PT1648630E

PT1648630E - Processo e sistema termo-electromecânico destinados ao enrolamento e ao desenrolamento de uma pré-tira liminada a quente, em linha, proveniente de uma conformação em contínuo de uma placa fina

Info

Publication number: PT1648630E
Application number: PT04745203T
Authority: PT
Inventors: Giovanni Arvedi
Original assignee: Giovanni Arvedi
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2007-03-30
Also published as: US7257977B2; US20060201222A1; EP1648630A1; RU2353452C2; BRPI0410596B8; CN1575875A; DE602004003588D1; BRPI0410596B1; RU2006106177A; PL1648630T3; BRPI0410596A; DK1648630T3; SI1648630T1; DE602004003588T2; ATE347456T1; CN100471587C; ES2278330T3; EP1648630B1; ITMI20031546A1; UA81306C2

Description

Proc. 4350

DESCRIÇÃO

PROCESSO E SISTEMA TERMO-ELECTROMECÂNICO DESTINADOS AO ENROLAMENTO E DESENROLAMENTO DE DMA PRÉ-TIRA LAMINADA A QUENTE, EM LINHA, PROVENIENTE DE UMA CONFORMAÇÃO EM CONTÍNUO DE UMA PLACA FINA A presente invenção refere-se a um processo e ao respectivo sistema, formado pela sobreposição de dois dispositivos electromecânicos, aquecidos por queimadores de gás e adaptados para enrolar e desenrolar a uma velocidade controlada as pré-tiras de aço, alimentadas a partir de um aparelho laminador de placas finas com laminagem a quente, em linha ("cast rolling"), capaz de ligar de uma maneira controlada, um desses passos com o passo seguinte, de um laminagem final, sendo separados uns dos outros por diferentes velocidades de trabalho.

Um sistema de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e um processo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 6 é, por exemplo, conhecido através do documento "ISP- THIN SLAB CHALLENGE TO NUCOR", do "Jornal Steel Times, Fuel and Metallurgical Ltd", Grã-Bretanha, volume 221, n.° 10, 1 de Outubro de 1993, páginas 416, 418-419.

Nas fábricas que produzem produtos de aço planos é conhecido o uso de aparelhos para enrolarem temporariamente os produtos antes do aquecimento final, obtido num laminador de rolos, para separar a parte de baixas velocidades ligadas à conformação em contínuo a partir de um laminador de rolos, da laminagem final, que funciona, pelo contrário, a uma velocidade superior, de maneira a formar rolos susceptiveis de serem usados como material em depósito no armazém. Um aparelho tipico é o designado "caixa de enrolamento" desenvolvida pela SELCO e empregue em fábricas convencionais e também para os designados "mini-laminadores" usando a tecnologia de placas finas. 0 sistema é substancialmente formado por uma série de rolos de entrada para dobrar e fazer com que o produto plano seja enrolado, assim como por rolos de tracção apropriados para transmitir ao produto a rotação pretendida para a formação da bobina, ocorrendo livremente sem qualquer núcleo central e sem qualquer invólucro de protecção. 0 aparelho usado tem contudo algumas desvantagens, a primeira das quais é a impossibilidade de enrolar finas placas ou pré-tiras com uma espessura inferior a 15 mm, havendo o perigo de colapso do rolo sobre si próprio, o que impediria o subsequente desenrolamento do mesmo. Além disso, a ausência de um invólucro exterior envolve problemas de abaixamento de temperatura devido à irradiação e uma temperatura não homogénea, o que torna dificil conseguir-se produtos de boa qualidade, do ponto de vista da sua geometria e também das suas propriedades mecânicas. É verdade que a patente US 4703640 tenta resolver estes problemas, ao proporcionar uma protecção e a possibilidade de usar uma bobine convencional, enquanto o documento DE 4013582 proporciona uma possível solução com 2 duas bobines, cada uma das quais protegida no seu próprio invólucro e mutuamente sobrepostas, mas ambas as soluções têm desvantagens técnicas. Essas desvantagens são devidas à presença de partes de dianteira e de traseira, que são inevitavelmente mais frias do que a porção central da tira; isso acarreta os problemas resultantes no processo de laminagem subsequente, particularmente no caso de dimensões finas e ultra-finas, dando assim lugar em particular ao seguinte: a impossibilidade de controlar a temperatura da pré-tira visto que o aparelho não dispõe de sistemas de aquecimento e, assim, a impossibilidade de produzir tiras com tolerâncias limitadas ou caracteristicas particulares, tais como aços termo-mecânicos de fase dupla ou do tipo HSLA; a falta de controlo da velocidade de enrolamento/desenrolamento da pré-tira e portanto a impossibilidade de produzir tiras finas e ultra-finas com tolerâncias estritas devido ao estiramentos resultantes de um desenrolamento não controlado; - problemas com as designadas "recusas" dos postos de laminagem em aceitarem um material exibindo na zona dianteira, num comprimento de alguns centímetros, diferenças de temperatura de algumas dezenas de graus; 3 falta de tolerância nos primeiro e último comprimentos de tira (dezenas de metros) particularmente na produção de tiras finas e ultra-finas, - posicionamento incorrecto ou "fora-da-mesa" da parte dianteira com o consequente encurvamento dos primeiros metros de tira, com problemas consequentes da estabilidade da tira e do enrolamento; - incorrecto posicionamento ou "fora-da-mesa" da parte traseira com consequentes danos da tira e dos rolos de laminagem. 0 documento WO 96/32509 proporciona dois dispositivos de enrolamento e desenrolamento de tira de aço, com aquecedores de indução apenas nas guias de saida de tira para o exterior, que são feitas como caminhos de enrolamento, sem qualquer possibilidade de optimizar e tornar uniforme a temperatura ao longo de toda a tira.

Ainda com referência às patentes acima mencionadas, é possivel notar que para evitar qualquer arrefecimento da parte traseira da tira, esta devia ser enrolada internamente, mas isto implica dificuldades assinaláveis para a retirar, ou então o dispositivo deveria ter uma larga abertura, condição que causaria perdas de temperatura assinaláveis; por estas razões tais aparelhos não têm uma aplicação prática. 4

Começando com os problemas descritos e com as desvantagens da técnica anterior, a presente invenção visa obter um dispositivo aperfeiçoado para enrolamento/desenrolamento de uma pré-tira a partir de um sistema de conformação e laminagem, o qual assegura ao mesmo tempo que o referido produto tenha um elevado nivel de uniformidade de calor e um controlo electrónico da velocidade de enrolamento/desenrolamento, que é considerado essencial para obter um produto final com tolerâncias geométricas apertadas e propriedades mecânicas uniformes.

Este objectivo é conseguido de acordo com a invenção por meio de um sistema electromecânico tendo as caracteristicas declaradas na reivindicação 1 e, um processo de acordo com a reivindicação 6.

Outros objectivos, vantagens e caracteristicas do sistema de acordo com a presente invenção, assim como o respectivo processo, tornar-se-ão evidentes a partir da descrição que se segue de uma forma de realização preferida da mesma, com referência aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 mostra uma vista seccional da referida forma de realização na qual os dois dispositivos que formam o sistema da invenção estão sobrepostos um ao outro; 5 A figura 2 mostra uma vista esquemática em corte transversal da bobina central de cada dispositivo simples de enrolamento/desenrolamento do sistema;

As figuras 3 e 4 mostram, respectivamente, uma vista frontal e uma vista seccional ao longo da linha 4-4 da primeira, de uma forma de realização preferida para juntar por encaixe o núcleo central aos segmentos laterais.

Fazendo agora referência à figura 1, esta mostra a configuração de acordo com a invenção na qual ambos os dispositivos de enrolamento/desenrolamento sobrepostos (A) de uma pré-tira (a) são permitidos rodar em alternância em torno do seu próprio eixo horizontal, no sentido dos ponteiros do relógio e no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, de um ângulo compreendido entre 40 e 120°, para assegurar continuidade entre a conformação em linha e o passo de laminagem a quente e, a laminagem final. Cada um dos dois dispositivos A é separadamente aquecido por queimadores apropriados 4 de gás natural e é independentemente operado por meio de um "software" especial capaz de controlar ambas as velocidades de enrolamento/desenrolamento e a temperatura de aquecimento. Além disso, para assegurar uma rápida inserção nos sistemas da limpeza de incrustações e subsequentemente na laminagem final colocada a jusante, a parte traseira c da pré-tira é intencionalmente deixada de fora do invólucro protector de um comprimento compreendido entre 0 e 800 mm e antes da laminagem final, é aquecida pelos referidos queimadores 4 (que actuam 6 durante o passo de enrolamento) requeridos para assegurar a uniformidade térmica com a parte restante da pré-tira (a) que está sendo enrolada e aquecida no interior do dispositivo.

Deve notar-se que o dispositivo de enrolar/desenrolar A pode de preferência, incluir equipamentos complementares para permitir a entrada ou saida da pré-tira nas aberturas do invólucro exterior.

Para esse fim, como solução preferida mas não limitativa, pode adoptar-se o equipamento da técnica anterior divulgada na patente IT 1245612 (DE-C-4013582), no qual as tiras são dirigidas para o interior e para o exterior por um par de rolos 2 colocados na entrada dos dispositivos A e suportadas durante o passo de enrolamento por uma placa 3 que está localizada no interior do invólucro protector para ajudar a inserção das mesmas numa bobina 6 de enrolamento.

Para essa finalidade, como solução preferida, cada dispositivo de enrolamento A compreende no interior de um invólucro isolado A' um núcleo 6 não expansível que é fixo, em cuja estrutura existe uma ranhura 5 para a inserção da parte dianteira b da pré-tira, bem como queimadores 7 secundários para equalizar a temperatura da tira (a) quer durante o passo de enrolamento, quer no passo de desenrolamento. A combustão dos queimadores 7 é controlada por um "software" específico de acordo com um algoritmo que controla a razão estequiométrica relevante, intencionalmente desequilibrada com um excesso de gases 7 (combustão redutora) em ordem a ajudar a formação de um óxido facilmente removível pelos dispositivos de limpeza de incrustações, colocados a jusante, antes do enrolamento final. Um "software" de controle dos queimadores 7 é também proporcionado com um algoritmo capaz de aumentar ou diminuir a velocidade do fluxo dos queimadores, para obter uma temperatura estável entre a extremidade dianteira e a extremidade traseira, durante o passo de enrolamento e durante o passo de desenrolamento, ou como uma função do tipo aço da pré-tira (a) e, as propriedades que o produto final deve ter. 0 invólucro A' tem uma abertura definida pelo par de rolos 2, que no passo de enrolamento está orientado para montante em relação à direcção da laminagem para receber a pré-tira (a) ser enrolada (figura 1, dispositivo inferior) enquanto que no passo de desenrolamento está orientado para jusante quando a pré-tira é desenrolada para ser dirigida para a laminagem final (figura 1 dispositivo superior). Esta operação é tornada possível devido a que todo o dispositivo A pode rodar sobre si próprio, de um ângulo compreendido entre 40 e 120° em torno do seu próprio eixo, de forma a permitir o correcto alinhamento da abertura definida pelos rolos 2 com as porções a montante e a jusante respectivamente, para o dispositivo inferior e dispositivo superior, da linha na qual está inserido.

Meios de controlo apropriados provocam a rotação do elemento deflector ou linha de passagem 1 até que esteja orientada em direcção à abertura dos rolos 2, de forma a 8 guiar a pré-tira (a) em direcção ao dispositivo A (o inferior na figura 1), e após alimentação para a frente pelos rolos 2, entrar e prender numa ranhura 5 da bobina 6, que por rotação no sentido dos ponteiros do relógio como mostrado pela seta, provoca o enrolamento da pré-tira em torno de si própria.

Na abertura entre os rolos, numa condição de desenrolamento (dispositivo superior), após os queimadores 4 terem aquecido a parte traseira c da tira, o elemento deflector é orientado na direcção de montante para suportar a referida parte traseira e ajudar que a mesma prenda nos dispositivos a jusante, e assim em direcção à laminagem final. Obviamente o elemento deflector ou de assistência no enrolamento 1, bem como o elemento em linha de assistência no desenrolamento da pré-tira, podem ser feitos por qualquer outra maneira equivalente e apropriada a este fim.

Para evitar dificuldades indesejáveis entre os passos de enrolamento e desenrolamento nos dispositivos superior e inferior, é usado um algoritmo especial do "software" de controlo dos dispositivos A, que agiliza o passo de enrolamento da pré-tira (a) quando esta é cortada por tesouras (não mostradas) colocadas na extremidade da linha de conformação e do sistema de laminagem a quente (laminagem de conformação) de forma a criar o espaço necessário para assegurar o correcto posicionamento do elemento auxiliar. 9 0 "software" de controlo compreende também um algoritmo que permite abrandar o passo de enrolamento quando este está prestes a acabar e, a distância da tira seguinte é suficiente para assegurar o enrolamento da mesma, melhorando assim o aquecimento da parte traseira c que irá permanecer fora do dispositivo A e dos rolos 2.

Uma forma de realização preferida da bobina 6 a ser usada no dispositivo A, é mostrada com mais pormenor nas figuras 2 a 4. Fazendo referência à figura 2 vê-se o veio central oco 6.1 da bobina no interior do corpo central 6.2; aos lados do mesmo são proporcionados dois segmento 6.3 de aço, que são apropriadamente mais leves do que o mesmo corpo central 6.2. 0 veio 6.1 é arrefecido com água que flui no furo axial 6.4 e, tem uma camada 6.5 exterior isolante, que ao limitar a passagem do calor entre o veio e o corpo central 6.2 minimiza o arrefecimento do primeiro comprimento b da tira de enrolamento, que corresponde à parte traseira do desenrolamento para uma subsequente laminagem, bem como da parte interior do dispositivo A.

Essa forma de realização preferida prevê que o corpo central 6.2 esteja fixamente ligado a segmentos laterais 6.3 por meio de garras 6.6, 6.6' que engatam em espaçadores 6.7 inseridos para permitir a montagem sem a ajuda de pernos de ligação como era requerido em formas de realização convencionais. Estes últimos eram particularmente pouco confiáveis devido às falhas inevitáveis que ocorriam em consequência das tensões devidas às temperaturas de trabalho elevadas, e devido 10 substituição dos mesmos, envolvendo de cada vez um período de paragem de dois ou mais dias. A forma de realização particular mostrada nas figuras 3 e 4 não tem apenas o propósito de aumentar a fiabilidade da bobina e a sua facilidade de construção, mas também de ser capaz de manter um equilíbrio entre o referido dispositivo e os dispositivos a jusante, nomeadamente com o dispositivo de limpeza e o laminador final com rolos .

Lisboa, 23 de Fevereiro de 2007 11

Claims

Proc. 4350 REIVINDICAÇÕES 1- Sistema termo-electromecânico que compreende dois dispositivos (A) de enrolamento mutuamente sobrepostos no interior de invólucros respectivos à prova de fogo (A') com queimadores internos (7) de gás natural, capaz de enrolar sobre uma bobina (6) central respectiva, por meio de pares de rolos (2) de entrada e de saida, uma pré-tira (a) com uma espessura compreendida entre (8 e 30 mm) proveniente de um laminador de prensagem directamente ligado a uma linha de conformação de placas finas e, subsequentemente rodarem sobre si próprios, e desenrolar a referida pré-tira para permitir a seguir a entrada da pré-tira num dispositivo de limpeza e num laminador de rolos, caracterizado por - os referidos dispositivos de enrolamento (A) serem também dotados de queimadores (4) exteriores de gás natural, - os referidos queimadores internos (7) serem capazes de optimizar a temperatura da pré-tira (a) a ser introduzida no laminador de rolos final, por meio de um "software" de controlo apropriado também dotado com um algoritmo capaz de mudar a velocidade de fluxo dos queimadores para conseguir automaticamente uma temperatura estável entre as extremidades dianteira e traseira da tira quando está a ser enrolada ou desenrolada ou, como uma função do tipo de aço da pré-tira (a) e das propriedades a serem obtidas no produto final; os referidos queimadores exteriores (4) serem capazes de homogeneizar, através de um "software" especial, a temperatura da pré-tira (a) a todo o comprimento da mesma, desde o núcleo enrolado até à parte traseira terminal (c) que permanece no exterior, por meio do que é assegurada a completa uniformidade das caracteristicas mecânicas e geométricas do produto final, que são dependentes das mudanças de temperatura; serem proporcionados meios de accionamento para a rotação das bobinas (6) dos dispositivos superior e inferior de enrolamento (A) quer quando se faz o enrolamento, quer quando se faz o desenrolamento, mediante algoritmos especiais do "software" de controlo para agilizar ou retardar o enrolamento da pré-tira (a); serem proporcionados meios de controlo para dar velocidade à referida pré-tira (a) quando a mesma está sendo enrolada ou quando está sendo desenrolada, consistindo num "software" de processamento especial, para evitar estiramentos ou compressões da pré-tira, que possam ameaçar a qualidade geométrica do produto final; e serem proporcionados meios para accionar a paragem da bobina (6) ao deixar a referida extremidade (c) traseira da pré-tira após o enrolamento, na parte exterior dos referidos dispositivos (A) de enrolamento e dos referidos pares de rolos (2) ao 13 longo de um comprimento compreendido entre (0 e 800 mm), tornando assim mais fácil, no desenrolamento subsequente, a sua entrada no dispositivo de limpeza e no laminador final do trem de laminagem de acabamento.
2- Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, a jusante da conformação em linha e do passo de laminagem a quente, serem proporcionados meios de corte da pré-tira, e o primeiro dos referidos algoritmos de "software" de controlo dos dispositivos (A) ser capaz de aumentar a velocidade do enrolamento da mesma, de forma a criar um espaço necessário para assegurar o correcto posicionamento do dispositivo auxiliar (1) para receber no dispositivo de enrolamento (A) a tira seguinte.
3- Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um segundo algoritmo do "software" de controlo, apropriado para permitir o retardamento do passo de enrolamento imediatamente antes de estar completo, quando a distância da tira seguinte é suficiente para assegurar o seu enrolamento, ajudando assim o aquecimento da porção terminal (c) deixada de fora do dispositivo de enrolamento (A) e dos rolos (2).
4- Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida bobina (6) na qual a pré-tira (a) é enrolada compreender um tambor formado por um corpo central (6.2) com um veio central (6.1) e segmentos laterais (6.3) mantidos em conjunto por partes mutuamente 14 encaixadas (6.6, 6.7, 6.6', 6,7') sem a ajuda de parafusos.
5- Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a referida bobina (6) ser termicamente isolada do veio central (6.1) sobre o qual está montada, este último sendo oco com um furo axial (6.4) para a água de arrefecimento, evitando assim que a parte dianteira e a parte traseira que fica de fora, da pré-tira (b) que está a entrar, fique de tal modo arrefecida que ponha em perigo a sua capacidade de ser enrolada.
6- Processo para o tratamento termo-mecânico de uma pré-tira (a) com uma espessura compreendida entre 8 e 30 mm, a partir de um laminador de prensagem directamente ligado a uma linha de conformação para produção de placas finas, compreendendo o enrolamento em um de dois dispositivos de enrolamento mutuamente sobrepostos, subsequente rotação do referido dispositivo de enrolamento sobre si próprio e subsequente desenrolamento a partir do mesmo para permitir o encaminhamento da tira para um passo de laminagem final, proporcionando aquecimento (7) da pré-tira (a) por queima de gás natural durante os passos de enrolamento e desenrolamento no interior dos dispositivos de enrolamento (A), caracterizado por compreender ainda: - um aquecimento (4) adicional da pré-tira por queima de gás natural fora dos referidos dispositivos de enrolamento (A), com os referidos aquecimento interior e exterior (7,4) sendo controlados por um "software" especial; 15 - controlo, através de algoritmos especiais do "software" de processo, do passo de enrolamento, respectivamente para o seu aumento de velocidade ou para o seu abrandamento; e - controlo, através de "software" especial da velocidade da pré-tira (a) durante os passos de enrolamento e desenrolamento.
7- Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a combustão para o aquecimento da pré-tira no interior do dispositivo de enrolamento ocorrer com excesso de gás relativamente à razão estequiométrica, em ordem a ajudar num ambiente redutor à formação de uma superfície de óxido facilmente removível como incrustação num passo de limpeza subsequente. Lisboa, 23 de Fevereiro de 2007 16