BR112015019431B1 - Seção de resfriamento para um material circulante plano e método de operação para resfriar um material circulante plano - Google Patents

Seção de resfriamento para um material circulante plano e método de operação para resfriar um material circulante plano Download PDF

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Abstract

MÉTODO DE OPERAÇÃO E DISPOSITIVO DE CONTROLE PARA UMA SEÇÃO DE RESFRIAMENTO PARA UM MATERIAL CIRCULANTE LISO E SEÇÃO DE RESFRIAMENTO PARA UM MATERIAL CIRCULANTE LISO A presente invenção refere-se a uma seção de resfriamento para um material circulante liso (1) que tem uma região de trabalho (2) através da qual o material circulante liso (1) é guiado. A região de trabalho (2) pode ser abastecida com um refrigerante líquido (4) por meio de inúmeras barras de aspersão (3i). O refrigerante líquido (4) é alimentado a partir de um reservatório (7) para o refrigerante líquido (4) até as barras de aspersão (3i) por meio de uma bomba (5) e um sistema de abastecimento (6). As válvulas (9i) são dispostas a montante das barras de aspersão (3i) no sistema de abastecimento (6). As posições de abertura (si) das válvulas (9i) são definidas por uma unidade controle (10) da seção de resfriamento de acordo com um respectivo subfluxo (fi) que deve ser aplicado ao material circulante liso (1) por meio de cada barra de aspersão (3i). A taxa de distribuição (M) da bomba (5) e/ou uma pressão de linha (p) gerada pela bomba (5) no sistema de abastecimento (6) são definidas pela unidade de controle (10) de acordo com o fluxo total (F) que deve ser aplicado no material circulante liso (1) por meio de todas as barras de aspersão (3i).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um método de operação para uma seção de resfriamento para um material circulante liso, - em que o material circulante plano é guiado através de uma região de trabalho de uma pluralidade de feixes de aspersão, - em que um refrigerante líquido é alimentado para os feixes de aspersão a partir de um reservatório através de uma bomba e um sistema de linha de abastecimento, - em que as posições de abertura de válvulas dispostas a montante dos feixes de aspersão no sistema de linha de abastecimento são definidas de acordo com um respectivo fluxo parcial a ser aplicado no material circulante plano por meio do respectivo feixe de aspersão.
[002] A presente invenção refere-se adicionalmente a um dispositivo de controle para uma seção de resfriamento para um material circulante liso, - em que o dispositivo de controle define válvulas que são dispostas em um sistema de linha de abastecimento que se estende entre um reservatório para um refrigerante líquido e uma pluralidade de feixes de aspersão, de acordo com um respectivo fluxo parcial a ser aplicado no material circulante plano por meio do respectivo feixe de aspersão.
[003] A presente invenção de refere adicionalmente a um programa de computador que compreende o código de máquina que pode ser executado diretamente por um dispositivo de controle de software programável, em que a execução do código da máquina pelo dispositivo de controle de software programável tem o efeito de formar, portanto, o dispositivo de controle.
[004] A presente invenção refere-se adicionalmente a uma seção de resfriamento para um material circulante liso, - em que a seção de resfriamento tem uma região de trabalho através da qual o material circulante plano é guiado, - em que a região de trabalho pode ser abastecida com um refrigerante líquido por meio de uma pluralidade de feixes de aspersão, - em que o refrigerante líquido é alimentado aos feixes de aspersão a partir de um reservatório para o refrigerante líquido através de uma bomba e um sistema de linha de abastecimento, - em que as válvulas são dispostas a montante dos feixes de aspersão no sistema de linha de abastecimento, - em que a seção de resfriamento tem um dispositivo de controle, - em que as posições de abertura das válvulas são definidas pelo dispositivo de controle de acordo com um respectivo fluxo parcial a ser aplicado ao material circulante plano por meio do respectivo feixe de aspersão.
[005] A matéria mencionada acima é geralmente conhecida.
[006] O documento no DE 198 54 675 A1 revela um método de operação para uma seção de resfriamento para um material circulante liso, em que o material circulante plano é guiado através de uma região de trabalho de uma pluralidade de feixes de aspersão. Um refrigerante líquido é alimentado aos feixes de aspersão a partir de um reservatório através de uma bomba e um sistema de linha de abastecimento.
[007] O documento no US 3 423 254 A revela um método de operação para uma seção de resfriamento para um material circulante liso, em que o material circulante plano é guiado através de uma região de trabalho de uma pluralidade de feixes de aspersão. Um refrigerante líquido é alimentado aos feixes de aspersão a partir de um reservatório através de uma bomba e um sistema de linha de abastecimento.
[008] O documento no US 4 720 310 A revela um método de operação para uma seção de resfriamento para um material circulante liso, em que o material circulante plano é guiado através de uma região de trabalho de uma pluralidade de feixes de aspersão. Um refrigerante líquido é alimentado aos rolos superior e inferior a partir de um reservatório através de uma respectiva bomba e um sistema de linha de abastecimento. As válvulas não estão presentes no sistema de linha de abastecimento. Uma respectiva potência de distribuição da respectiva bomba é definida.
[009] Frequentemente, a técnica anterior envolve o que é chamado de resfriamento laminar. No resfriamento laminar, a seção de resfriamento tem uma pluralidade de feixes de aspersão por meio dos quais o refrigerante líquido é aplicado, seja somente a partir de cima ou tanto a partir de cima quanto a partir de baixo, no material circulante liso.
[0010] Mais recentemente, também é conhecido o que é chamado de resfriamento de potência. O resfriamento de potência - ou seja, o resfriamento intensivo do material circulante quente - é um novo método de resfriamento para resfriar um material circulante durante ou imediatamente após a laminação a quente. O mesmo serve para definir, de uma maneira direcionada, a microestrutura e, assim, as propriedades mecânicas do produto final. Em particular, o que é chamado de AHSS (aços avançados de resistência elevada) exige ainda mais intensidade de resfriamento e flexibilidade de resfriamento. Esses requisitos são satisfeitos com o resfriamento de potência. No resfriamento de potência, os feixes de aspersão aplicam taxas de fluxo de volume acentuadamente maior de refrigerante líquido ao material circulante plano do que é o caso no resfriamento laminar.
[0011] Caso o resfriamento laminar deva ser ocasionado com o uso de uma seção de resfriamento que é configurada para o resfriamento de potência, não é suficiente meramente abrir e fechar completamente as válvulas dispostas a montante dos feixes de aspersão. A consequência disso seria que a grande quantidade de refrigerante líquido que é exigida para o resfriamento de potência é aplicada no material circulante liso. Portanto, é necessário aplicar, por meio do respectivo feixe de aspersão, uma quantidade substancialmente menor de refrigerante líquido ao material circulante liso.
[0012] Na técnica anterior, é conhecido fornecer dois sistemas de linha de abastecimentos separados, cada um dos quais é atribuído a sua própria bomba. Caso o resfriamento de potência deva ser realizado, o refrigerante líquido é abastecido para os feixes de aspersão através de um sistema de linha de abastecimento; caso o resfriamento laminar deva ser realizado, o refrigerante líquido é abastecido para os feixes de aspersão através do outro sistema de linha de abastecimento. Nesse contexto, é possível, alternativamente, que cada um dos feixes de aspersão tenha, disposta nos sistemas de linha de abastecimento, a sua própria válvula respectiva e os sistemas de linha de abastecimento a serem unificados apenas a jusante das respectivas válvulas. Alternativamente, os sistemas de linha de abastecimento podem ser unificados a montante da respectiva válvula. Nesse caso, os sistemas de linha de abastecimento são travados em relação um ao outro, por exemplo, por meio de válvulas de retenção.
[0013] Seria desejável ter capacidade para abastecer os feixes de aspersão com o refrigerante líquido através de um sistema de linha de abastecimento único. Entretanto, na prática, isso encontra o problema que o resfriamento de potência exige uma pressão de linha relativamente alta e que o refrigerante líquido que flui através da respectiva válvula cavita, caso o fluxo parcial do refrigerante líquido que flui através da respectiva válvula seja definido a um valor baixo, conforme é necessário para o resfriamento laminar.
[0014] O objetivo da presente invenção é fornecer possibilidades para o abastecimento do refrigerante líquido para os feixes de aspersão através de um sistema de linha de abastecimento único, e ainda ter capacidade para realizar tanto o resfriamento de potência quanto o resfriamento laminar. O objetivo é atingido com um método de operação que tem os recursos da presente invenção. De acordo com a invenção, um método de operação do tipo determinado acima é aprimorado pelo fato de que a potência de distribuição da bomba e/ou uma pressão de linha gerada no sistema de linha de abastecimento por meio da bomba é definida de acordo com um fluxo total a ser aplicado ao material circulante plano por meio de todos os feixes de aspersão juntos.
[0015] O objetivo é atingido adicionalmente com um dispositivo de controle que tem os recursos da presente invenção. As concretizações referem-se a modalidades vantajosas do dispositivo de controle.
[0016] De acordo com a invenção, um dispositivo de controle do tipo determinado acima é aprimorado pelo fato de que o dispositivo de controle define a potência de distribuição da bomba disposta a montante das válvulas no sistema de linha de abastecimento e/ou uma pressão de linha gerada no sistema de linha de abastecimento por meio da bomba de acordo com um fluxo total a ser aplicado ao material circulante plano por meio de todos os feixes de aspersão juntos.
[0017] É possível que o fluxo total por si seja conhecido diretamente para o dispositivo de controle. Preferivelmente, entretanto, o dispositivo de controle determina automaticamente o fluxo total com o uso dos fluxos parciais.
[0018] O objetivo é atingido adicionalmente com um programa de computador que tem os recursos da presente invenção. De acordo com a invenção, a execução do código de máquina pelo dispositivo de controle de software programável tem o efeito de formar o dispositivo de controle de acordo com a invenção.
[0019] O objetivo é atingido adicionalmente com a seção de resfriamento que tem os recursos da presente invenção. Os refinamentos vantajosos da seção de resfriamento formam a matéria das concretizações.
[0020] De acordo com a invenção, uma seção de resfriamento do tipo determinado acima é aprimorada pelo fato de que a potência de distribuição da bomba e/ou uma pressão de linha gerada no sistema de linha de abastecimento por meio da bomba é definida pelo dispositivo de controle de acordo com um fluxo total a ser aplicado no material circulante plano por meio de todos os feixes de aspersão juntos.
[0021] Devido ao controle correspondente da bomba por meio do dispositivo de controle, a pressão de linha é definida entre o valor mínimo e um valor máximo. Além disso, as configurações de abertura das válvulas podem ser definidas de maneira sem etapas ou em várias etapas entre uma respectiva configuração completamente fechada e uma respectiva configuração completamente aberta. É óbvio a partir da configuração de acordo com a invenção que, no caso em que a pressão de linha está no valor máximo, há pelo menos uma respectiva configuração de abertura das válvulas na qual o refrigerante líquido que flui através da respectiva válvula cavita. Isso se deve ao fato de que, devido ao controle apropriado da bomba, prevalece no sistema de linha de abastecimento, no caso em que o resfriamento laminar deve ser realizado, uma pressão de linha que é acentuadamente menor do que o valor máximo. A válvula correspondente pode, portanto, devido à pressão de linha relativamente baixa, ser aberta de forma relativamente ampla, de modo que não haja mais um risco de cavitação.
[0022] No caso em que a pressão de linha está no valor máximo, as válvulas têm, na respectiva configuração completamente aberta, um respectivo fluxo máximo e, na configuração de abertura em que o refrigerante líquido que flui através da respectiva válvula cavita, um respectivo fluxo de cavitação. Uma razão do respectivo fluxo máximo para um respectivo fluxo de cavitação é preferivelmente no máximo 5:1.
[0023] As válvulas podem ser formadas, como é geralmente comum, como válvulas borboleta.
[0024] As propriedades, os recursos e as vantagens descritos acima desta invenção e a maneira na qual os mesmos são alcançados se tornam mais clara e distintamente compreensíveis em combinação com a descrição a seguir das modalidades exemplificativas que são explicadas em maiores detalhes em conexão com os desenhos nos quais, esquematicamente:
[0025] A Figura 1 é uma vista lateral de uma seção de resfriamento,
[0026] A Figura 2 mostra curvas características e
[0027] A Figura 3 mostra uma válvula em corte.
[0028] Conforme mostrado na Figura 1, a seção de resfriamento para um material circulante plano 1 tem uma região de trabalho 2 através da qual o material circulante plano 1 é guiado. Uma pluralidade de feixes de aspersão 3i (i = 1, 2, 3, ...) são dispostos na região de trabalho 2. A região de trabalho 2 pode ser abastecida, por meio dos feixes de aspersão 3i, com um refrigerante líquido 4. O refrigerante líquido 4 é alimentado aos feixes de aspersão 3i a partir de um reservatório 7 para o refrigerante líquido 4 através de uma bomba 5 e um sistema de linha de abastecimento 6. Os feixes de aspersão 3i são mostrados geralmente na representação da Figura 1, dispostos tanto acima quanto abaixo de uma linha de passe 8, de modo que os feixes de aspersão 3i possam aplicar o refrigerante líquido 4 ao material circulante plano 1 tanto a partir de cima quanto a partir de baixo. Em alguns casos, no entanto, pode ser suficiente que os feixes de aspersão 3i sejam dispostos apenas acima da linha de passe 8.
[0029] Dentro do sistema de linha de abastecimento 6, as válvulas 9i são dispostas a montante dos feixes de aspersão 3i. As válvulas 9i - ou mais especificamente, as suas configurações de abertura si - podem ser definidas por um dispositivo de controle 10. As válvulas 9i são controladas pelo dispositivo de controle 10 de modo que as configurações de abertura si das válvulas 9i sejam definidas de acordo com um respectivo fluxo parcial fi que deve ser aplicado ao material circulante plano 1 por meio do respectivo feixe de aspersão 3i. Adicionalmente, o dispositivo de controle define a potência de distribuição M da bomba 5 de acordo com um fluxo total F que deve ser aplicado ao material circulante plano 1 por meio de todos os feixes de aspersão 3i juntos. Como uma alternativa à potência de distribuição M, a bomba 5 pode ser controlada de uma maneira correspondente ao fluxo total F de modo a definir uma pressão de linha p que é gerada no sistema de linha de abastecimento 6 por meio da bomba 5. O fluxo total F pode ser determinado pelo dispositivo de controle 10, somando-se automática e diretamente os fluxos parciais fi.
[0030] O dispositivo de controle 10 assume geralmente a forma de um dispositivo de controle de software programável. Isso é indicado na Figura 1 pelo fato da abreviação μP, para o microprocessador, é mostrada no dispositivo de controle 10. Nesse caso, o dispositivo de controle 10 é programado com um programa de computador 11. O programa de computador 11 compreende o código de máquina 12 que pode ser executado diretamente pelo dispositivo de controle 10. Nesse caso, a execução do código de máquina 12 pelo dispositivo de controle 10 efetua a formação correspondente e o modo de operação do dispositivo de controle 10.
[0031] O dispositivo de controle 10 controla, em conformidade, a bomba 5 de modo que a pressão de linha p no sistema de linha de abastecimento 6 possa ser definida entre o valor mínimo pmín e um valor máximo pmáx. Adicionalmente, o dispositivo de controle 10 controla, em conformidade, as válvulas 9i de modo que as suas configurações de abertura si possam ser definidas entre uma respectiva posição completamente fechada si0 e uma respectiva posição aberta completamente si1. É possível, conforme mostrado na Figura 2, que as posições de abertura si sejam definidas de uma maneira sem etapas. Alternativamente, a configuração poderia ser efetuada em múltiplas etapas. Um respectivo fluxo parcial fi corresponde a cada posição de aberturas si das válvulas 9i.
[0032] Ademais, um fluxo parcial fi também é, conforme mostrado na Figura 2, dependente da pressão de linha p. No caso em que a pressão de linha p está no valor máximo pmáx, há, conforme mostrado na Figura 2, pelo menos uma respectiva posição de abertura si das válvulas 9i na qual o refrigerante líquido 4 que flui através da respectiva válvula 9i cavita, isto é, bolhas se formam no refrigerante líquido 4 que flui através da respectiva válvula 9i, a jusante da respectiva válvula 9i conforme visto na direção de fluxo.
[0033] Esse efeito, que é por si desvantajoso e indesejável, pode ser prontamente aceito dentro do contexto da presente invenção visto que, dentro do contexto da presente invenção, a fim de obter um determinado fluxo parcial fi, é possível variar não apenas a posição de abertura si da válvula correspondente 9i, mas também a quantidade de distribuição M da bomba 5 e/ou a pressão de linha que a bomba 5 gera no sistema de linha de abastecimento 6.
[0034] As declarações a seguir referem-se ao caso em que a pressão de linha p está na pressão máxima pmáx. Conforme mostrado na Figura 2, o refrigerante líquido 4 que flui através da respectiva válvula 9i tem, na respectiva posição completamente aberta si1, um respectivo fluxo máximo fi1. Nessa respectiva posição de abertura si, na qual o refrigerante líquido 4 que flui através da respectiva válvula 9i cavita, o refrigerante líquido tem um fluxo parcial inferior fiK, doravante chamado de fluxo de cavitação fiK. A razão do respectivo fluxo máximo fi1 para um respectivo fluxo de cavitação fiK é geralmente no máximo 5:1. A mesma também pode ser inferior, por exemplo, 3:1 ou 2:1.
[0035] Em virtude do fato de que é possível evitar a cavitação reduzindo-se, em conformidade, a potência de distribuição M e/ou reduzindo-se, consequentemente, a pressão de linha p, é claramente possível que as válvulas 9i sejam formadas como válvulas borboleta, conforme mostrado na Figura 3. A presente invenção tem muitas vantagens. Em particular, a cavitação pode ser facilmente evitada durante a operação, como o resfriamento laminar. Adicionalmente, é claramente possível retroajustar as instalações de resfriamento de potência existentes. Basta que o dispositivo de controle 10 seja trocado ou reprogramado e que a bomba 5 tenha capacidades apropriadas.
[0036] Embora a invenção tenha sido descrita e ilustrada em mais detalhes com o uso da modalidade exemplificativa preferencial, a invenção não está restrita pelos exemplos revelados e outras variações podem ser derivadas a partir do presente documento por um indivíduo versado na técnica sem se desviar do escopo de proteção da invenção. LISTAGEM DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 Material circulante liso 2 Região de trabalho 31 Feixe de aspersão 32 Refrigerante 33 Bomba 34 Sistema de linha de abastecimento 35 Reservatório 36 Linha de Passe 91 Válvulas 10 Dispositivo de Controle 11 Programa de computador 12 Código de máquina F Fluxo total fi Fluxos parciais fiK Fluxo de cavitação fi1 Fluxo máximo M Potência de distribuição P Pressão de linha pmín Valor mínimo pmáx Valor máximo si Posições de abertura si0 Posições completamente fechadas si1 Posições completamente abertas

Claims (7)

1. Seção de resfriamento para um material circulante plano (1), compreendendo - a seção de resfriamento tendo uma região de trabalho (2) através da qual o material circulante plano (1) é guiado, - uma pluralidade de feixes de aspersão (3i) na região de trabalho (2) configuradas para abastecer a região de trabalho (2) com um refrigerante líquido (4) por meio da pluralidade dos feixes de aspersão (3i), sendo que o refrigerante líquido (4) é alimentado aos feixes de aspersão (3i) a partir de um reservatório (7) para o refrigerante líquido (4), - um sistema de linha de abastecimento (6) do reservatório (7) para os feixes de aspersão (3i), incluindo uma bomba (5) posicionada a jusante do reservatório (7) para bombear o refrigerante líquido (4) do reservatório (7) para os feixes de aspersão (3i) através de válvulas (9i) que conduzem aos feixes de aspersão (7), - as válvulas (9i) sendo dispostas a jusante da bomba (5) e a montante dos feixes de aspersão (3i) dentro do sistema de linha de abastecimento (6), e as válvulas (9i) podendo ser ajustadas para posições de abertura de válvula (si) selecionadas, - um dispositivo de controle (10) configurado para ajustar cada uma das válvulas (3i) de acordo com um respectivo fluxo parcial (fi) a ser aplicado ao material circulante plano (1) pelos respectivos feixes de aspersão (3i) abastecidos com o refrigerante (4) através das válvulas (9i), caracterizada pelo fato de que - uma potência de distribuição (M) da bomba (5) e/ou uma pressão de linha (p) gerada no sistema de linha de abastecimento (6) pela bomba (5) podem ser definidas pelo dispositivo de controle (10) de acordo com um fluxo total (F), - o fluxo total (F) incluindo todos os respectivos fluxos parciais (fi) definidos para cada uma das válvulas (9i) deve ser aplicado ao material circulante plano (1) por todos os feixes de aspersão (3i) juntos.
2. Seção de resfriamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que - a pressão de linha (p) no sistema de linha de abastecimento (6) pode ser definida entre um valor mínimo (pmín) e um valor máximo (pmáx), - as configurações de abertura (si) das válvulas (9i) podem ser definidas de maneira sem etapas ou em várias etapas entre uma respectiva configuração completamente fechada (si0) e uma respectiva configuração completamente aberta (si1), - e se a pressão de linha (p) estiver no valor máximo (pmáx), há pelo menos uma respectiva configuração de abertura (si) das válvulas (9i) na qual o refrigerante líquido (4) que flui através da respectiva válvula (9i) cavita.
3. Seção de resfriamento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as válvulas (9i) são configuradas de modo que, se a pressão de linha (p) estiver no valor máximo (pmáx), as válvulas (9i) têm uma respectiva configuração completamente aberta (si1) na qual há um respectivo fluxo máximo (fi1) através das mesmas e, na configuração de abertura (si) de cada válvula (9i) na qual o refrigerante líquido (4) que flui através da respectiva válvula (9i) cavita, há um respectivo fluxo de cavitação (fiK).
4. Seção de resfriamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as válvulas (9i) são formadas como válvulas borboleta.
5. Seção de resfriamento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que uma razão do respectivo fluxo máximo (fi1) para o respectivo fluxo de cavitação (fiK) é no máximo 5:1.
6. Método de operação para resfriar um material circulante plano (1), compreendendo - guiar o material circulante plano (1) através de uma região de trabalho (2) da seção de resfriamento, - alimentar refrigerante líquido (4) através de uma bomba (5) posicionada a jusante de um reservatório (7) para o refrigerante líquido (4) através de um sistema de linha de abastecimento (6) para uma pluralidade de feixes de aspersão (3i) na região de trabalho (2) por meio de válvulas (9i) que conduzem aos feixes de aspersão (3i), - as válvulas (9i) sendo dispostas a jusante da bomba (5) e a montante dos feixes de aspersão (3i) dentro do sistema de linha de abastecimento (6), - definir posições de abertura de válvula (si) selecionadas por um dispositivo de controle (10) de acordo com um respectivo fluxo parcial (fi) a ser aplicado ao material circulante plano (1) pelos respectivos feixes de aspersão (3i) abastecidos com o refrigerante líquido (4) através das válvulas (9i), caracterizado pelo fato de que - uma potência de distribuição (M) da bomba (5) e/ou uma pressão de linha (p) gerada no sistema de linha de abastecimento (6) pela bomba (5) são definidas pelo dispositivo de controle (10) de acordo com um fluxo total (F), - o fluxo total (F) incluindo todos os respectivos fluxos parciais (fi) ajustado para cada uma das válvulas (9i) deve a ser aplicado no material circulante plano (1) por todos os feixes de aspersão (3i) juntos, e - o fluxo total (F) sendo conhecido pelo dispositivo de controle (10) ou sendo determinado pelo dispositivo de controle (10) com base nos fluxos parciais (fi).
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que - a pressão de linha (p) no sistema de linha de abastecimento (6) é definida entre um valor mínimo (pmín) e um valor máximo (pmáx), e - as configurações de abertura (si) das válvulas (9i) são definidas de maneira sem etapas ou em várias etapas entre uma respectiva configuração completamente fechada (si0) e uma respectiva configuração completamente aberta (si1).
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