PT740972E - Laminagem de faixa de aco - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"LAMINAGEM DE FAIXA DE AÇO"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se à fundição de uma faixa de aço. É conhecida a fundição de uma faixa de metal por intermédio de fundição contínua num fundidor de laminagem duplo. O metal derretido é introduzido entre um par de cilindros horizontais de fundição que descrevem uma rotação em sentido contrario um relativamente ao outro e que são arrefecidos de forma a que a cobertura exterior do metal solidifica nas superfícies do cilindro que se encontram em movimento sendo unidas no ponto de união entre eles de forma a produzir uma faixa de produto solidificado que é encaminhado para baixo a partir do ponto de união entre os cilindros. O termo “ponto de união” é aqui usado para referenciar em termos gerais a zona em que os cilindros se encontram mais próximos um do outro. O metal derretido pode ser introduzido no ponto de união entre os cilindros através de funil de escoamento e de um bocal de administração de metal colocado acima do ponto de união de modo a orienta-lo para o ponto de união entre os cilindros formando assim uma mistura de fundição de material derretido suportado sobre as superfícies de fundição dos cilindros imediatamente acima do ponto de união e prolongando-se ao longo da extensão do ponto de união. Esta mistura de fundição pode encontrar-se limitada entre placas ou limitadores laterais que se encontram ligados de um modo deslizante com as extremidades dos cilindros de modo a confinar as duas extremidades da mistura de fundição evitando o seu transbordo, embora tenham sido também propostos meios alternativos como sejam barreiras electromagnéticas.

Embora a fundição com cilindros duplos tenha sido aplicada com algum sucesso a metais não ferrosos que solidificam rapidamente aquando do arrefecimento, tem havido ?

problemas na aplicação da técnica a materiais ferrosos. Um problema concreto tem residido na consecução de um arrefecimento suficientemente rápido e uniforme do metal sobre as superfícies de fundição dos cilindros. Um problema em particular tem consistido na obtenção de um arrefecimento suficientemente rápido e uniforme do metal sobre as superfícies de fundição dos cilindros. Em particular, tem sido difícil obter velocidades de arrefecimento suficientemente elevadas para a solidificação em cilindros de laminagem com superfícies de laminagem lisas tendo sido, assim, proposta a utilização de cilindros com superfícies de laminagem que são deliberadamente dotadas de uma dada textura por intermédio da formação de saliências que se apresentam com espaçamentos regulares de modo a aumentar a transferência de calor e aumentar assim o fluxo de calor conseguido nas superfícies de fundição durante a solidificação.

Aquando da laminagem de metais ferrosos em finas faixas, o fluxo de calor na solidificação não é o único critério importante e pode ser muito relevante a obtenção de uma micro estrutura fina, principalmente se a faixa resultante se destina a ser trabalhada ou a ser usada directamente com a forma que adveio directamente da laminagem sem ser alvo de um tratamento térmico subsequente. Mais concretamente, é desejável evitar a obtenção de uma estrutura com grânulos grossos na faixa laminada sendo idealmente obtida uma fina estrutura austenítica.

Fizemos um estudo detalhado da solidificação de metais ferrosos sobre estruturas dotadas de textura que nos permitiu desenvolver um tipo muito especial de superfície de laminagem com textura que permite a optimização tanto do fluxo de calor como da micro estrutura durante a solidificação do metal num cilindro duplo. A textura desejada é constituída por uma serie de formações de sulcos e de porções elevadas que se prolongam circunferencialmente a partir das superfícies de laminagem dos cilindros. É conhecido o fornecimento de cilindros de laminagem para um laminador de dois cilindros com sulcos circunferenciais destinados a evitar os defeitos na superfície da faixa resultante. Exemplos de tais propostas encontram-se ilustrados na Patente japonesa com o numero de publicação 91-128149 em nome de Ishikawajima-Harima Heavy Industries Company Limited, na Patente dos Estados Unidos n°. 4 865 117 em nome de Bartlett e outros e na Patente dos Estados Unidos n°. 5 010 947 efn nome de Yukumoto e outros. Contudo, todas estas publicações contemplam sulcos muito maiores dispostos em intervalos muito maiores em termos de espaçamento do que os sulcos de textura de sulco e de nervura muito fina que se encontra contemplada e que foi desenvolvida pela presente invenção. A Patente japonesa com o numero de publicação 91-128149 propõe sulcos com uma profundidade de cerca de 0,2 mm e um espaçamento de 0,6 mm com o objectivo de fazer com que o metal derretido se espalhe pelos sulcos sem tocar nas suas porções inferiores de modo a deixar espaços por preencher entre o metal derretido e maioria das superfícies dos sulcos. Diz-se que este facto reduz a condutividade térmica aquando da solidificação inicial e evita as fissuras longitudinais provocadas pelos gradientes térmicos excessivos. A Patente dos Estados Unidos n°. 4 865 117 propõe também a existência de sulcos de modo a que o metal líquido não encha completamente os sulcos durante a solidificação. Os sulcos encontram-se dispostos com uma frequência de entre 8 e 35 sulcos por centímetro medidos na direcção axial ao longo da superfície do cilindro o que quer dizer um espaçamento bem superior a 1 mm. Esta memória descritiva contempla sulcos com uma profundidade de até 2 mm é uma largura de sulco superior a 0,15 mm. Estas medições produzem um padrão de sulco que é bastante mais grosso do que aquele que é contemplado pela fina estrutura que é proporcionada pela presente invenção. A Patente dos Estados Unidos n°. 5 010 947 revela cilindros com sulcos nos quais os sulcos de um dos cilindros se encontram desfasados relativamente aos sulcos do outro cilindro. Na prática, isto vai exigir que os sulcos se encontrem com um espaçamento relativamente grande quando em comparação com a respectiva largura e embora a memória descritiva desta Patente especifique amplitudes extremamente elevadas para a largura dos sulcos, para a sua profundidade e para o espaçamento que estes apresentam, a mesma descreve sulcos com um tamanho superior e colocados com um espaçamento muito superior às estruturas de sulcos e de saliências de textura fina e que apresentam uma profundidade e um espaçamento bastante específicos como os que se encontram contemplados pela presente invenção. A utilização de superfícies de laminagem com texturas num laminador de cilindros duplos de modo a conseguir valores elevados de fluxo de calor aquando da solidificação pode levar a defeitos na faixa laminado do tipo dos conhecidos como “casca de crocodilo”, e que se devem ao arrefecimento localizado excessivo em pontos específicos das superfícies de laminagem com texturas e à consequente deformação localizada em pontos espelhados ao longo da superfície da faixa. Um estudo detalhado sobre a solidificação de metais ferrosos em superfícies com texturas revelou também que este tipo de defeito pode ser minimizado por intermédio da adição controlada de enxofre ao material derretido. Conforme será explicado mais adiante na presente memória descritiva, o aumento do conteúdo de enxofre retarda o inicio da fusão dos óxidos do cilindro, factor que é responsável pelo arrefecimento localizado excessivo.

Um método de laminagem contínua de uma faixa de aço inoxidável austenítico contendo crómio e níquel numa proporção (Cr/Ni)eq. inferior a 1:60 encontra-se revelado no documento EP-A-679 114 que faz parte do estado da técnica somente devido ao Artigo 54(3) do EPC.

De acordo com a presente invenção é fornecido um método de laminagem contínua de uma faixa de aço, que não seja aço inoxidável austenítico contendo crómio e níquel numa proporção inferior a 1:60, compreendendo o suporte de uma banho de fundição de aço derretido sobre superfícies de laminagem arrefecidas e movimentação das superfícies de fundição arrefecidas de modo a proporcionar uma faixa solidificada a movimentar-se para longe do banho de fundição, caracterizada pelas etapas de suporte do banho de fundição num ponto de união localizado entre em par de cilindros de laminagem arrefecidos possuindo superfícies de laminagem dotadas de uma determinada estrutura devido à existência de formações paralelas de sulco e de saliências com uma profundidade essencialmente constante (d) e de um espaçamento (p), variando a profundidade da textura, entre o ponto mais elevado das saliências e o ponto mais baixo dos sulcos entre os 5 mícrones e os 50 mícrones, apresentando o referido espaçamento entre 100 e 250 mícrones, rodando os cilindros em direcções mutuamente opostas de modo a produzirem uma faixa solidificada de modo a que a faixa se movimenta para baixo do ponto de união. \jlas tJL :··** 5 1

As formações de sulco e saliência em cada uma das superfícies de laminagem podem ser definidas por intermédio de uma serie de sulcos anelares paralelos que se prolongam circunferencialmente em tomo da superfície de laminagem e que se encontram espaçados regularmente de uma forma longitudinal a partir da superfície de laminagem com o referido espaçamento.

Altemativamente, as formações de sulco e de saliência em cada uma das superfícies de laminagem podem ser definidas por um ou mais sulcos que se prolongam de um modo helicoidal a partir da superfície de laminagem.

Preferencialmente, as formações de sulco apresentam uma secção em corte transversal em forma de V e as formações de sulco apresentam rebordos circunferenciais aguçados.

Para a obtenção de resultados óptimos, é preferível que.a profundidade da textura seja entre 15 e 25 mícrones e o espaçamento se encontre entre 150 e 200 mícrones. Os resultados óptimos podem ser conseguidos por intermédio de cilindros em que a profundidade da textura seja de 20 mícrones e o espaçamento entre sulcos adjacentes seja de 180 mícrones.

Por forma a controlar os defeitos do tipo de pele de crocodilo, o metal derretido pode ser aço derretido com um conteúdo de enxofre de pelo menos 0,02%. Especificamente, o aço pode ser um aço exausto de silício/manganésio com um conteúdo de manganésio não inferior a 0,20% e um conteúdo de silício não inferior a 0,10% por peso e um conteúdo de enxofre não inferior a 0,03% por peso. O conteúdo de enxofre pode encontrar-se situado entre 0,03 e 0,07% por peso. A presente invenção destina-se também a aparelhos destinados à laminagem contínua de uma faixa de metal compreendendo um par de cilindros de laminagem formando um ponto de união entre eles, um bocal para a administração de metal derretido no ponto de união entre os cilindros de laminagem de modo a formar um banho de fundição de material derretido suportado em superfícies de cilindros de laminagem imediatamente acima do ponto de união, e meios de impulsão do cilindro destinados a impulsionar os 6 κ / i cilindros de laminagem em direcções contrárias de modo a produzir uma faixa de metal solidificado que desce desde o ponto de união, em que as superfícies de laminagem dos cilindros apresentam uma textura devido à existência de formações paralelas de sulco e de saliências com uma profundidade e espaçamento constantes, variando a profundidade da textura, entre o ponto mais elevado das saliências e o ponto mais baixo dos sulcos entre os 5 mícrones e os 50 mícrones, apresentando o referido espaçamento entre 100 e 250 mícrones.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para que a invenção seja explicada de uma forma mais completa, a sua aplicação à laminagem de uma fina faixa de aço num laminador de cilindros duplos será descrita fazendo referencia aos desenhos anexos nos quais: a Figura 1 ilustra um aparelho experimental destinado a determinar as velocidades de solidificação do metal em condições que simulam aquelas que se verificam numa fundição de dois cilindros; a Figura 2 ilustra uma pá de imersão incorporada no aparelho experimental da Figura 1; a Figura 3 ilustra um cilindro de laminagem com uma forma preferida de superfície com textura; a Figura 4 é um diagrama esquemático ampliado do tipo de textura preferida; a Figura 5 indica valores de fluxo de calor obtidos durante a solidificação de amostras de aço sobre substratos com distintos acabamentos superficiais; a Figura 6 indica os valores máximos de fluxo de calor obtidos a frequências de nuclearização tanto medidas ao longo de uma linha de locais de nuclearização em amostras de aço solidificadas; 7

a Figura 7 indica valores típicos de frequência de nuclearização ao longo de cada saliência para diferentes espaçamentos de saliências; a Figura 8 traça valores previstos e valores efectivos de fluxo de calor em comparação com o espaçamento das saliências para amostras de aço típicas; as Figuras 9 e 10 são fotomicrografias ilustrativas das estruturas de grãos obtidas por intermédio da laminagem de aço sobre um substrato com saliências; a Figura 11 indica os tamanhos previstos dos grãos de austenite em direcções transversais às, e ao longo das, saliências de um substrato de saliências conjuntamente com os valores efectivos medidos aquando da solidificação de aço inoxidável austenítico; a Figura 12 indica as variações previstas do tamanho dos grãos para diferentes espaçamentos de saliências conjuntamente com os valores efectivos medidos aquando da solidificação de amostras de aço inoxidável austenítico; a Figura 13 ilustra valores calculados de fluxo de calor ao longo das zonas mais baixas da textura para uma amplitude de profundidades de textura; a Figura 14 indica os valores de fluxo de calor obtidos durante a solidificação de amostras de aço sobre texturas com saliências com profundidades de 10 mícron e de 50 mícron, e compara estes valores com os que obtêm aquando da solidificação sobre uma superfície lisa; a Figura 15 ilustra os resultados dos testes de solidificação sobre banhos de aço com distintos conteúdos de enxofre sobre um substrato texturado; A Figura 16 é uma vista no plano de um fundidor de faixa contínua que funciona de acordo com a invenção; 8

a Figura 17 é uma vista elevacional lateral do fundidor de faixa ilustrado na Figura 16; a Figura 18 é um corte vertical ao longo da linha 18 - 18 da Figura 16; a Figura 19 é um corte vertical ao longo da linha 19 - 19 da Figura 16; e. a Figura 20 é um corte vertical ao longo da linha 20 - 20 da Figura 16;

DESCRIÇÃO DETALHADA DA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERENCIAL

As Figuras 1 e 2 ilustram um aparelho de teste de solidificação de metal em que um bloco arrefecido de 40 mm x 40 mm é feito entrar num bloco de metal derretido a uma velocidade tal que simula as condições das superfícies de fundição de um fundidor de cilindros duplos. O aço solidifica sobre o bloco arrefecido à medida que se movimenta através do banho derretido de modo a produzir uma camada de aço solidificado sobre a superfície do bloco. A espessura desta camada pode ser medida em pontos ao longo da sua superfície de forma a localizar variações na velocidade de solidificação e, consequentemente, a velocidade eficaz da transferência de calor nos diferentes locais. É assim possível produzir uma velocidade de solidificação global, bem como as medições totais de fluxo de calor. É também possível examinar a micro-estrutura da superfície da faixa de modo a correlacionar as alterações da micro-estrutura de solidificação com as alterações observadas nos valores de transferência de calor. 0 aparelho experimental ilustrado nas Figuras 1 e 2 compreende uma fornalha indutora 1 contendo um metal derretido 2 numa atmosfera inerte de gás de Árgon. Uma pá de imersão indicada de um modo geral como 3 encontra-se montada num cursor 4 que pode entrar no metal derretido 2 a uma velocidade seleccionada sendo subsequentemente retraída por acção dos motores 5 que são controlados por computador. A pá de imersão 3 compreende um corpo de aço 6 que contém um substrato 7 que se apresenta sob a forma de um disco de cobre cromado com uma espessura de 18 mm e 9 Γν um diâmetro de 46 mm. Encontra-se dotado de ligações térmicas de modo a vigiar a subida de temperatura no substrato, o que proporciona uma medida do fluxo de calor.

Foram levados a cabo testes exaustivos no aparelho experimental ilustrado nas Figuras I e 2 de forma a investigar a solidificação de metais ferrosos nos substratos de diferentes texturas bem como em substratos lisos. Estes testes, conjuntamente com a analise teórica, demonstraram que o fluxo de calor incrementado na solidificação pode ser conseguido usando superfícies de laminagem com texturas e que aquando da laminagem de metais ferrosos existe uma textura óptima que produz valores totais de fluxo de calor aquando da solidificação combinada com uma fina micro estrutura no produto laminado. Estes resultados foram confirmados pelo funcionamento de um laminador de cilindros duplos dotado de cilindros de laminagem com superfícies lisa e com textura, incluindo o tipo de textura preferencial que proporciona resultados óptimos. A forma preferencial de textura encontra-se ilustrada sob a forma de um diagrama nas Figuras 3 e 4 em que a Figura 3 ilustra um cilindro de laminagem 8 dotado de êmbolos de suporte 9 e de uma superfície de laminagem circunferencial 10 dotada de formações II de sulco e de saliência.

As formações de sulco e de saliência encontram-se ilustradas numa escala ampliada na Figura 4. Elas definem uma serie de sulcos circunferenciais 12 de secção em V e, entre os sulcos, uma serie de saliências paralelas 13 possuindo orlas circunferenciais aguçadas 14. As formações de sulco e de saliência definem uma textura com uma profundidade desde o ponto mais elevado das saliências até ao ponto mais baixo dos sulcos conforme o indicado como d na Figura 4. O espaçamento entre as saliências que apresentam um espaçamento regular encontra-se indicado por um p na Figura 4. O espaçamento entre as saliências que apresentam um espaçamento regular encontra-se indicado por um p na Figura 4. As dimensões óptimas para a profundidade da textura d e o espaçamento p foram determinados de uma forma que será descrita mais adiante. 10

A Figura 5 apresenta os resultados de testes típicos de solidificação de aços de silício/manganésio exaustos sobre substratos lisos e dotados de textura. Mais concretamente, esta figura indica os valores de fluxo obtidos através do intervalo de tempo durante a solidificação sobre um substrato liso, um substrato com saliências da formação ilustrada na Figura 3 e um substrato dotado de uma textura que se apresenta sob a forma de projecções piramidais discretas. Deve notar-se que a textura nervurada produz valores de fluxo de calor claramente aumentados quando comparados tanto com o substrato liso como com o substrato que apresenta as projecções discretas. Este resultado foi obtido repetidas vezes em testes exaustivos com vários substratos e os valores mais elevados de fluxo de calor são obtidos com um substrato texturado por saliências contínuas essencialmente paralelas. Um exame cuidadoso das micro-estruturas resultantes mostra que com uma textura formada por saliências essencialmente contínuas, as orlas aguçadas das saliências proporcionam linhas juntas umas das outras de locais de nuclearização durante a solidificação do metal. O espaçamento ou frequência dos locais de nuclearização ao longo das saliências determina o fluxo máximo de calor obtido durante a solidificação. A Figura 6 demonstra este efeito marcando valores máximos de fluxo de calor obtidos com a frequência observada de nuclearização medida ao longo das linhas no produto solidificado correspondendo com as saliências da textura. Pode observar-se que o fluxo máximo de calor obtido ao longo de uma saliência única é directamente proporcional à frequência de nuclearização ao longo dessa saliência. Testes subsequentes demonstraram que a frequência de nuclearização ao longo de cada saliência depende do espaçamento entre as saliências e que à medida que o espaçamento diminui haverá um acréscimo correspondente no espaçamento de nuclearização ao longo de cada saliência. A Figura 7 traça os resultados típicos da frequência de nuclearização ao longo de cada saliência traçados relativamente ao espaçamento das saliências para substratos com diferentes saliências. O fluxo de calor efectivo obtido numa área da superfície do substrato será determinado pelo numero de locais de nuclearização por unidade de área. Combinando os resultados das Figuras 6 e 7 é possível prever os valores de fluxo de calor para vários espaçamentos de saliências. A Figura 8 traça a previsão de resultados do fluxo térmico relativamente ao espaçamento das saliências comparados com os valores efectivos medidos de fluxo de calor para espaçamentos de saliências específicos que se encontram dentro de um intervalo que vai de 50 a 300 mícrones. Deve observar-se que os valores se encaixam bastante na previsão e que os valores óptimos de fluxo de calor são obtidos se o espaçamento das saliências se encontrar no intervalo compreendido entre cerca de 100 mícrones e cerca de 250 mícrones.

De modo a obter os resultados óptimos é necessário tomar em conta a micro-estrutura do produto laminado resultante. O nosso estudo sobre a solidificação de uma ampla gama de folhas sobre substratos rígidos demonstrou que as formações de saliências fazem com que a solidificação se desenrole de uma forma única que permite a obtenção de uma micro-estrutura muito mais fina do que as superfícies lisas ou do que as superfícies com texturas de outros tipos e explica também a razão pela qual podem ser obtidos valores mais elevados de fluxo de calor com a textura que apresenta saliências.

Em substratos que são lisos ou que apresentam uma textura de pequenas projecções, a solidificação irá ter lugar por intermédio de um único ganho de austenite em cada local de nuclearização e o tamanho do ganho final de austenite em cada local de nuclearização e o tamanho final do ganho de austenite será determinado pelo espaçamento dos locais de nuclearização. Contudo, com uma textura com saliências, crescem vários grãos de cada local de nuclearização. Mais concretamente, vários grãos projectam-se para o exterior a partir de cada local de nuclearização num plano transversal ao rebordo da saliência de modo a formar um conjunto em forma de leque de grãos que se projectam para o exterior. Grãos mais alongados desenvolvem-se a partir dos locais de nuclearização em direcções longitudinais relativamente às saliências. Este tipo de desenvolvimento dos grãos encontra-se demonstrado nas Figuras 9 e 10 que são fotomicrografias de tipos de aço laminados em substratos com saliências e nos quais os limites dos grãos foram indicados. A Figura 9 ilustra uma secção tomada transversalmente relativamente à direcção das saliências no substrato e mostra o padrão de desenvolvimento em forma de leque em que a secção da Figura 10 é tomada longitudinalmente relativamente às saliências e ilustra o crescimento alongado e geralmente paralelo dos grãos nessa direcção.

De modo a obter-se uma micro-estrutura fina é necessário maximizar o numero de grãos por unidade de superfície. O agrupamento dos grãos dentro de uma dada unidade de superfície dependerá do espaçamento das saliências e pode ser previsto dada a conhecida relação entre a frequência de nuclearização e o espaçamento das saliências. A Figura 11 indica o ganho previsto no tamanho dos grãos de austenite nas direcções transversal e ao longo das saliências do substrato conjuntamente com os valores efectivos medidos aquando da solidificação do aço inoxidável austenítico. Pode verificar-se que existe uma correlação muito forte entre os valores previstos e os valores efectivamente medidos, o que confirma o mecanismo de solidificação. Com estes resultados é possível considerar o agrupamento de grãos de austenite ao longo da superfície de substrato de forma a relação entre o numero de grãos e o espaçamento das saliências. A Figura 12 traça a previsão resultante conjuntamente com os valores efectivamente medidos no aço inoxidável austenítico solidificado em substratos com saliências de distintos espaçamentos. Deve observar-se que a correlação entre os resultados previstos e os resultados obtidos é muito forte e que, de modo a que se obtenha grãos de um tamanho fino, o espaçamento das saliências deverá situar-se entre cerca de 100 micros e cerca de 350 mícrones e preferencialmente entre cerca de 150 e 250 mícrones. Comparando estes resultados com a amplitude que vai de 100 a 250 mícrones que se determinou proporcionar bons valores de fluxo de calor deve notar-se que de forma a que obtenha tanto um bom fluxo de calor como uma micro-estrutura fina, é mais preferível que o espaçamento das saliências se situe entre 150 e 250 mícrones. A escolha da profundidade adequada da estrutura é essencialmente determinada por dois factores. Em primeiro lugar, é necessário tomar em consideração a exactidão com que o perfil de textura pode ser fabricado e o efeito das incorrecções do contacto entre o metal derretido e a superfície com textura que influencia a criação de locais de nuclearização de solidificação. Em segundo lugar, o aumento da profundidade da textura irá aumentar a resistência ao fluxo de calor ao longo do substrato que apresenta textura o qual terá 13

um efeito directo no fluxo de calor. As incorrecções na elaboração das saliências pode ter como resultado que o metal derretido produza saliências relativamente elevadas sem tocar efectivamente nas saliências inferiores que se encontram pelo meio sem uma consequente perda de locais de nuclearização. A superfície de contacto com o material derretido vai entortar-se entre as saliências de suporte e pode calcular-se que para espaçamentos de textura de entre 150 e 250 mícrones o factor de encurvamento do metal entre as saliências de suporte e o referido ponto de ligação pode ser um valor compreendido entre 0,1 e 0,5 mícrones. Quando menor em termos de profundidade for a textura do substrato maiores serão as possibilidades que um encurvamento desta magnitude em espaçamentos de duas saliências faça com que o metal entre em contacto com a saliência intermédia. Expresso de uma outra forma, as texturas pouco profundas podem ser elaboradas com uma maior tolerância ao erro do que as texturas mais profundas sem perda de contacto e de locais de nuclearização. Por outro lado, à medida que a textura se toma menos profunda aproxima-se de uma superfície lisa e caso a profundidade se aproxime de um valor de cerca de 5 mícrones a natureza da solidificação altera-se da que é produzida por linhas ordenadas de locais de solidificação nos quais podem desenvolver-se grãos múltiplos. A solidificação aproxima-se então da que é obtida por uma superfície lisa com uma perda inerente de fluxo de calor e um engrossamento significativo da micro-estrutura. O efeito do aumento da profundidade da textura por intermédio de transferência de calor encontra-se ilustrado pelas Figuras 13 e 14. A Figura 13 ilustra valores calculados de fluxo de calor ao longo da zona da textura que se encontra entre saliências para uma ampla gama de profundidades da textura. A Figura 14 traça valores de fluxo de calor obtidos durante a solidificação de amostras de aço em texturas com saliências de 10 mícrones de profundidade e compara-os com a solidificação ocorrida num substrato liso. Ambas as superfícies com texturas apresentam valores superiores de fluxo de calor durante a solidificação inicial mas pode observar-se que o fluxo de calor obtido com a textura que tem uma profundidade de 50 mícrones desceu para valores baixos à medida que a solidificação avançava. Este efeito toma-se mais obvio se aumentar a profundidade da textura. Por estas razões, a profundidade da textura deverá situar-se entre 5 mícrones e 50 mícrones. Por razões que se prendem com a simplicidade de

Yt 1'4 fabrico e de modo a obter um fluxo óptimo de calor, é preferível que a profundidade da textura se situe entre 10 mícrones e 30 mícrones. Foram obtidos resultados particularmente bons com uma textura com uma profundidade de 20 mícrones.

Como resultado do anteriormente descrito programa de teste, foi determinado que os resultados óptimos podem ser obtidos caso as superfícies de laminagem apresentem uma textura composta por saliências e sulcos com uma frequência regular e com um espaçamento de textura entre 150 mícrones e 250 mícrones e uma profundidade de textura entre 5 mícrones e 50 mícrones. Uma textura apresentando uma profundidade de 20 mícrones e um espaçamento de 180 é particularmente eficaz. Estes resultados foram confirmados pelo funcionamento num laminador de cilindros duplos com cilindros que apresentam superfícies com saliências do tipo determinado pelo programa experimental como sendo as óptimas. Descobriu-se que estes podem produzir uma faixa de boa qualidade com uma solidificação rápida com conformidade com os resultados experimentais. Descobriu-se, contudo, que com alguns tipos de aço, em especial aços de manganésio/silício exaustos, as superfícies de laminagem com texturas podem produzir um arrefecimento localizado excessivo durante as etapas iniciais da solidificação, levando a defeitos de deformação localizados conhecidos como “pele de crocodilo”. Determinamos agora que este problema pode ser ultrapassado por intermédio da adição controlada de enxofre ao banho de fundição de aço. A Figura 15 exibe os resultados dos testes de solidificação em banhos de aço com um conteúdo de enxofre variável num substrato texturado. Mais concretamente, o substrato estava dotado de sulcos paralelos com uma profundidade de 20 mícrones e com um afastamento de 180 mícrones. As composições de banho de fundição apresentavam um conteúdo de carbono de 0,065%, um conteúdo de manganésio de 0,6% e um conteúdo de silício de 0,28%. Os banhos foram mantidos a uma temperatura de 1 580° C. deve notar-se que o aumento no conteúdo de enxofre reduziu significativamente o fluxo de calor medido durante as etapas iniciais da solidificação mas aumentou ligeiramente o fluxo de calor ao longo das etapas posteriores do período de solidificação. Desta forma, a adição de enxofre teve o efeito de nivelar as medições de fluxo de calor e de eliminar um máximo provisório na etapa inicial da solidificação. Pensa-se que o arrefecimento localizado excessivo se encontra associado ao inicio da fusão do oxido do cilindro e que este se encontra retardado pela presença do conteúdo acrescido de enxofre.

As Figuras de 16 a 20 ilustram um laminador de faixa contínua de laminagem dupla que pode funcionar de acordo com a presente invenção. Este laminador compreende uma estrutura de maquina principal 11 que se encontra assente no chão 12 da fabrica. A estrutura 11 suporta um transportador 13 de laminagem de laminagem que se pode movimentar horizontalmente entre uma estação de montagem 14 e uma estação de laminagem 15. O trarisportador 13 possui um par de cilindros de laminagem 16 paralelos aos quais é fornecido metal derretido durante a operação de laminagem através de uma pá 17 por intermédio de um funil de escoamento 18 e de um bocal de administração 19 de forma a criar uma mistura de laminagem 30. Os cilindros de laminagem 16 são arrefecidos a agua de forma a que os revestimentos exteriores solidificam sobre as superfícies em movimento dos cilindros 16A sendo unidos no ponto de união existente entre eles de modo a produzir uma faixa de produto 20 solidificada na saída do cilindro. Este produto dá entrada num bobinadór comum 21 podendo ser seguidamente transferido para um segundo bobinador 22. Um receptáculo 23 encontra-se montado sobre a estrutura da maquina de uma forma adjacente à estação de laminagem e o metal derretido pode ser encaminhado para este receptáculo através de uma bica de sobre passagem 24 existente no funil de escoamento caso exista uns importante deformação do produto durante uma operação de laminagem. O transportador de cilindro 13 compreende uma estrutura de transportador 31 montada sobre rodas 32 ou sobre carris 33 que se prolongam ao longo de uma porção da estrutura 11 da maquina principal pelo que o transportador de cilindro 13 como um todo sè encontra montado para permitir o movimento ao longo dos carris 33. A estrutura de transportador possui um par de osciladores de cilindros 34 sobre o qual os cilindros se encontram totalmente montados. Os osciladores de cilindros 34 encontram-se montados sobre a estrutura de transportador 31 por interligação dos membros deslizantes complementares 35, 36 de modo a permitir que os osciladores de cilindros sobre o transportador sob a influencia de unidades de cilindros hidráulicos 37, 38 ajustem o ponto de união entre os cilindros de laminagem 16 e para permitir que os cilindros se 16

afastem rapidamente durante um curto intervalo de tempo quando se toma necessário formar uma linha transversal enfraquecida ao longo da faixa, conforme será explicado de uma forma detalhada mais adiante. O transportador move-se como um todo ao longo dos carris 33 por acção de um embolo hidráulico duplo e de uma unidade de cilindro 39. ligado entre uma braçadeira de impulsão 40 sobre o transportador de cilindro e da estrutura da maquina principal de forma a poder funcionar para movimentar o transportador de cilindros entre a estação de montagem 14 e a estação de laminagem 15 e vice versa.

Os rolos de laminagem 16 rodam em direcção contrária por intermédio de êmbolos de impulsão 41 a partir de um motor eléctrico e de uma transmissão que se encontra montada sobre a estrutura transportadora 31. Os cilindros 16 apresentam paredes periféricas fitas de cobre formadas com uma serie de passagens de agua de arrefecimento que se prolongam longitudinalmente e que se encontram espaçadas circunferencialmente e que são alimentadas com agua de arrefecimento através das extremidades dos cilindros, agua de arrefecimento essa que é proveniente dos tubos de entrada de agua que se encontram nos êmbolos de movimentação dos cilindros 41 que se encontram ligados a mangueiras de entrada de agua 42 através de gaxetas de vedação rotativas 43. O cilindro pode apresentar habitualmente um diâmetro de cerca de 500 mm e ter um comprimento de até 2000 de forma a produzir uma faixa de material acabado com uma largura de aproximadamente 2000 mm. A pá 17 é perfeitamente convencional e encontra-se suportada por intermédio de uma culatra 45 sobre uma grua superior por intermédio da qual pode ser posicionada a partir de uma estação de recepção de metal quente. A pá possui uma haste de freio 46 que funciona por intermédio de um servo-cilindro de modo a permitir que o metal derretido flua a partir da pá através de um bocal de saída 47 e de ovém refractário para dentro de um funil de escoamento 18. O funil de escoamento 18 é também construído de uma forma convencional. E formado como um grande prato feito de um material refractário como seja o óxido de magnésio (MgO). Um dos lados do funil recebe o metal derretido da pá e está dotado com a 17

’ OSs,-/®- —Κϊ anteriormente mencionada válvula de transbordamento 24 e de emergência 25. O outro lado da pá está dotado de uma serie de aberturas de saída de metal 52 que se encontram espaçadas longitudinalmente. A porção inferior do funil de escoamento possui braçadeiras de montagem 53 destinadas a montar o funil de escoamento na estrutura de transporte do cilindro 31 estando dotada de aberturas destinadas a acolher as pegas de indexação 54 na estrutura de transporte de forma a localizar o funil de um modo adequado. O bocal de distribuição 19 encontra-se formado num corpo alongado feito de um material refractário como seja a grafite de oxido de alumínio. A sua porção inferior é afunilada de modo a convergir para o interior e para baixo de forma a poder projectar-se para o ponto de união entre os cilindros de laminagem 16. Encontra-se dotado de uma braçadeira de montagem 60 por forma a apoiar-se sobre a estrutura de suporte do cilindro estando a sua porção superior formada com orlas laterais que se projectam para o exterior 55 as quais se localizam sobre a braçadeira de montagem. O bocal 19 pode apresentar uma serie de passagens de fluxo espaçadas horizontalmente e que se prolongam de uma forma geral vertical por forma a dar origem a uma velocidade de descarga de metal que seja suficientemente baixa ao longo da largura dos cilindros e para distribuir o metal derretido ao ponto de união entre os cilindros sem que haja um contacto directo com as superfícies dos cilindros nas quais se verifica a solidificação inicial. Altemativamente, o bocal pode possuir um único bocal de saída de forma a administrar uma cortina de baixa velocidade de material derretido directamente sobre o ponto de união entre os cilindros e/ou pode ser imerso no banho de metal derretido. O banho encontra-se limitado, nas extremidades dos cilindros, por um par de placas de fecho laterais 56 as quais são mantidas de encontro às extremidades escalonadas 57 dos cilindros quando o transportador de cilindros se encontra na estação de fusão. As placas de fecho laterais 56 são feitas de um material refractário resistente, por exemplo nitreto de boro, e apresentam orlas laterais escalonadas 81 que correspondem à curvatura das extremidades escalonadas 57 dos cilindros. As placas laterais podem ser montadas em 18

suportes 82 que são moveis na estação de laminagem por activação de um par de unidades de cilindro hidráulico 83 de forma a fazer com que as placas laterais se engatem com as extremidades escalonadas dos cilindros de laminagem de modo a formarem fechos terminais para o banho de metal derretido formado nos cilindros de laminagem durante uma operação de laminagem.

Durante uma operação de laminagem a haste de freio da pá 46 é activada por forma a permitir que o material derretido caia da pá para o funil através do bocal de distribuição de metal quando fluí para os cilindros de laminagem. A extremidade limpa da cabeça do produto de faixa 20 é orientada por intermédio da activação de uma tábua deslizante 96 até ao mordente do bobinador 21. A tábua deslizante 96 pendura-se em pemes de articulação 97 à estrutura principal e podem ser oscilados na direcção do bobinador por intermédio de um cilindro hidráulico 98 após a formação da extremidade de cabeça limpa. A tábua 96 pode funcionar de encontro a uma aba de guia superior 99 que é activada por um conjunto de embolo e cilindro 101 podendo o produto de faixa encontrar-se confinado entre um par de cilindros verticais laterais 102. Após a extremidade de cabeça ter sido guiada para o interior do mordente do bobinador, o bobinador é feito rodar de modo a enrolar o produto de faixa 20 e a tábua deslizante pode oscilar de novo para trás para a sua posição inoperativa na qual se encontra simplesmente pendurada da estrutura da maquina e afastada do produto o qual é levado directamente para o interior do bobinador 21.0 produto de faixa 20 resultante pode ser seguidamente transferido para o bobinador 22 de modo a formar um rolo final para ser transportado para longe do laminador.

Todos os detalhes de um laminador de cilindros duplos de um tipo ilustrado nas Figuras de 16 a 20 encontram-se ilustrados nas Patentes dos Estados Unidos n°s. 5 184 668 e 5 277 243 e no Pedido de Patente Internacional n°. PCT/AU93/00593 em nome dos presentes Requerentes.

De acordo com a presente invenção, as superfícies periféricas 100 dos cilindros de laminagem 16 apresentam uma determinada textura devido à presença de sulcos anelares em forma de V que se encontram espaçados com regularidade de modo a 19

produzir a requerida estrutura de saliências. Para a solidificação do aço é preferível que as estruturas de laminagem sejam cromadas e posteriormente impressas com a textura de modo a que as superfícies de laminagem sejam superfícies de crómio. Para a simplificação da forma de elaboração é preferível trabalhar sulcos anelares sucessivos separados em espaçamentos regulares ao longo da extensão do cilindro. Contudo, pode observar-se que uma formação com textura essencialmente idêntica podia ser produzida por intermédio de sulcos helicoidais feitos na superfície de laminagem sob a forma de uma trama com um inicio único ou de uma trama com inícios múltiplos. Isto não teria qualquer diferença ao formato essencial das formações de sulco e de saliência nem às características de transferência de calor da estrutura.

Lisboa, _ 2 FEV. 2000 O Agente Oficial da propriedade Industrial

Claims (17)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um método de laminagem contínua de uma faixa de aço, que não seja aço inoxidável austenítico contendo crómio e níquel numa proporção inferior a 1.60, compreendendo o suporte de um banho de fundição (30) de aço derretido sobre superfícies de laminagem (16A) arrefecidas e movimentando as superfícies de laminagem arrefecidas de modo a produzir uma faixa solidificada (20) que se afasta do banho de fundição (30), suportando o banho de fundição (30) num ponto de união entre um par de cilindros de laminagem arrefecidos (16) com superfícies de laminagem (16A) com texturas devido à existência de formações paralelas de sulco e saliências (11) com uma profundidade (d) e um espaçamento (p) essencialmente constantes, situando-se a profundidade da textura entre o ponto máximo da saliência e o ponto mais baixo do sulco entre 5 mícrones e 50 mícrones, estando o referido espaçamento compreendido entre 100 e 250 mícrones, e rodando os cilindros (16) em direcções mutuamente opostas de modo a produzir uma faixa solidificada (20) de forma a que a faixa se move para baixo a partir do ponto de união.
2. 2. Um método de acordo com o reivindicado na reivindicação 1, caracterizado ainda por as formações de sulco e saliência (11) em cada superfície de laminagem serem definidas por uma serie de sulcos (12) anelares paralelos que se prolongam circunferencialmente em torno da superfície de laminagem e que se encontram espaçados regularmente de uma forma longitudinal a partir da superfície de laminagem com esse espaçamento.
3. 3. Um método de acordo com o reivindicado na reivindicação 2, caracterizado ainda por as formações de sulco e saliência (11) em cada superfície de laminagem serem definidas por um ou mais sulcos que se prolongam helicoidalmente a partir da superfície de laminagem.
4. 4. Um método de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado ainda por as formações de sulco (12) apresentarem uma secção 2

   transversal substancialmente em forma de V e por as formações de saliência (13) apresentarem rebordos circunferenciais aguçados.
5. 5. Um método de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado ainda por a profundidade da textura se situar entre 15 e 25 mícrones e por o referido espaçamento se encontrar entre 150 e 200 mícrones.
6. 6. Um método de acordo com o reivindicado na reivindicação 5, caracterizado ainda por a profundidade (d) da textura ser de cerca de 20 mícrones e o referido espaçamento (p) ser de cerca de 180 mícrones.
7. 7. Um método de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado ainda por as superfícies de laminagem (16A) serem superfícies de crómio.
8. 8. Um método de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado ainda por o aço derretido apresentar um conteúdo de enxofre de pelo menos 0,02%.
9. 9. Um método de acordo com o reivindicado na reivindicação 8, caracterizado adicionalmente por o aço derretido ser um aço de silício/manganésio exausto com um conteúdo de manganésio não inferior a 0,20% e um conteúdo de silício não inferior a 0,10% em peso.
10. 10. Um método de acordo com o reivindicado na reivindicação 8 ou na reivindicação 9, caracterizado ainda por o conteúdo de enxofre no aço ser não inferior a 0,07% em peso.
11. 11. Um método de acordo com o reivindicado na reivindicação 10, caracterizado ainda por o conteúdo de enxofre no aço se encontrar entre 0,03 e 0,07% em peso.
12. 12. Aparelho para a laminagem uma faixa de metal de uma forma contínua compreendendo um par de cilindros de laminagem (16) formando um ponto de união entre eles, um bocal (19) para a distribuição de metal derretido ao ponto de união entre os cilindros de laminagem (16) de modo a formar um banho de laminagem de metal derretido suportado sobre superfícies de cilindros de laminagem (16A) localizadas imediatamente acima do ponto de união, meios de impulsão (41) dos cilindros destinados a impulsionar os cilindros de laminagem em rotação cruzada de forma a produzir uma faixa de metal solidificada (20) que é distribuída para baixo a partir do ponto de união, em que as superfícies de laminagem (16A) dos cilindros são superfícies de crómio e que apresentam uma dada estrutura devido à existência de formações (11) de sulco e de rebordo que se prolongam circunferencialmente e que apresentam uma profundidade (d) e um espaçamento (p) constantes, sendo a profundidade (d) da estrutura desde o ponto mais alto da saliência até ao ponto mais baixo do sulco um valor entre 5 mícrones e 50 mícrones, e em que o espaçamento se situa entre os 100 e os 250 mícrones.
13. Aparelho de acordo com o reivindicado na reivindicação 12, caracterizado ainda por as formações (11) de sulco e de nervura em cada superfície de laminagem serem definidas por uma serie de sulcos (12) anelares paralelos que se prolongam circunferencialmente em torno da superfície de laminagem e se encontram espaçados longitudinalmente de uma forma regular a partir da superfície de laminagem com o referido espaçamento.
14. 14. Aparelho de acordo com o reivindicado na reivindicação 12, caracterizado ainda por as formações (11) de sulco e de saliência em cada superfície de laminagem serem definidas por um ou mais sulcos que se prolongam helicoidalmente a partir da superfície de laminagem.
15. 15. Aparelho de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 12 a 14, caracterizado ainda por os sulcos (12) das superfícies de laminagem apresentarem uma secção transversal aproximadamente em forma de V, e as formações (13) de saliência apresentarem rebordos circunferenciais aguçados 4 4
16. 16. Aparelho de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 12 a 1, caracterizado ainda por a profundidade da textura das superfícies de laminagem se encontrar situada entre 15 e 25 mícrones e o espaçamento se encontrar situado entre 150 e 200 mícrones.
17. 17. Aparelho de acordo com o reivindicado na reivindicação 16, caracterizado ainda por a profundidade da textura nas superfícies de laminagem ser cerca de 20 mícrones e o referido espaçamento ser de cerca de 180 mícrones. Lisboa, . 2 FEV. 2000 O Agente Oficial da Propriedade Industrial

    SL^AJ Maria Silvina Ferreira

    Teisís. 1 ^ 03" ·τ613