̈ collegato il suddetto misuratore di sezione.
Secondo una variante, la banca dati contiene una serie di parametri di lavorazione, ad esempio la misura del diametro del prodotto laminato in uscita almeno da ogni gabbia di laminazione in cui si ottiene una sezione tonda, correlati ad altri parametri di lavorazione, ad esempio la temperatura del prodotto laminato, la tipologia di acciaio, la velocità di laminazione, i dati relativi all'usura dei cilindri di laminazione, ed altro ancora. In questo modo, la linea di laminazione può essere impostata, ad esempio in termini di gap fra i cilindri di laminazione, all'avvio del ciclo in funzione di parametri impostati a priori, oppure rilevati istantaneamente, ad esempio da sonde di temperatura disposte all'entrata della linea di laminazione, da rilevatori di velocità od altro ancora.
Secondo il trovato, il valore di misura rilevato dal misuratore di sezione viene confrontato con il valore dell'area della sezione, memorizzato nella suddetta banca dati, che il laminato dovrebbe avere all'uscita della gabbia in cui si effettua la rilevazione, in base eventualmente agli altri parametri di lavorazione impostati o pre-memorizzati.
Nel caso in cui siano riscontrate difformità, positive o negative, cioà ̈ in più o in meno, tra il valore rilevato della sezione ed il valore atteso pre-memorizzato, il sistema di controllo agisce sulla velocità di laminazione, ossia sulla velocità di rotazione dei cilindri di almeno una delle gabbie tra quella provvista del misuratore ed una o più di quelle a monte di essa, per modificare il tiro e riportare la misura della sezione al valore atteso. Poiché la difformità tra valore rilevato e valore atteso può essere positiva o negativa, cioà ̈ l'area della sezione rilevata può essere maggiore o minore di quella attesa e pre-memorizzata, il valore del tiro può essere corrispondentemente aumentato o diminuito. In particolare, sezioni di diametro da 70 mm in su, fino a 100 mm ed oltre, possono essere sottoposte, nel tratto tra le due gabbie, sia ad un maggior tiro che ad una maggiore spinta per riportare il valore del tiro al valore corrispondente alla sezione voluta, entro i limiti del carico di punta ammissibili per il tratto di laminato presente nell 'intergabbia.
Secondo una variante, il sistema di controllo e la sua banca dati possono essere dotati di sistemi di autoapprendimento che, in base alle regolazioni effettuate durante un ciclo di laminazione, memorizzano i valori di velocità, ed eventualmente di gap tra i cilindri, affinché all'avvio del nuovo ciclo, nell'ipotesi di uguali condizioni di partenza (diametro di partenza della barra, tipologia del materiale, temperatura, ecc.) la linea di laminazione, in particolare tutte le gabbie, si trovi già in una situazione sostanzialmente ottimale per i passaggi di laminazione.
Secondo il trovato, può verificarsi una situazione in cui la correzione del tiro fra due gabbie può non essere sufficiente per riportare la sezione del laminato al valore atteso. In questo caso, il trovato prevede una prima opzione in cui la correzione del tiro viene distribuita su più gabbie, se presenti, ovvero su più coppie di gabbie tra quelle a monte della gabbia in cui à ̈ disposto all'uscita il misuratore di sezione.
In una ulteriore evoluzione, nel caso in cui la difformità della sezione non possa essere corretta mediante soltanto la regolazione del tiro, il trovato prevede di intervenire allargando, o riducendo, il gap di una o più delle gabbie interessate dalla rilevazione della misura.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione del trovato, viene prevista una soglia massima del tiro ammissibile tra due o più gabbie, allo scopo di evitare che, quando la coda della barra lascia la prima gabbia, l'annullamento del tiro che ne consegue porti la misura della sezione fuori da valori accettabili e controllabili, costringendo quindi alla necessità di scartare una parte rilevante del tratto terminale della barra laminata.
Secondo una variante, nel caso di quattro gabbie di laminazione, il misuratore di sezione può essere posto sia a valle della seconda gabbia che a valle della quarta gabbia. In questo caso, à ̈ possibile procedere con una regolazione grossolana tra la prima e la seconda gabbia e con una regolazione fine tra la terza e la quarta gabbia, sempre entro la soglia massima ammissibile di tiro o spinta sul laminato in fase di lavorazione.
Secondo un'ulteriore variante, viene previsto un controllo di arrivo del laminato nella gabbia a monte, in modo tale da procedere alle regolazioni necessarie per ottenere il tiro voluto e tale da portare il laminato ad una misura di sezione che corrisponde al valore atteso e pre-memorizzato .
ILLUSTRAZ IONE DEI DISEGNI
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: - la fig. 1 illustra, schematicamente, un treno di laminazione composto da quattro gabbie di laminazione, in cui il procedimento secondo il trovato à ̈ applicato tra la terza e la quarta gabbia;
- la fig. 2 illustra una variante di fig. 1;
- la fig. 3 illustra un'ulteriore variante di fig. 1;
- la fig. 4 Ã ̈ una schematizzazione del funzionamento del trovato.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE
Nelle figure, parti o funzioni uguali riportano numeri di riferimento uguali.
Le figure 1, 2 e 3 illustrano esemplificativamente un treno di laminazione 30 composto da quattro gabbie 11 di laminazione, considerando un ciclo di laminazione ovaletondo-ovale-tondo, in cui un laminato 12 viene deformato attraverso ogni gabbia 11, assumendo una sezione trasversale ovale e tonda, in sequenza alternata. In questo modo si ottengono migliori caratteristiche qualitative del prodotto finale.
Rientra nello spirito del trovato anche il caso in cui sono presenti due, sei o più gabbie 11.
Le quattro gabbie 11, rispettivamente 11a, 11b, 11c e lld, nella fattispecie, sono individuate per una laminazione tonda finale, così che sono caratterizzate dalle sigle 01 ed 02 per indicare la laminazione ovale e dalle sigle T1 e T2 per indicare la laminazione tonda. Ciascuna delle gabbie 11 presenta, in modo noto, un motore 14 per la movimentazione delle parti necessarie alla laminazione, in particolare per la rotazione dei cilindri 18, e mezzi di regolazione 15 del gap, o luce di calibrazione, tra i cilindri di laminazione 18.
Nel caso delle figure 1 e 2, Ã ̈ previsto un misuratore di sezione 10 in uscita dall'ultima gabbia 11d, ossia la quarta .
Nel caso di fig. 1, il trovato viene applicato solo tra le gabbie 11c e 11d di tipo 02 e T2. La regolazione del tiro, in base alle misure dell'area di sezione eseguite dal misuratore 10, viene applicata solo tra la terza gabbia Ile e la quarta gabbia lld.
Nel caso di fig. 2, il trovato à ̈ applicato tra tutte le quattro gabbie 11a, 11b, 11c e 11d, distribuendo la regolazione del tiro in modo che una difformità tra il valore dell'area della sezione atteso ed il valore misurato dal rilevatore 10 venga corretto regolando il tiro tra tutte le suddette gabbie 11a, 11b, 11c e 11d. Nella fig. 3 à ̈ previsto un misuratore di sezione 110 in uscita dalla seconda gabbia llb e un misuratore di sezione 10 in uscita dalla quarta gabbia 11d.
Nella fattispecie, nel caso in cui il misuratore 110 rilevi già una difformità tra il valore dell'area della sezione atteso e quello misurato, questa soluzione permette di intervenire regolando già il tiro tra le gabbie 11a e 11b, e poi eventualmente intervenendo anche con una regolazione del tiro tra le gabbie 11e e 11d.
E' possibile, secondo il trovato, prevedere che, in base alle informazioni ottenute dal misuratore di sezione 10, anche tra la seconda gabbia llb e la terza gabbia Ile ci sia un controllo e una regolazione del tiro.
Oltre alla regolazione del tiro in sé, il trovato prevede che si possa, o si debba, secondo i casi, intervenire sul gap, o luce di calibrazione, tra i cilindri di laminazione 18, agendo di volta in volta sul motore 14, o sui mezzi di regolazione 15, di una o più gabbie 11.
In particolare, ciò avviene quando la difformità tra valore atteso e valore rilevato dell'area della sezione del prodotto laminato risulta troppo elevata per poter essere corretta mediante una regolazione del tiro o della spinta contenuta entro limiti accettabili, anche tenendo in considerazione una regolazione distribuita fra più gabbie, o fra tutte le gabbie.
In questo modo, il sistema di controllo può prevedere una regolazione del gap tra i cilindri 18, ad esempio dell'ultima gabbia 11d, o delle ultime due 11c e 11d, assieme ad una regolazione del tiro tra le dette due gabbie, fino a che il misuratore di sezione 10 non rileva che il valore dell'area della sezione corrisponde al valore atteso e memorizzato nel sistema di controllo stesso.
Viene anche prevista una soglia massima di tiro accettabile tra due gabbie in modo che tale valore non risulti eccessivo quando la coda del laminato 12 lascia la prima gabbia Ila, cosa che potrebbe in questo caso portare ad una deformazione non accettabile dell'ultimo tratto del laminato 12 che dovrebbe così essere scartato. La fig. 4 illustra schematicamente il trovato mediante uno schema a blocchi, descrivendone il funzionamento, riportato qui di seguito.
Il misuratore di sezione 10 (o i misuratori di sezione 10 e 110) rileva l'area della sezione del laminato 12 e trasmette i dati rilevati ad un gruppo di controllo 20, che può essere di tipo programmabile.
Il gruppo di controllo 20 contiene al suo interno una banca dati 21, in cui sono memorizzati i parametri necessari al controllo della laminazione, ed in particolare almeno i valori relativi al valore dell'area della sezione del laminato 12 all'uscita di ciascuna delle gabbie 11a, 11b, 11c, lld. Il gruppo di controllo 20, con l'ausilio della banca dati 21, controlla se un'eventuale variazione dell'area della sezione, rilevata tramite il misuratore di sezione 10, 110, si discosta o meno dal valore atteso.
Nella banca dati 21 possono essere memorizzate le regolazioni eseguite alla fine di ciclo di laminazione, in modo da permettere di impostare i settaggi di tutte le gabbie 11a-11d per l'avvio del ciclo successivo nel caso in cui il prodotto da laminare presenti le stesse caratteristiche del prodotto già laminato, in questo modo ottenendo già un settaggio ottimale anche sul primo tratto del prodotto laminato.
Inoltre, nella banca dati 21 possono essere presenti schede di laminazione in cui il valore di settaggio della velocità di rotazione dei cilindri e/o del gap tra i cilindri stessi à ̈ correlato a dati relativi all'usura dei cilindri e a specifiche caratteristiche del laminato in lavorazione, ad esempio la sua temperatura all'ingresso della linea di laminazione, la tipologia di acciaio, il diametro di partenza del laminato, ed altro ancora.
All'ingresso della linea di laminazione possono essere presenti (non illustrati) rilevatori di temperatura, di velocità e/o di diametro che rilevano i valori istantanei e permettono, tramite il gruppo di controllo 20, di impostare in automatico i settaggi delle gabbie lla-lld in funzione delle rilevazioni eseguite.
Al fine di non gravare con regolazioni continue durante la lavorazione, viene previsto un controllo di arrivo 23 del laminato 12 nella gabbia 11 a monte, in modo tale da procedere alle regolazioni necessarie per ottenere un'area della sezione o pressoché costante.
Sulla base del controllo eseguito dal gruppo di controllo 20, succede quanto segue.
Se la rilevazione eseguita dal gruppo di controllo 20 non fornisce anomalie, ossia se il valore rilevato dal misuratore di sezione 10 corrisponde sostanzialmente al valore atteso, in relazione anche agli eventuali valori istantanei di temperatura, velocità, diametro, ecc., eseguiti all'ingresso della linea, un blocco di conferma 24 permette alla laminazione di procedere senza che il gruppo di controllo 20 stesso intervenga.
Nel caso in cui il gruppo di controllo 20 rilevi un valore non corretto, il sistema di controllo 20 interviene tramite un blocco di regolazione 25, regolando, agendo su un blocco di regolazione motore 26, la velocità del motore 14 che alimenta i cilindri di laminazione 18, oppure regolando, tramite i mezzi di regolazione 15 e seguendo un blocco di regolazione gap 27, il gap, ossia la distanza, tra i cilindri di laminazione con azioni di entità coerente con le informazioni relative al prodotto in laminazione contenute nella banca dati 21.
È chiaro che all'impianto fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per il controllo della sezione di un prodotto laminato (12) transitante attraverso un treno di laminazione (30) comprendente almeno due gabbie (11a, 11b, 11c, 11d) di laminazione dotate di cilindri di laminazione (18), utilizzato in particolare per prodotti (12) di sezione da 70 mm in su, caratterizzato dal fatto che comprende : - almeno un misuratore di sezione (10) disposto subito all'uscita di almeno una delle gabbie poste a valle della prima gabbia (11a); - un gruppo di controllo (20) comprendente una banca dati (21), in cui sono memorizzati almeno i parametri relativi al valore atteso della sezione del laminato (12) all'uscita di ciascuna gabbia e comprendente mezzi per confrontare i valori rilevati dal misuratore di sezione (10) con i valori memorizzati in detta banca dati (21); - in cui, in caso di difformità fra i suddetti valori, detto gruppo di controllo (20) comprende mezzi per agire su almeno i motori (14) associati a detti cilindri di laminazione (18) per regolare il tiro fra almeno due di dette gabbie (11a, 11b, 11c, 11d) in modo da riportare il valore della sezione del laminato al valore atteso.
  2. 2. Impianto come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di controllo (20) comprende mezzi per agire anche su un blocco di regolazione (15) della luce di calibrazione fra detti cilindri di laminazione (18) per portare i valori misurati della sezione ai valori attesi.
  3. 3. Impianto come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto misuratore di sezione (10) Ã ̈ disposto all'uscita dell'ultima gabbia (11) di laminazione di detto treno di laminazione (30).
  4. 4. Impianto come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto misuratore di sezione (10) à ̈ disposto all'uscita di una o più gabbie intermedie (11) di laminazione di detto treno di laminazione (30).
  5. 5. Impianto come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in un treno di laminazione (30) comprendente gabbie di laminazione alternate ovale-tondo-ovale-tondo, il misuratore di sezione (10, 110) Ã ̈ disposto all'uscita di almeno una gabbia da cui esce un laminato (12) di sezione tonda.
  6. 6. Impianto come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un dispositivo di controllo di arrivo (23) del laminato (12) Ã ̈ associato a detto gruppo di controllo (20).
  7. 7. Procedimento per il controllo della sezione di un prodotto laminato (12) in un treno di laminazione (30) comprendente almeno due gabbie (Ila, llb) di laminazione dotate di cilindri di laminazione (18), utilizzato in particolare per prodotti (12) di diametro da 70 mm in su, caratterizzato dal fatto che comprende: - una prima fase in cui un misuratore di sezione (10), disposto all'uscita di almeno una delle gabbie poste a valle della prima gabbia (11a), rileva la misura della sezione del laminato (12) uscente dal relativo passaggio di laminazione; - una seconda fase in cui un gruppo di controllo (20), comprendente una banca dati (21) in cui sono memorizzati almeno i parametri relativi al valore dell'area della sezione del laminato all'uscita di ciascuna gabbia, confronta i valori rilevati dal misuratore di sezione (10) con i valori memorizzati in detta banca dati (21); - una terza fase in cui, in caso di difformità fra i suddetti valori, detto gruppo di controllo (20) agisce su almeno i motori (14) associati a detti cilindri di laminazione (18) per regolare il tiro fra dette due gabbie (11a, 11b) in modo da riportare il valore della sezione al valore atteso.
  8. 8. Procedimento come alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che nel caso in cui la difformità tra valore di area della sezione atteso e valore misurato sia elevata, prevede una fase in cui la regolazione del tiro viene parzializzata e distribuita su tutte le gabbie del treno di laminazione.
  9. 9. Procedimento come alla rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che nel caso in cui la difformità tra valore di area della sezione atteso e valore misurato sia elevata, prevede di intervenire sulla regolazione del gap di almeno una delle gabbie di laminazione (Ila, llb, Ile, lld), in modo da riportare il valore di area della sezione del laminato (12) al valore atteso.
  10. 10. Procedimento come alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che prevede di definire un valore di tiro massimo accettabile in relazione ad una condizione di rilascio della coda del laminato (12) rispetto almeno alla prima gabbia di laminazione (Ila).
  11. 11. Procedimento come alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che prevede che in detta banca dati (21) vengono memorizzati valori di area di sezione del laminato (12) all'uscita di almeno alcune delle gabbie di laminazione (11a-11d) in relazione ad uno o più fra la sua temperatura, velocità o diametro.
  12. 12. Procedimento come alla rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che prevede di rilevare i valori di uno o più fra la sua temperatura, velocità o diametro all'ingresso del laminato (12) nella linea di laminazione e di selezionare all'interno di detta banca dati (21) i valori di confronto da utilizzare nella regolazione eseguita lungo la linea di laminazione.
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