BR112013023124B1

BR112013023124B1 - laminador de magnésio

Info

Publication number: BR112013023124B1
Application number: BR112013023124-6A
Authority: BR
Inventors: Roberto Passoni; Christopher A. Romanowski
Original assignee: Danieli Corporation
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2018-12-11
Also published as: WO2012125498A2; US20120227455A1; KR101609432B1; KR20130130068A; US9248482B2; CA2827867A1; CN103890216A; EP2683499A2; EA201391321A1; WO2012125498A3; AU2012229254B2; BR112013023124A2; ES2620511T3; CA2827867C; CN103890216B; AU2012229254A1; UA106172C2; EP2683499A4; EP2683499B1; EA024683B1

Abstract

resumo patente de invenção: "laminador de magnésio". a presente invenção refere-se a um sistema de laminação a quente de magnésio incluindo um laminador tendo pelo menos dois rolos laminadores de trabalho para a laminação da lâmina ou da chapa de magnésio, um bobinador quente posicionado em qualquer lado do laminador para aquecer e manter uma temperatura desejada da lâmina ou da chapa de magnésio, mesas rolantes térmicas ativas, um sistema de acionamento do laminador para acionar independentemente os rolos laminadores de trabalho para a laminação assimétrica da lâmina de magnésio e uma estação de carregamento e transferência da bobina quente.

Description

(54) Título: LAMINADOR DE MAGNÉSIO (73) Titular: DANIELI CORPORATION, Pessoa Jurídica. Endereço: 600 CRANBERRY WOODS DRIVE, SUITE 200, CRANBERRY TOWNSHIP, PENNSYLVANIA, 16066, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA(US), Norte Americana (72) Inventor: ROBERTO PASSONI; CHRISTOPHER A. ROMANOWSKI.

Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 09/03/2012, observadas as condições legais

Expedida em: 11/12/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para LAMINADOR DE MAGNÉSIO.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [001] Essa invenção refere-se à chapa de magnésio e, mais particularmente, a um aparelho e método para a produção da chapa de magnésio pela laminação.

[002] A demanda por eletrônica pessoal, veículos leves com consumo eficiente de combustível e outros produtos do consumidor impulsionou a demanda por materiais leves de preço competitivo com uma alta resistência específica e dureza específica. Nos anos recentes, as fundições em matriz da liga de magnésio têm sido usadas com sucesso em muitas aplicações, mas reduções de peso adicionais exigiam o uso de chapa de magnésio forjada.

[003] O magnésio é um metal com uma estrutura de cristal compacta fechada hexagonal (HCP) que tem plasticidade muito limitada em temperatura ambiente. Até recentemente, todas as chapas de magnésio eram feitas pela laminação a quente de pequenos lingotes e os custos associados com a operação de reaquecimento para manter o metal em temperaturas de laminação e os pequenos tamanhos de bobina tornaram a chapa final muito cara para aplicações do consumidor. No caso do magnésio e das ligas de chapa de magnésio, a estrutura do cristal HCP do metal limita as suas capacidades de deformação em temperaturas mais baixas. Isso exigia frequente reaquecimento em fornos fora de linha para manter a temperatura entre 250°C e 450°C. Abaixo dessa temperatura, o metal tinha uma tendência de rachar durante a laminação. As restrições de manipulação e do forno de reaquecimento limitaram o tamanho máximo da placa e tradicionalmente tornaram a produção da chapa de magnésio virtualmente uma operação de chapa por chapa. Isso era um método de produção ineficiente, muito trabalhoso e consumidor de energia e contribuía para o

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2/22 alto custo da chapa de magnésio.

[004] Avanços recentes no lingotamento continuo em cilindros permitiram que as ligas de magnésio fossem fundidas diretamente em bobinas de material que ficam na faixa de 4 mm a 7 mm de espessura, entretanto, somente pequenas bobinas da chapa de magnésio laminado estão disponíveis. Os processos de laminação convencionais podem somente produzir pequenos tamanhos de bobina porque à medida que o lingote é laminado, ele fica mais longo e mais fino, o que aumenta a área de superfície e, portanto, perde o calor rapidamente e fica muito frio para a laminação adicional. Não é econômico reaquecer fora de linha longas seções da placa laminada. Consequentemente, existe uma necessidade por um laminador de magnésio que proporcione um processo de laminação industrial que não somente reduza economicamente as bobinas fundidas para a medida final necessária pelos produtos do consumidor, mas também tenha a capabilidade de modificar a microestrutura do magnésio como fundido para melhorar a formabilidade da chapa laminada, enquanto mantendo uma boa qualidade da superfície que exija mínimo tratamento depois da laminação. SUMÁRIO DA INVENÇÃO [005] O laminador de magnésio da presente invenção provê um processo de laminação industrial que não somente reduz economicamente as bobinas fundidas para a medida final exigida pelos produtos do consumidor, mas também modifica a microestrutura do magnésio como fundido para melhorar a formabilidade da chapa laminada, enquanto mantendo uma boa qualidade de superfície que exige tratamento mínimo depois da laminação. O lingotamento continuo em cilindros proporciona a grande vantagem de produzir bobinas muito grandes na mesma medida que a medida de bobinar de um laminador reversível.

[006] O laminador de magnésio da presente invenção consiste de

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3/22 um laminador reversível, dois bobinadores quentes em lados opostos em possível combinação de mesas rolantes quentes, equipamentos e acessórios de manipulação do material. O produto de magnésio na forma de chapas ou bobinas é alternado através do laminador até que a temperatura apropriada seja alcançada e a espessura final apropriada seja obtida sem deteriorar a qualidade da configuração do produto final da liga de magnésio.

[007] O laminador de magnésio da presente invenção provê a laminação de múltiplas passagens da chapa de magnésio depois que a chapa foi colocada em uma temperatura elevada tipicamente entre 250°C e 350°C. O laminador proporciona o recozimento intermediário para amolecer novamente a estrutura do material. O laminador inclui a capabilidade de laminar com velocidades do rolete de trabalho assimétrico para introduzir mais trabalho mecânico e calor na face do rolete e, portanto, reduzir a textura do plano basal da estrutura de cristal HCP do magnésio, com isso melhorando a maleabilidade e formabilidade em baixa temperatura da tira laminada. O laminador da presente invenção tem a capabilidade de aumentar a velocidade de laminação para uma capabilidade de produção geral e para permitir uma velocidade de deformação mais rápida. O laminador inclui um diâmetro de trabalho do rolete que equilibra o requisito para minimizar o comprimento de contato com a tira de magnésio sendo deformada enquanto simultaneamente tendo rigidez de torção e resistência suficientes para resistir às cargas criadas pela condição da laminação assimétrica. O laminador tem um sistema de correção de vão hidráulico de alta velocidade capaz de trabalhar em pressão ou um controle de posição para controlar precisamente a medida como laminada da liga de magnésio. O laminador proporciona uma redução mais elevada por passagem para atingir melhor refinamento do grão e melhorar as propriedades mecânicas gerais da tira laminada. O laminador inclui acionadores de

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4/22 grande força para prover curvatura mecânica do rolete de trabalho para correção da forma da tira e inclui um processamento de bobina a bobina, bem como processamento de chapa a chapa ou de chapa a bobina.

[008] O laminador de magnésio da presente invenção é equipado com bobinadores aquecidos com capabilidade de aquecimento suficiente para aquecer a bobina para a melhor temperatura de laminação e manter a temperatura durante as passagens de laminação. O laminador ainda inclui uma câmara quente adicional para aquecimento instantâneo adicional da extremidade da tira de magnésio sendo invertida no bobinador. O laminador pode também incluir uma combinação de um tambor de rebobinar de transferência para carregamento inicial e alimentação de uma bobina fria ou pré-aquecida e para rebobinar o produto final. O laminador pode incluir um retorno autônomo opcional para enrolamento final da bobina processada.

[009] Além dos sensores necessários para operar um laminador normal, o laminador é também equipado com aferidores de espessura, medição da forma da tira laminada e monitoração e controle de temperatura da tira. O laminador inclui escovas de rolete de trabalho para captura e remoção do magnésio. Um sistema de aplicação de lubrificante é incorporado para uso quando não laminando no modo assimétrico.

[0010] O laminador ainda pode incluir um sistema de orientação e aquecimento de tira para laminar chapas/chapas ao invés de bobinas. Nesse modo de operação, os guias da tira são usados para unir as caixas da bobina. Um sistema de esfriamento de tira antes do enrolamento final no retorno é incluído para impedir o crescimento do grão durante o esfriamento lento da bobina. O laminador inclui um sistema de acionamento de carga pesada com mudança de engrenagem possível para maior torque para laminação assimétrica. O laminador inclui

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5/22 roletes de trabalho aquecidos para minimizar as perdas de temperatura da tira quando contatando os roletes durante a fundição.

[0011] O método para a fundição com rolete da chapa de magnésio inclui uma liga de magnésio fria ou pré-aquecida na forma de uma bobina sendo carregada sobre um tambor de transferência ou sobre um tambor de rebobinar/transferência de função dupla. Uma primeira volta da bobina é desenrolada e alimentada para o laminador. A ponta inicial da tira é presa e endireitada pelo rolete da bobinadora de entrada e unidade desempenadeira. A ponta inicial da tira é então condicionada pelo cisalhamento de entrada quando necessário. A ponta inicial da tira é empurrada através de um bobinador quente para a face do laminador e é enrolada sobre o bobinador quente do lado oposto. Se a bobina está na temperatura de laminação, o laminador é usado para a redução da espessura da tira. Se a bobina está abaixo da temperatura de laminação, o laminador é usado como um rolete da bobinadora para ajudar a alimentar a tira. A tira pode então ser desenrolada e novamente enrolada entre as duas unidades do bobinador quente até que sua temperatura de tira e uniformidade de temperatura apropriadas sejam alcançadas. Depois que a tira está na temperatura de laminação, ela é então laminada em várias passagens até que a espessura final seja alcançada. A tira é então enfiada no retorno/transferência de função dupla ou retorno dedicado opcional onde ela é bobinada e removida fora de linha como um produto final. Durante o processo, a linha é controlada por um sistema de automação que determina o número de passagens, a temperatura, a redução e a espessura, a velocidade, o perfil e a forma do produto final desejado. No caso da laminação da chapa, mesas rolantes aquecidas nos lados de entrada e saída do laminador são usadas para alternar as chapas da liga de magnésio até que a temperatura de laminação seja alcançada até que a espessura da chapa seja reduzida para um valor que possa ser ma

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6/22 nipulado pelos bobinadores quentes. Então, as mesas rolantes aquecidas nos lados de entrada e saída são atravessadas fora de linha e a laminação alternada descrita entre os bobinadores quentes é iniciada. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] A FIG. 1A é uma vista frontal de um laminador de magnésio da presente invenção;

[0013] a FIG. 1B é uma vista superior do laminador da FIG. 1A;

[0014] a FIG. 2A é uma vista frontal de uma modalidade alternativa do laminador da presente invenção;

[0015] a FIG. 2B é uma vista superior do laminador da FIG. 2A;

[0016] a FIG. 3A é uma segunda modalidade alternativa do laminador de magnésio da presente invenção;

[0017] a FIG. 3B é uma vista superior do laminador da FIG. 3A;

[0018] a FIG. 4A é uma vista frontal detalhada do sistema de acionamento do laminador do laminador da FIG. 1A;

[0019] a FIG. 4B é uma vista superior do sistema de acionamento da FIG. 4A;

[0020] a FIG. 4C é uma vista superior de um sistema de acionamento alternativo do laminador; e [0021] a FIG. 5 é uma vista detalhada da seção transversal do bobinador quente do laminador da FIG. 1A.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0022] Com referência às FIGS. 1A e 1B, um laminador de magnésio exemplar 10 da presente invenção é ilustrado. O laminador de magnésio 10 é um laminador de chapa ou bobina tendo tambor de transferência e tambores de descarregar ou rebobinar independentes. O laminador 10 inclui um carro da bobina de entrada 12, para receber uma bobina de magnésio quente ou fria do depósito, que a carrega para um tambor de transferência 14. De uma área de armazenagem e esfriamento, as bobinas a serem laminadas são carregadas sobre se

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7/22 las de armazenagem de bobina usando um guindaste suspenso. As selas de bobina se estendem sobre uma depressão do carro da bobina. O carro da bobina 12 percorre perpendicularmente à direção de laminação para coletar a bobina das selas de armazenagem de bobina. A bobina é apanhada pelo carro da bobina e atravessada para o tambor de transferência 14. O carro da bobina se move por um motor hidráulico e levanta a bobina por um cilindro hidráulico. Sensores de laser são usados para monitorar a elevação e a posição da direção do carro da bobina de modo a automatizar o ciclo de manipulação da bobina. O carro da bobina corre sobre trilhos.

[0023] O tambor de transferência 14 tem um mandril expansor 16 que é usado para segurar e sustentar a bobina e alimentá-la para o equipamento de processamento central e prover a tensão adequada para um enrolamento firme no bobinador quente. O tambor de transferência também proporciona a mudança lateral da bobina para controle central da tira durante a operação do laminador. O mandril expansor do tambor de transferência é um mandril do tipo em balanço com um suporte de sustentação externo. O mandril é um projeto de travamento de quatro segmentos com a expansão de cunha. A expansão do mandril ocorre hidraulicamente para ajustar o diâmetro interno (ID) final da bobina e para pegar o ID da bobina que chega. O sistema de medição do diâmetro e largura da bobina do tambor de transferência é baseado em um sensor do tipo de laser que mede o diâmetro da bobina e uma fotocélula mede a largura da bobina. O sinal do sensor é usado para as funções de compensação de tensão e redução da velocidade. O tambor de transferência controla a travessia e o levantamento do carro da bobina a fim de centralizar a bobina no mandril de transferência. O tambor de transferência inclui um dispositivo de centralização de tira tendo um detector sensor da posição da tira e processadores de sinal para controlar a posição movendo o tambor de transferência em cada

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8/22 lado da linha central do laminador durante a operação de laminação. A combinação de tambor de transferência também inclui um extrator de bobina que é montado em cima de um redutor de engrenagem para evitar o movimento telescópico durante a remoção da bobina. Uma chapa do extrator é suportada pelas hastes do guia de aço e é hidraulicamente operada.

[0024] Depois do tambor de transferência, o laminador inclui uma unidade de preparação da bobina 18. A unidade de preparação da bobina consiste de um descascador de tira 20, um rolete da bobinadora 22 com o rolete defletor 24 e uma unidade desempenadeira 26. O rolete da bobinadora 22 ajuda na alimentação da primeira volta da bobina desenrolada e a manter a última volta da bobina final depois da laminação. O rolete da bobinadora consiste de um rolete de aço sólido montado em mancais de bastões e acionado por um motor AC. Um cilindro hidráulico 28 pressiona o rolete contra a bobina. Uma mesa de alimentação inclinada e extensível 30 é posicionada entre o tambor de transferência 14 e o rolete defletor 24. Depois que a tira passa entre o rolete da bobinadora e o rolete defletor, ela passa através da unidade desempenadeira 26 que consiste de uma configuração de cinco roletes acionados por um motor elétrico tendo os dois roletes superiores com um acionador de macaco de rosca elétrica para ajuste de penetração independente do rolete. Um controle central da tira que é um sensor ótico 32 é posicionado na unidade de preparação da bobina quando a tira da bobina sai da unidade desempenadeira 26. O sensor 32 é um EMG tipo ótico ou equivalente e tem uma função dupla para centralização da tira em linha durante a operação de transferência e centralização da tira ou alinhamento de borda para a bobina durante operação de rebobinar.

[0025] A tira depois de passar pelo sensor ótico entra em uma tesoura de cortar tira 34 para condicionar a ponta inicial da tira antes de

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9/22 entrar em uma mesa de enfiamento 36 e rolete da bobinadora de alimentação 38 como pode ser observado melhor nas FIGS. 2A e 2B. As FIGS. 1A e 1B ilustram uma mesa rolante térmica ativa, que será discutida em detalhes subsequentemente aqui, posicionada entre o rolete da bobinadora e a tesoura de cortar tira. A mesa de enfiamento e o rolete da bobinadora de alimentação alimentam a bobina através de um bobinador quente esquerdo 40. O rolete da bobinadora e a mesa de alimentação são montados em uma armação que é atravessada por um motor e um sistema de acionamento de cremalheira e pinhão para se estender dentro do bobinador quente esquerdo quando necessário e é retraída durante as passagens intermediárias do laminador reversível. O rolete da bobinadora é acionado por um motor elétrico e verticalmente acionado por um cilindro hidráulico. A mesa de alimentação consiste de uma série de roletes intermediários em formato de V de aço inoxidável.

[0026] O bobinador quente esquerdo 40 é posicionado no lado esquerdo do laminador 42 e um bobinador quente direito 44 é posicionado no lado direito do laminador 42. O bobinador quente esquerdo 40 e o bobinador quente direito 44 são imagens refletidas um do outro. Cada um do bobinador quente esquerdo e do bobinador quente direito é envolvido por um invólucro isolado 46. Dentro do invólucro, uma disposição de dutos 48 com bicos fendidos 50 circunda aproximadamente setenta e cinco porcento da circunferência da bobina. Um ventilador de circulação isolado 52 com um sistema de tubos 54 conecta em cada invólucro para fornecer ar quente para os bicos. A colisão do ar quente sobre a superfície da tira produz a transferência do calor convectivo para aquecimento da tira. Com o aquecimento corretivo, nenhuma parte da bobina será jamais aquecida acima da temperatura do ar, o que impede que qualquer porção da tira de magnésio pegue fogo. A ignição pode ocorrer com aquecimento radiante e, portanto, tem sido eli

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10/22 minada. Uma câmara de aquecimento isolada no sistema de tubos de descarga do ventilador de circulação proporciona espaço para a montagem de um bico de gás ou elementos de aquecimento elétrico 56 para aquecer o ar antes da entrega do ar pré-aquecido para os bicos dentro do invólucro. Um par térmico 58 fica localizado no sistema de tubos antes dos bicos e fornece o retorno necessário para modular o controle da temperatura do ar. Um ventilador de exaustão 60 é adicionado para prover a pressão negativa para o bobinador para preservar o ambiente de trabalho dos vazamentos de calor. O ar quente da exaustão é empurrado através de uma chaminé 62 para fora do prédio.

[0027] O sistema de tubos dentro dos bobinadores quentes é construído de aço inoxidável e tem suportes para manter a posição precisa do bico. Tubos de comunicação do duto têm chapas de porta removíveis para acesso ao interior do duto para finalidades de limpeza. Os invólucros do bobinador são construídos de chapa de aço doce reforçado por canais e ângulos no exterior com aproximadamente 20,32 cm (oito polegadas) de isolamento de fibra cerâmica na face interna. A fibra cerâmica é apoiada na chapa de aço doce. Todas as juntas entre as seções e as portas de acesso são vedadas para minimizar a perda do calor. Os canais formados no perímetro são fendidos para minimizar a condução do calor para a superfície exterior. Orifícios são produzidos para finalidades de ensaio e a instalação dos pares térmicos. Uma porta de acesso para pessoas é fornecida para finalidades de acesso para manutenção e limpeza. Os invólucros são com flanges para permitir que eles sejam divididos horizontalmente para manutenção principal. A fim de acessar o interior dos bobinadores quentes, um flange de quarenta e cinco graus 64 é posicionado no sistema de tubos que alimenta o topo do invólucro. O invólucro na sua posição de trabalho comprime a gaxeta no flange. Para acessar o interior do invólucro do bobinador, o flange é levantado ereto para desengatar auto

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11/22 maticamente o duto no flange de quarenta e cinco graus. Alternativamente, o acesso pode ser obtido fazendo a metade inferior do invólucro deslizar transversalmente em trilhos.

[0028] A tira sai do primeiro bobinador, ou quente esquerdo, para o laminador 42 através de uma disposição de rolete da bobinadora 66 e de rolete defletor 68. O rolete defletor e o rolete da bobinadora reduzem a abertura do bobinador quente e minimizam as perdas de calor, mantêm a ponta final da tira quando liberada pela face do laminador e alimentam a nova ponta inicial da tira para a face do rolete.

[0029] A tira depois de atravessar o rolete defletor e o rolete da bobinadora passa por um sensor de espessura 70 que é retrátil e articulável e pode ser isótopo ou de raio x como requerido para medir a espessura da tira. O sensor também poderia ter possivelmente uma função de varredura para medir o calibre ou usar aferidores de múltiplas cabeças a fim de medir o perfil da tira. Existe um sensor de espessura de entrada e um de saída, cada um com um alojamento de origem, alojamento detector e uma armação C de aço. O mecanismo de acompanhamento e acionamento pneumático suporta os alojamentos do sensor. Uma proteção de guia e remendo de tira 72 é posicionada no laminador antes da face do rolete para direcionar a tira para a face do rolete e para impedir remendos potenciais quando laminando sob condições extremas.

[0030] O laminador 42 tem um alojamento do laminador 74 feito de aço fundido e é usinado em quatro lados e é montado nas vigas de base. Quando fabricado, espalhadores superior e inferior de aço conectam os alojamentos em qualquer lado. Os alojamentos repousam em duas bases de aço fabricadas. Uma chapa de aço fabricada é provida para alinhamento e instalação por cavilhas de fixação. O projeto proporciona alta dureza da plataforma do laminador para obter tolerâncias de produto acabado firmes durante todas as passagens da laPetição 870180069164, de 09/08/2018, pág. 16/35

12/22 minação.

[0031] O vão da laminação é controlado por dois cilindros de carga montados no topo de cada alojamento. Uma linha de passagem é mantida constante por um sistema de cunha montado no fundo. Uma bandeja de coleta de fluido é soldada nas chapas de base sob a plataforma do laminador. Sob o laminador e sobre a bandeja de coleta do refrigerante, uma bandeja de grade de malha de aço é provida para coletar pedaços de sucata. O alojamento do laminador é um tipo de anel fechado de alta dureza para configurações de duas alturas, quatro alturas ou seis alturas. O alojamento do laminador também foi projetado com a possibilidade de incorporar roletes mutáveis transversalmente. Os cilindros de cargas são cilindros de força do rolete hidráulico montados no topo ou fundo 76 para controlar a carga da laminação e a posição do rolete. O sistema da linha de passagem pode ser um sistema do tipo de etapas ou contínuo montado no topo ou na base para compensar as variações no diâmetro do rolete e, como mostrado nas FIGS., é um sistema de cunha montado no fundo 78.

[0032] O laminador inclui uma extensão do alojamento de curvatura do rolete 80 que inclui um cilindro hidráulico de alta pressão para prover mecanicamente a curvatura dos roletes para compensação da forma da tira. A extensão do alojamento de curvatura do rolete é mutável para seguir a posição do rolete se necessário pela configuração do laminador e pode ser utilizada para os roletes de trabalho e roletes intermediários quando aplicável. A força da laminação é aplicada pelos dois cilindros hidráulicos, montados nas janelas do alojamento do rolete, sobre os calços do rolete sobressalente superior, um cilindro em cada lado. Os cilindros são do tipo de efeito duplo, com um transdutor de posição montado centralmente tendo vedações de pouco atrito. O curso dos cilindros é suficiente para manter a altura da linha de passagem compensando toda a faixa de mudança de diâmetro do rolete de

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13/22 trabalho superior e do rolete sobressalente superior devido à esmeriIhação do rolete. Um curso adicional permite a extração do rolete de trabalho e do rolete sobressalente. Um transdutor de posição digital de alta resolução é montado centralmente em cada cilindro de carga. Transdutores de pressão montados na linha hidráulica de alta pressão proporcionam o valor da força de laminação. Os cilindros são usados para manter a linha de passagem na metade superior da pilha à medida que os diâmetros do rolete diminuem devido à esmerilhação, para produzir a força de laminação, para manter o controle do vão e para proporcionar o controle de direção do laminador. A força de laminação exercida pelos cilindros causa a deformação elástica nos roletes que é compensada pela coroa do rolete mecânico esmerilhada nos roletes. A metade inferior da pilha do rolete é trazida para a linha de passagem por meio do sistema de cunha localizado no fundo do alojamento. As cunhas têm curso suficiente para acomodar toda a faixa da redução do rolete para a metade inferior da pilha do rolete.

[0033] O laminador inclui um conjunto de rolete de trabalho 82, que são dois roletes em uma configuração de duas alturas ou uma de quatro alturas. Roletes sobressalentes 84 são posicionados adjacentes aos dois roletes de trabalho. Em uma configuração de seis alturas, um rolete intermediário seria posicionado entre os roletes de trabalho e os roletes sobressalentes. Os roletes de trabalho, os roletes intermediários e os roletes sobressalentes têm mancais esfriados e podem ser aquecidos por elementos de aquecimento internos ou externos. Escovas rotativas do rolete 86 são posicionadas sobre os roletes de trabalho para remoção por captura de metal do rolete de trabalho superior e inferior. As escovas do rolete são controladas por pressão ou posição para limpeza ajustável do rolete de trabalho. As escovas do rolete podem oscilar e podem ser equipadas com um sistema de vácuo para remoção de poeira. Barras de borrifo 88 são posicionadas ao longo do

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14/22 topo e da base e de ambos os lados do laminador para permitir a laminação possível desde condições secas a condições úmidas ou lubrificadas até uma condição mais inundada. As barras de borrifo poderiam ser controladas por zona para vários ajustes de largura. O laminador pode incluir um invólucro com um sistema de exaustão 90, para um sistema totalmente fechado para proporcionar um ambiente de trabalho limpo para o operador.

[0034] Os roletes de trabalho são feitos de aço de liga forjada de eletroscória refundida (ESR). Os mancais do rolete de trabalho são mancais de bastões cônicos de quatro fileiras e têm quatro calços de aço, completos com espaçadores de mancal, porcas de aperto, anéis de aperto, vedações e coberturas de extremidade. As faces do lado do calço são adaptadas com camisas de desgaste de bronze substituíveis. Os calços são esfriados para controlar a temperatura do mancal para otimizar a lubrificação. Os controles de curvatura são conjuntos de bloco E aparafusados em cada lado da janela do laminador aproximadamente 120 toneladas por calço. Os roletes de trabalho podem ser aquecidos internamente com aquecedores de resistência de 68 kW localizados no eixo geométrico central dos roletes. Os aquecedores são envolvidos em uma luva de liga com base em cobre para boa condução e distribuição uniforme do calor para o corpo do rolete. A força para os aquecedores é provida por meio de um distribuidor elétrico rotativo que se prende na extremidade do rolete lateral do operador. Os aquecedores proporcionam uma entrada térmica da linha de base que é então modificada pelo sistema de aquecimento por indução para controle do perfil no alcance da temperatura final de trabalho dos roletes. Os roletes sobressalentes são de aço de liga forjada e têm mancais de bastões cônicos de 4 fileiras e quatro calços de aço fundido. Os calços do rolete sobressalente inferior são encaixados com almofadas oscilantes de aço para contato perfeito com as cunhas inferiores

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15/22 do sistema de ajuste da linha de passagem. Os calços do rolete sobressalente inferior são adaptados com rodas, correndo em trilhos fixados dentro do alojamento do laminador. Os calços do rolete de trabalho e do rolete sobressalente são retidos nos alojamentos do laminador por chapas retentoras de calço hidraulicamente operadas presas no alojamento.

[0035] A linha de passagem é mantida automaticamente em altura constante a despeito das mudanças do diâmetro do rolete por meio de um mecanismo do tipo de cunha acionado por motor montado no fundo do laminador. Dois conjuntos de cunha de aço de liga, endurecidos e esmerilhados, são montados entre os calços do rolete sobressalente inferior e as janelas do alojamento do laminador. Chapas oscilantes de aço endurecidas e esmerilhadas são fixadas nos calços do rolete sobressalente inferior. As cunhas são operadas por um acionador de rosca acionado por um motor hidráulico. A posição real das cunhas é controlada por um transdutor de posição. O controle sobre o curso das cunhas é por meio de interruptores de proximidade. O controle é integrado no sistema de controle principal do laminador e é totalmente automático. Depois da mudança do rolete, o operador insere o novo valor do diâmetro do rolete no sistema, que calcula a nova posição das cunhas e provê o acionamento necessário para o motor hidráulico.

[0036] Como também pode ser observado nas FIGS. 4A e 4B, o laminador tem um sistema de acionamento do laminador 92. Os roletes de trabalho são acionados independentemente por motores elétricos 94 e 96. O sistema de acionamento inclui um redutor de engrenagem 102 e fusos de acionamento 104 e 106. Os fusos de acionamento são controlados individualmente para proporcionar a laminação de cisalhamento assimétrica onde os torques do motor são ajustados para maximizar a deformação interna da tira do rolo de magnésio para gerar uma microestrutura mais uniforme com uma textura que tem melhor

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16/22 maleabilidade durante as operações subsequentes de formação. A mudança da engrenagem permite o funcionamento em baixa velocidade em torque extremamente alto para melhor realizar o processo de laminação assimétrico.

[0037] Como observado na FIG. 4C, alternativamente, o sistema de acionamento do laminador pode incluir uma configuração em que o sistema de acionamento do rolete de trabalho superior e inferior é mecanicamente conectado através de um sistema de engrenagem diferencial 108. O sistema de engrenagem diferencial pode ser um tipo automotor planetário para permitir a regeneração do torque do rolo de arrasto da condição de laminação assimétrica do rolo acionado. Um motor principal 110 é usado para o acionamento do laminador e um motor menor auxiliar 112 é usado para correção da velocidade diferencial. Alternativamente, o sistema de engrenagem diferencial pode ser epicíclico. Por exemplo, a laminação assimétrica da presente invenção produziu uma diferença de 3:1 na velocidade entre os roletes de trabalho resultando em refinamento dramaticamente melhorado da microestrutura como laminada da tira.

[0038] Elementos externos de aquecimento do rolete 114 são posicionados para cada um dos roletes de trabalho superior e inferior. Os elementos externos de aquecimento do rolete têm uma capacidade de aquecimento de 350°C. Os elementos externos de aquecimento do rolete são do tipo de indução de largura total com segmentos que permitem o controle individual através da largura do rolete provendo a capacidade de controlar o perfil térmico/coroa do rolete. Os elementos de aquecimento internos 116 são também posicionados para o rolete de trabalho superior e inferior. A capacidade de aquecimento dos elementos de aquecimento internos é aproximadamente 150°C como elementos autônomos. Os elementos de aquecimento internos são elétricos e ficam localizados em um furo longitudinal no eixo geométri

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17/22 co central do rolete. Os elementos de aquecimento internos têm um projeto de revestimento expansível que proporciona contato íntimo com o corpo do rolete de trabalho para proporcionar excelente condutividade térmica e otimizar a entrada de força. Os elementos de aquecimento internos são equipados com contatos elétricos rotativos de alta velocidade.

[0039] Os roletes de forma 117 são posicionados adjacentes aos bobinadores quentes e medem a forma da tira durante cada passagem e proporcionam o controle de laço fechado para os acionadores. O rolete de forma pode suportar as temperaturas elevadas usadas para a laminação do magnésio e está comercialmente disponível de ABB vendido sob o nome comercial Stressometer Roll. O rolete de forma provê a medição da tensão da tira tanto através quanto ao longo da tira de magnésio laminada.

[0040] Um controle de alimentação com a mesa de enfiamento 118 é posicionado em um lado de saída do bobinador quente direito para atravessar a tira de magnésio com uma unidade do rolete da bobinadora para desviar do bobinador quente direito durante a alimentação final da tira para o retorno.

[0041] Um sistema de esfriamento de tira 120 inclui um tubo de comunicação de esfriamento do ar forçado para reduzir a temperatura da tira antes do enrolamento final no mecanismo de rebobinar. O sistema de esfriamento da tira pode incluir um esfriamento por névoa ou esfriamento com água seguido por uma navalha pneumática para secar a tira nas aplicações onde uma etapa de processamento seguinte pode tolerar alguma oxidação minoritária da superfície da tira. Um rolete defletor de saída 122 fica adjacente ao sistema de esfriamento da tira para prender e desviar a tira de magnésio para o mecanismo de rebobinar e para proporcionar um ângulo bom de empacotamento para estabilidade do enrolamento. O mecanismo de rebobinar 124 fica ad

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18/22 jacente a um rolo medidor de forma para enrolamento firme da tira final para a dimensão do diâmetro interno apropriado como exigido pela aplicação particular da tira de magnésio. Um empacotador de correia 126 é uma parte do mecanismo de rebobinar para iniciar o primeiro enrolamento no mandril de rebobinar. Um carro da bobina de saída 128 descarrega a tira final da bobina para movimento para uma localização fora de linha.

[0042] O sistema de laminação do magnésio 10 da presente invenção pode incorporar uma mesa rolante térmica ativa 130 que é usada para laminação inversa da chapa ou chapa de magnésio. A mesa rolante é equipada com injetores de ar quente 132 que são capazes de aquecer da temperatura ambiente para aproximadamente 500°C. A mesa rolante térmica pode ser posicionada em qualquer lado do sistema de laminação adjacente aos bobinadores quentes e os bobinadores quentes poderiam não ser usados para aplicação da chapa ou somente parcialmente usados como necessário. As mesas rolantes térmicas ativas podem ser atravessadas fora de linha quando a tira de magnésio é enrolada entre os bobinadores quentes.

[0043] O sistema de laminação do magnésio das FIGS. 1A e 1B têm carregamento, tambor de transferência e mecanismo de rebobinar de descarregamento independentes e pode ser usado para a laminação da chapa de magnésio e da bobina de magnésio. O sistema de laminação de magnésio das FIGS. 2A e 2B têm tambor de transferência de carregamento e mecanismo de rebobinar de descarregamento independentes, mas é uma configuração para laminação da bobina de magnésio somente já que ele não incorpora uma mesa rolante térmica ativa.

[0044] As FIGS. 3A e 3B ilustram um sistema de laminação de magnésio para laminação da bobina de magnésio que combina o carregamento e o descarregamento da bobina de magnésio tendo um

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19/22 tambor de transferência e de rebobinar de função dupla 134. O tambor de transferência e de rebobinar de função dupla é uma unidade única alternativa tendo o tambor de transferência e o tambor de rebobinar de função dupla para ser usada para, primeiro, retirada da nova bobina e enrolamento final da bobina acabada. Como pode ser observado na FIG. 5, o bobinador quente pode ter uma correia transportadora de enfiamento com bicos de ar quente integrados 136 alimentados por injetores de ar quente 138.

[0045] Alguns dos aspectos e vantagens da presente invenção incluem um sistema de laminação de magnésio incorporando bobinadores quentes para processamento da liga de magnésio projetado para produzir enrolamento firme e tensão posterior na tira sendo laminada enquanto mantendo a temperatura de laminação apropriada. Os bobinadores quentes são do tipo de convecção para aquecimento mais rápido consistindo de um ventilador de recirculação, trocador de calor, dutos isolados, válvulas de ar moduladas e bicos de ar superior, inferior e laterais para empurrar o ar quente contra a superfície da bobina sendo enrolada. Um ventilador de exaustão adicional garantirá a pressão negativa do bobinador quente para evitar a dispersão de calor no ambiente de trabalho. Uma extensão separada da câmara de aquecimento eleva rapidamente a temperatura das extremidades da tira. A câmara fica localizada acima da ponta final da bobina que permanece fora do invólucro do bobinador quente quando a bobina está totalmente enrolada sobre um dos bobinadores quentes. A ponta final precisa permanecer fora do invólucro para facilitar o novo enfiamento do laminador para a próxima passagem. A câmara de aquecimento é construída sobre o plano pivô do rolete defletor. Esse projeto coloca a câmara perto da ponta final quando o rolete defletor está fechado e otimiza a transferência do calor. A câmara é equipada com ejetores de ar quente capazes de aquecer o ar ambiente para 500°C.

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20/22 [0046] O sistema de laminação de magnésio da presente invenção provê que o bobinador quente seja desviado atravessando as mesas de alimentação. A mesa rolante com um rolete da bobinadora pegará a tira sendo alimentada para o laminador ou para o retorno para desviar da área do bobinador quente. A mesa rolante é então retraída para a posição inicial quando a liga de magnésio é processada através dos bobinadores quentes.

[0047] Outra vantagem do sistema de laminação da presente invenção é um sistema de acionamento principal independente de velocidade dupla para a laminação assimétrica para processamento do magnésio usando dois motores principais independentes. A baixa velocidade é usada para produzir alto torque como requerido para a laminação assimétrica quando a face da tira e do rolete é empurrada e puxada por dois roletes de trabalho para realçar o refinamento da microestrutura aumentando o cisalhamento e a geração do calor. A microestrutura resultante é menos propensa à rachadura durante as operações de formação subsequentes. Alternativamente, um sistema de acionamento principal independente de velocidade dupla para a laminação assimétrica para processamento do magnésio usa um sistema de regeneração mecânica com um único motor principal e um acionador acionado por engrenagens diferenciais.

[0048] Outra vantagem da presente invenção é o rolete de trabalho aquecendo interna e externamente para a laminação do magnésio. O aquecimento externo é pelo aquecimento por indução para a superfície do rolete. Indutores são do tipo de zona para permitir uma temperatura diferencial através do rolete, de modo que uma coroa controlada do rolete térmico é possível para a correção de forma/perfil da tira. O aquecimento interno é garantido por elementos de aquecimento elétrico específicos localizados no núcleo do rolete que fazem um bom contato térmico com o corpo do rolete para transferir rapidamente o calor.

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A temperatura do rolete será aproximadamente 300°C para evitar remover o calor da tira sendo laminada quando ela contata os roletes de trabalho. Para melhorar a saída da produção do laminador, bobinas pré-aquecidas podem ser carregadas sobre o tambor de transferência e alimentadas diretamente para o laminador. Isso reduziria ou eliminaria a necessidade de qualquer aquecimento no laminador antes da primeira passagem.

[0049] Para propiciar a possibilidade de esfriamento acelerado a fim de suprimir qualquer tendência de crescimento do grau no retorno depois do esfriamento, o sistema de laminação de magnésio inclui um sistema de esfriamento que mantém as propriedades físicas acentuadas da chapa de grão fino produzida pelo laminador.

[0050] Mesas rolantes isoladas e aquecidas com coberturas podem ficar localizadas em ambos os lados do laminador para aquecer a chapa de magnésio para a temperatura exigida para a laminação e podem ficar localizadas externas aos bobinadores quentes e/ou entre os bobinadores quentes e o laminador. Na posição interna, eles elevariam a temperatura da tira sendo laminada entre os bobinadores quentes.

[0051] Outra vantagem do sistema de laminação de magnésio da presente invenção é o uso de um tambor de transferência de função dupla e a unidade de rebobinar, o que reduz o comprimento geral da linha total e o custo de investimento do sistema. A expansão do mandril na unidade pode ser controlada para dois diâmetros, um diâmetro maior para manipular as bobinas de orifício aberto que são normalmente produzidas por um fundidor de rolo duplo e um segundo diâmetro menor para acomodar o uso do carretel, de modo que o material laminado mais fino pode ser enrolado sobre esses carretéis para as operações de processamento subsequentes.

[0052] Embora a presente invenção tenha sido descrita e ilustrada

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22/22 com relação a suas várias modalidades, deve ser entendido que mudanças e modificações podem ser feitas nela que estão dentro do escopo da invenção como a seguir reivindicado.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Laminador de magnésio (10) compreendendo:

um laminador reversível (42) tendo pelo menos dois roletes de trabalho para a laminação da chapa de magnésio, um bobinador quente (40, 44) posicionado em ambos os lados do laminador para aquecer e manter uma temperatura desejada da chapa de magnésio sendo laminada pelo laminador, e caracterizado pelo fato de que o bobinador quente (40, 44) é um aquecedor do tipo de convecção tendo um alojamento isolado e bicos de ar (136) dentro do alojamento para direcionar o ar quente contra a chapa de magnésio.
2. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bobinador quente (40, 44) inclui um ventilador de exaustão (60).
3. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma extensão da câmara de aquecimento adjacente ao bobinador quente (40, 44) para aquecer uma extremidade da chapa de magnésio fora do bobinador quente.
4. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma mesa rolante térmica ativa (130) para aquecer a chapa de magnésio ou a placa de magnésio.
5. Laminador, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a mesa rolante (130) tem injetores de ar quente para aquecer a chapa de magnésio ou a placa de magnésio.
6. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de acionamento do laminador (92) em que os roletes de trabalho são independentemente acionados para a laminação assimétrica da chapa de magnésio.
7. Laminador, de acordo com a reivindicação 6, caracteri

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2/3 zado pelo fato de que cada rolete de trabalho é acionado por um motor independente (94, 96).
8. Laminador, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que um rolete de trabalho é acionado por um motor principal independente (110) e outro rolete de trabalho é acionado por um sistema de engrenagem diferencial e um motor auxiliar (112).
9. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os roletes de trabalho são aquecidos externamente por indutores de zona para permitir uma temperatura diferencial através da largura do rolete, de modo que uma coroa térmica controlada do rolete é produzida para a correção de forma ou perfil da tira da chapa de magnésio.
10. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os roletes de trabalho têm elementos de aquecimento internos dentro de um núcleo dos roletes de trabalho.
11. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma mesa de alimentação e um rolete da bobinadora (22).
12. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma estação de carregamento e de transferência da bobina quente.
13. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de esfriamento (120) para o enrolamento final da chapa de magnésio.
14. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um tambor de transferência de função dupla e uma estação de rebobinar (134).
15. Laminador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreendendo ainda:

um rolete defletor do bobinador quente de curso duplo para

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3/3 vedar o bobinador quente (40, 44); e uma correia transportadora de enfiamento do bobinador quente com bicos de ar quente integrados (136) alimentados por injetores de ar quente, em que o bobinador quente ainda inclui um flange no sistema de tubos alimentando o alojamento isolado para o acesso ao interior do alojamento isolado.

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