BR112015027205B1 - processo e dispositivo para determinar a fração de fase ferrítica xalfa, após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço - Google Patents

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Abstract

resumo patente de invenção: "determinação da fração de fase de ferrita após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço". a presente invenção refere-se a um processo para determinar a fração de fase ferrítica x?, após aquecimento ou quando do resfriamento de uma tira de aço (2) em um sistema metalúrgico. a invenção se refere ainda a um dispositivo para conduzir a invenção. o problema abordado pela invenção é o de indicar um processo, por meio do qual a fração de fase ferrítica na tira de aço (2) pode ser determinada em linha, rapidamente e com o meio mais fácil possível. o problema é solucionado por um processo compreendendo as seguintes etapas de processo: medir uma largura w1 e uma temperatura t1 da tira de aço (2), em que a tira de aço (2) compreende uma fração de fase ferrítica x?1 durante as medidas; aquecer ou resfriar a tira de aço (2), em que na tira de aço (2), quando do aquecimento, uma conversão de fase ? -> ?, do estado ferrítico ? no estado austenítico ?, pelo menos parcialmente, e quando do resfriamento, uma conversão de fase do estado austenítico ? no estado ferrítico ?, pelo menos parcialmente, ocorrem; medir uma largura w e uma temperatura t da tira de aço (2) convertida pelo menos parcialmente; determinar a fração de fase ferrítica da fórmula (i), em que t0 é uma temperatura de referência e ?? e ?? são os coeficientes lineares de expansão térmica da ferrita e da austenita.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO E DISPOSITIVO PARA DETERMINAR A FRAÇÃO DE FASE FERRÍTICA Xalfa, APÓS AQUECIMENTO OU RESFRIAMENTO DE UMA TIRA DE AÇO.
CAMPO DE TECNOLOGIA [001] A presente invenção refere-se a um processo e a um produto de programa de computador para determinar a fração de fase ferrítica X., após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço em um sistema metalúrgico, tal como um recozedor ou uma zona de resfriamento. Além disso, a invenção refere-se a um dispositivo para conduzir o processo.
TÉCNICA ANTERIOR [002] Um processo conhecido na técnica anterior é determinar as frações de fases em uma tira de aço, usando o que é conhecido como ruído de Barkhausen ou por medida da histerese magnética. Outro processo conhecido é determinar as frações de fases em uma tira de aço, usando o que é conhecido como análise post-mortem, compreendendo as etapas de tirada de uma amostra, preparação da amostra e análise metalúrgica da amostra preparada. A análise post-mortem permite que conclusões sejam tiradas indiretamente (isto é, pela estrutura) sobre as condições processuais presentes em uma zona de resfriamento ou aquecimento.
[003] A desvantagem da medida do ruído de Barkhausen ou medida da histerese magnética é que a cabeça de medição deve ser movimentada para muito próximo da tira. Dispositivos de medida adicionais, que não estão frequentemente presentes em um sistema metalúrgico, são também necessários. Isso resulta em um custo extra considerável em aparelho e pessoal.
[004] A desvantagem da análise post-mortem é que conclusões podem ser apenas tiradas sobre o atingimento das características ne
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2/18 cessárias da tira de aço. O longo tempo de retardo durante a análise post-mortem indica que ela não pode ser usada para o equilíbrio regulado de condições transientes, durante a manufatura da tira de aço por exemplo, para um retardo da velocidade de fundição em virtude de uma mudança de panela de fundição, que é associada, em um sistema de fundição contínuo, por uma redução na taxa de produtividade da tira de aço por uma zona de resfriamento.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [005] O objetivo da invenção é superar as desvantagens da técnica anterior e especificar um processo, um produto de programa de computador e um dispositivo para determinar a fração de fase ferrítica, após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço, com o que a fração de fase ferrítica pode ser determinada:
- em linha, isto é, sem interrupção do andamento da operação;
- rapidamente, isto é, dentro de um período de tempo curto para medida e avaliação;
- com o meio mais simples possível, isto é, sem dispositivos de medida caros;
- sem uma avaliação complexa; e
- com precisão suficientemente alta.
[006] Este objetivo é atingido por um processo para determinar a fração de fase ferrítica Xa, após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço como reivindicado na presente invenção. As formas vantajosas da execução são objetos das concretizações.
[007] Em termos concretos, o processo tem as seguintes etapas de processo:
- medir uma largura wi e uma temperatura Ti da tira de aço, em que a tira de aço tem uma fração de fase ferrítica xa1 durante as medidas;
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- aquecer ou resfriar a tira de aço, em que uma conversão de fase α -> γ, de um estado ferrítico α em um estado austenítico γ, ocorre, pelo menos parcialmente, na tira de aço durante o aquecimento, e uma conversão de fase de um estado austenítico γ em um estado ferrítico α ocorre, pelo menos parcialmente, na tira de aço2, durante o resfriamento;
- medir uma largura w e uma temperatura T da tira de aço convertida pelo menos parcialmente;
- determinar a fração de fase ferrítica xa por meio de:
_ oig «yÇ^-T^J+w «ttl ü:1, Çti-p-, ;i+wt+wt «yÇT-7^) _ W1[-tta(T-T0)+^Cr-7-0)] ’ em que:
To é uma temperatura de referência; e αα e αγ são os coeficientes lineares de expansão térmica da ferrita e da austenita.
[008] Nesse caso, - tipicamente diretamente após a laminação de acabamento austenítica (em que a tira de aço tem uma estrutura austenítica na última gaiola de laminação durante o último passe de laminação) da tira de aço em um laminador a quente, ou imediatamente após resfriamento (em que a tira de aço após o resfriamento tem uma estrutura inteiramente ferrítica) da tira de aço - a largura w1 e a temperatura Ti da tira de aço são medidas, em que a tira de aço tem uma fração de fase ferrítica Xa1. Essa fração de fase ferrítica Xa1 é suficientemente bem conhecida de controle de processo (por exemplo, após laminação de acabamento austenítica com Xa1 = 0,ou é determinada uma vez por processos para determinar as frações de fases de acordo com a técnica anterior. As duas medidas para determinar a largura wi e a temperatura Ti são feitas, de preferência, em uma maneira sem contato, por eXemplo, por uma medida de largura óptica ou um pirômetro. Para a maior precisão possível, é vantajoso que ambas as medi
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4/18 das sejam feitas aproximadamente ao mesmo tempo na mesma seção da tira - tipicamente não cortada. Subsequentemente, a tira de aço é aquecida (por exemplo, em uma zona de aquecimento) ou resfriada, por exemplo, em uma zona de resfriamento.
[009] Durante resfriamento, a estrutura da tira de aço é convertida, pelo menos parcialmente, do estado austenítico γ (isto é, de auste nita) em um estado ferrítico α (por exemplo, em uma ferrita ou uma martensita ...). Durante aquecimento, a estrutura da tira de aço é convertida, pelo menos parcialmente, de um estado ferrítico α no estado austenítico γ.
[0010] Após o aquecimento ou resfriamento da tira de aço, a largura w e a temperatura T da tira de aço pelo menos parcialmente convertida são determinas mais uma vez. Nesse caso, também é vantajoso que ambas as medidas sejam feitas aproximadamente ao mesmo tempo na mesma seção da tira.
[0011]
Finalmente, a fração de fase ferrítica xa é determinada pela cm a:a (Λ-To)-w -TQ)+w xal ffly(T1 -7~0)+wt +wt aγ(T-7~0) θρη wj-0^-^)+^ (T-To)] ’ que para determinação da fração de fase ferrítica xa, bem como das larguras w1 e w, as temperaturas T1 e T, apenas uns poucos parâmetros físicos para a tira de aço, tais como as funções de expansão térfórmula mica linear αγ para austenita e aa para ferrita, são usados. Essas funções são tipicamente consideradas como lineares; os seus parâmetros - basicamente referidos na literatura como os coeficientes de expansão térmica linear - são conhecidos daqueles versados na técnica, por exemplo, de http://www.memorymetalle.de/html/03 knowhow/PDF/MM04properties d.pdf ou http://www.attempo.com/Daten/Kernmaterialien.pdf. Finalmente, To envolve uma temperatura de referência de tipicamente 20°C.
[0012] Em uma forma alternativa da concretização da invenção, o denominado coeficiente espacial de expansão térmica é usado em vez
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5/18 do coeficiente linear de expansão térmica. Nesses casos, conclusões são tiradas sobre a fração de fase ferrítica por meio de variações no comprimento e na largura da tira de aço, durante o resfriamento.
[0013] A invenção permite que a fração convertida da estrutura seja determinada em linha, isto é, durante o andamento da operação do sistema metalúrgico, com uma precisão suficientemente alta, e essencialmente por mecanismos, que estão, tipicamente, já presentes em sistemas metalúrgicos. Além disso, a fração de fase ocorrendo aumentada ou reduzida durante a etapa de processo observada - aumentada ou diminuída durante a etapa de processo observada - pode ser avaliada fácil e rapidamente pela fórmula acima.
[0014] Uma grande classe de áreas de aplicação, em termos práticos, é coberta pelo processo como pleiteado em uma concretização. Em termos concretos, no processo para determinar a fração de fase ferrítica xa, após o aquecimento de uma tira de aço, as seguintes etapas de processo são conduzidas:
- medidas da largura wi e da temperatura Ti da tira de aço, em que a tira de aço está inteiramente em um estado ferrítico com xa1=1, durante as medidas;
- aquecimento da tira de aço, em uma conversão de fase α -> γ, de um estado ferrítico α no estado austenítico γ, ocorre pelo menos parcialmente;
- medidas de uma largura w e de uma temperatura T da tira de aço pelo menos parcialmente convertida;
- determinar a fração de fase ferrítica xa por meio de —w — waa (Λ -To) + wL + Wi a/T-T0) x =-------------------------------[0015] Nesse processo, considera-se que inicialmente a tira de aço está presente em um estado ferrítico; esse é frequentemente o caso se a tira de aço for resfriada antes, de preferência, imediatamen
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6/18 te antes, das medidas da largura wi e da temperatura Ti em uma zona de resfriamento (por exemplo, uma zona de resfriamento laminar).
[0016] No caso tecnicamente importante de aquecimento da tira de aço por recozimento, a largura w e a temperatura T da tira de aço convertida pelo menos parcialmente são medidas durante e/ou após o recozimento.
[0017] Durante o recozimento, é especialmente vantajoso que a duração de recozimento e/ou a temperatura de recozimento durante o recozimento sejam ajustadas, de preferência, sob controle em circuito fechado, em função da fração de fase ferrítica xa.
[0018] A duração do recozimento pode ser ajustada facilmente por meio da velocidade na qual a tira passa pelo recozedor. No entanto, deve-se notar que a velocidade de passagem da tira também muda a produtividade pelo recozedor. Com a operação de acoplamento direto de um recozedor com uma rápida taxa de resfriamento, a velocidade durante o resfriamento rápido (também têmpera) é também mudada por mudança da velocidade de passagem da tira.
[0019] A temperatura de recozimento é usualmente ajustada por queimadores.
[0020] Por exemplo, durante o recozimento intercrítico em um recozedor contínuo, para correções rápidas e menores da fração de fase ferrítica xa, a velocidade de passagem pode ser mudada e, imediatamente depois, a temperatura de recozimento pode ser ajustada, uma vez que a temperatura de recozimento pode ser naturalmente adaptada mais lentamente do que a velocidade de passagem. Subsequentemente, a velocidade de passagem da tira é recolocada, com sucesso na velocidade desejada, em que a temperatura de recozimento é adaptada em paralelo com ela, de modo que a fração de fase real xa corresponda à fração de fase necessária o mais precisamente possível.
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7/18 [0021] Em qualquer caso, o ajuste da duração de recozimento e/ou da temperatura de recozimento, sob controle de um circuito aberto ou circuito fechado, permite que a composição de estrutura real seja ajustada na composição de estrutura necessária. A estrutura-alvo é obtida especialmente precisamente se a duração de recozimento e/ou temperatura de recozimento seja(m) ajustada(s) sob controle de circuito fechado. Com o ajuste do controle de circuito fechado da duração de recozimento, uma comparação real - necessário é feita entre a fração de fase necessária e a fração de fase real xa, em que o recozimento é continuado até que a fração de fase real xa corresponda à fração de fase necessária o mais precisamente possível. Com o ajuste de controle em circuito fechado da temperatura de recozimento, em função da comparação necessária - real entre a fração de fase necessária e a fração de fase real xa, a temperatura de recozimento é adaptada até que a fração de fase real xa corresponda à fração de fase necessária o mais precisamente possível.
[0022] Um outro caso especial tecnicamente importante do processo inventivo, para determinar a fração de fase ferrítica, após o resfriamento de uma tira de aço, é coberto por uma concretização. Em termos concretos, as seguintes etapas de processo são conduzidas:
- medidas da largura wi e da temperatura Ti da tira de aço, em que a tira de aço está inteiramente no estado austenítico com Xa1=0, durante as medidas;
- resfriamento da tira de aço, em que uma conversão de fase do estado austenítico γ em um estado ferrítico α ocorre, pelo menos parcialmente, na tira de aço;
- medidas de uma largura w e uma temperatura T da tira de aço pelo menos parcialmente convertida; e
- determinação da fração de fase ferrítica Xa por meio de
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-ιν - IV a (Tt - To) + wr + wt α/Τ- Γο) x =-------------------------------[0023] Esse caso especial ocorre, especialmente, quando a tira de aço é submetida a uma laminação de acabamento no estado austenítico, isto é, a tira de aço deixa a última gaiola de laminação do trem de laminação de acabamento no estado austenítico e é, subsequentemente, resfriada.
[0024] É especialmente vantajoso que a tira de aço seja laminada a quente antes, de preferência, imediatamente antes, das medidas da largura wi e da temperatura Ti. Na forma preferida da concretização, uma conversão de fase parcial do estado austenítico, entre a laminação a quente e as medidas de wi e Ti, é impedida.
[0025] Tipicamente, a tira de aço é resfriada em uma zona de resfriamento, após medidas da largura wi e da temperatura Ti.
[0026] Durante a laminação a quente, pode ser conveniente que as medidas da largura w e da temperatura T da tira de aço convertida pelo menos parcialmente sejam conduzidas imediatamente antes de bobinagem. No entanto, essas medidas podem também ser feitas previamente, por exemplo, durante ou após resfriamento em uma zona de resfriamento.
[0027] A conversão de fase pode ser ajustada precisamente se o resfriamento for ajustado durante resfriamento na zona de resfriamento, em função da fração de fase ferrítica xa, assim determinada.
[0028] No caso mais simples, a zona de resfriamento é ajustada sob controle em circuito fechado. A conversão de fase é controlada especialmente precisamente sob controle em circuito fechado, isto é, por uma comparação necessária - real, em que o desvio entre o valor necessário e o valor real da fração de fase ferrítica é usado para ajustar a zona de resfriamento. Isso permite que o grau de conversão na zona de resfriamento seja pré-especificado precisamente, mesmo sob
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9/18 condições operacionais transientes.
[0029] O resfriamento pode ser ajustado, por exemplo, em função das frações de fases ferríticas xa sob controle em circuito aberto, ou, de preferência, sob controle em circuito fechado, usando a duração de resfriamento e/ou a intensidade de resfriamento.
[0030] Um produto de programa de computador para conduzir o processo inventivo, ao qual os valores para a largura w1 e a temperatura Ti, antes da conversão de fase pelo menos parcial, a largura w e a temperatura da tira de aço, após a conversão de fase pelo menos parcial, e os parâmetros físicos da tira de aço são capazes de serem fornecidos, tem um módulo de computação para computar a fração de fase ferrítica xa _ -w-w«:nl aa (Ti-TcJ-w αγ(?Γ-Γ0) a W1[-aHCr-r0)+a:KtT-r0}] . [0031] Desse modo, o produto de programa de computador pode ser carregado em um computador, que conduz o processo inventivo, por exemplo, em um sistema metalúrgico.
[0032] Um dispositivo para determinar a fração de fase ferrítica xa, após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço em uma zona de resfriamento, especialmente para conduzir o processo inventivo, tem:
- um primeiro dispositivo de medida de temperatura para medir Ti e um primeiro dispositivo de medida de largura para medir wi;
- um segundo dispositivo de medida de temperatura para medir T e um segundo dispositivo de medida de largura para medir w, em que o primeiro dispositivo de medida de temperatura e o primeiro dispositivo de medida de largura são dispostos antes de uma zona de aquecimento ou resfriamento, e o segundo dispositivo de medida de temperatura e o segundo dispositivo de medida de largura são dispostos após a zona de aquecimento ou resfriamento; e
- uma unidade de computação para determinar a fração de
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10/18 fase ferrítica
-w-w xal aa ayCTj^-Tgj+w XQ-LayCT-L-t-.j+w-L + w-L αγ(Τ-Τ0)
W-l [ —CEHCr —To)+ CEyfT— To)] em que a unidade de computação é conectada, para fins de sinalização, ao primeiro dispositivo de medida de temperatura, ao primeiro disposi tivo de medida de largura, ao segundo dispositivo de medida de temperatura e ao segundo dispositivo de medida de largura.
[0033] É possível influenciar a conversão de fase durante a operação do dispositivo inventivo, se a zona de resfriamento tiver pelo menos um bocal de resfriamento com um dispositivo de ajuste ou a zona de aquecimento tiver pelo menos um elemento de aquecimento com um dispositivo de ajuste, em que a unidade de computação é conectada, para fins de sinalização, ao dispositivo de ajuste, de modo que a fração de fase ferrítica possa ser ajustada.
[0034] O dispositivo de ajuste pode ser representado em uma zona de resfriamento como uma válvula, por exemplo, uma válvula esférica com acionamento rotativo, em que um meio de resfriamento (por exemplo, água, ar ou água com ar) escoa pela válvula. Em outra forma da concretização, a rotação de uma bomba centrífuga pode ser, por exemplo, ajustada, por meio da qual a pressão do meio de resfriamento pode ser ajustada.
[0035] O dispositivo de ajuste para ajustar a temperatura em uma zona de aquecimento, representado como um forno de indução, pode ser representado como um conversor de frequência, de modo que o indutor do forno de indução, associado com o conversor de frequência, é ativado com frequência variável e/ou nível de voltagem variável. Isso permite que o aquecimento da tira de aço seja ajustado explicitamente. [0036] O dispositivo de ajuste para ajustar a temperatura de recozimento em um recozedor pode ser representado como uma válvula, por exemplo, uma válvula esférica com acionamento rotativo, em que um portador de oxigênio (tipicamente ar ou oxigênio) ou um combustí
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11/18 vel (por exemplo, óleo de aquecimento, gás natural, etc.) escoa pela válvula. O portador de oxigênio e o combustível são queimados no queimador. Naturalmente, um dispositivo de ajuste pode estar presente em cada caso para o portador de oxigênio e o combustível, de modo que, por exemplo, a relação volumétrica entre o oxigênio e o combustível pode ser mantida constante (por exemplo, próxima da relação estequiométrica).
[0037] É conveniente que haja um dispositivo de controle em circuito aberto entre a unidade de computação e o dispositivo de ajuste. Para alta precisão, é vantajoso quando um dispositivo de controle em circuito fechado é disposto entre os dois.
[0038] É vantajoso que a zona de resfriamento ou de aquecimento, na direção de transporte da tira de aço, tenha pelo menos duas seções, em que um primeiro dispositivo de medida de temperatura e um primeiro dispositivo de medida de largura sejam dispostos antes de cada seção, e um segundo dispositivo de medida de temperatura e um segundo dispositivo de medida de largura são dispostos após cada seção, e cada seção tem uma unidade de computação para determinar a fração de fase ferrítica xa. Isso propicia que conversão de fase seja determinada, mesmo dentro das seções da zona de resfriamento ou aquecimento.
[0039] É especialmente vantajoso que cada zona de resfriamento tenha pelo menos um bocal de resfriamento com um dispositivo de ajuste, e que a unidade de computação seja conectada ao dispositivo de ajuste para fins de sinalização, de modo que a fração de fase ferrítica possa ser ajustada na zona de resfriamento. Isso propicia que a conversão de fase, dentro da zona de resfriamento, seja influenciada bastante explicitamente, por exemplo, ajusta sob controle em circuito aberto ou circuito fechado.
[0040] Para impedir que os valores de temperatura medidos Ti e T
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12/18 sejam corrompidos pela água de resfriamento, é vantajoso que um soprador, para soprar na tira de aço, seja disposto antes do primeiro e/ou do segundo dispositivo(s) de medida de temperatura. O soprador pode envolver, por exemplo, um bocal de ar, que sopra a água de resfriamento para fora da tira de aço usando ar comprimido.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0041] Outras vantagens e características da presente invenção emergem da descrição apresentada abaixo das concretizações exemplificativas não restritivas, nas figuras abaixo:
[0042] a Figura 1 mostra uma vista lateral e uma planta baixa de uma parte de um laminador a quente, com um dispositivo para conduzir o processo inventivo;
[0043] a Figura 2 mostra uma vista lateral de uma parte de um laminador a quente, com uma variante do dispositivo para conduzir o processo inventivo; e [0044] a Figura 3 mostra um diagrama esquemático de uma curva de temperatura em um recozedor contínuo, para recozimento intercrítico de uma tira de aço.
DESCRIÇÃO DAS FORMAS DA CONCRETIZAÇÃO [0045] A Figura 1 mostra uma parte traseira de um laminador a quente para manufatura de uma tira de aço. Em termos concretos, uma tira de aço 2, feita de um material CK60 com uma espessura de 2 mm e uma largura de 1.800 mm, é produzida no laminador a quente. A tira de aço 2 é submetida a uma laminação de acabamento na última gaiola de laminação 1 do trem de laminação de acabamento mostrado não completamente, inteiramente no estado austenítico a uma temperatura de Tfm = 800°C e deixa a última gaiola de laminação 1 a uma velocidade de transporte de, por exemplo, 6 a 8 m/s. Imediatamente depois da laminação de acabamento, a temperatura T1 da tira de aço 2 é detectada por um primeiro dispositivo de medida de temperatura 4a,
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13/18 em termos concretos, um pirômetro. Ao mesmo tempo, a largura wi da tira de aço 2 é detectada por um primeiro dispositivo de medida de largura 5a, que é representado nesse caso como uma câmera. Subsequentemente, a tira de aço 2 é resfriada em uma zona de resfriamento 6, pela qual a fração de fase austenítica γ, na estrutura da tira de aço 2, é convertida, pelo menos parcialmente, em frações de fases ferríticas a. O objeto da invenção é determinar o grau da conversão γ -> α na zona de resfriamento 6 ou após a zona de resfriamento (por exemplo, antes de bobinagem na bobinadeira 3). Para esse fim, a tira de aço 2 é movimentada na direção mostrada pela seta pela zona de resfriamento 6 e é resfriada durante esse processo. A tira 2 é resfriada por vários bocais de resfriamento, que não foram mostrados adicionalmente. Após a zona de resfriamento 6, a temperatura T e a largura w da tira de aço 2 são detectadas por um segundo dispositivo de medida de temperatura 4b, em termos concretos, um pirômetro ou uma câmera térmica, e um segundo dispositivo de medida de largura 5b. Subsequentemente, a tira de aço é enrolada em uma bobina pela bobinadeira 3.
[0046] O conhecimento das temperaturas e larguras em pelo menos dois pontos da tira, antes e depois de resfriamento, bem como sob o pré-requisito de um estado inicial inteiramente austenítico, e do coeficiente linear de expansão térmica para ferrita e austenita permite que a fração de fase ferrítica Xa seja determinada. Esse processo vai ser descrito abaixo:
[0047] A largura w de uma tira de aço em função da temperatura T é dada por w = w0[l + a(T — To)], em que wo corresponde à largura da tira de aço em uma temperatura de referência To de tipicamente 20°C, e α é o coeficiente linear de expansão térmica. Naturalmente, uma abordagem polinomial de ordem mais alta pode ser usada em vez da abordagem linear.
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14/18 [0048] Uma vez que a fase austenítica γ tem um coeficiente linear de expansão térmica diferente «y do que uma fase ferrítica a(i) com a(i)«, a largura de uma tira de aço, que tem uma fração x(i)« de uma fase ferrítica (1) e uma fração xy da fase austenítica γ, pode ser escrita em uma abordagem mista como apresentado a seguir:
Figure BR112015027205B1_D0001
[0049] Considera-se ainda que apenas uma fase ferrítica α (tipicamente, ferrita) está presente na tira de aço, durante o resfriamento, então a expressão anterior é simplificada para w = ιν0[1 + χγαγ(Τ-Τ0) + xa aa (T - To )] [0050] É conhecido ainda que a soma da fase austenítica e de todas as fases ferríticas sempre atinge 1, isto é,
Figure BR112015027205B1_D0002
[0051] Se apenas uma fase ferrítica estiver presente, χγ + xa = 1 se aplica.
[0052] Para o caso com apenas uma fase ferrítica, portanto, o que é apresentado a seguir se aplica:
w = w0[l+ (1 -xa)ay(T- To) + xa aa (Γ-Γο)] [0053] Desse modo, o que é apresentado a seguir se aplica à fração de fase ferrítica
1'1·' χ = wQ a ίΓ-Γ0Χαα-αγΥ [0054] A largura w1 da tira de aço a uma temperatura T, durante laminação austenítica, é dada por
Figure BR112015027205B1_D0003
[0055] em que «y é o coeficiente linear de expansão térmica da austenita.
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15/18 [0056] Por combinação das últimas duas equações, o apresentado a seguir se aplica χ w[l + «/Λ - Γο)] -Wi - - Τρ) X“~ Wl[aa(T-To)-ar(T-Ta)] [0057] Em termos concretos, para w1=1.8th e αγ = 1- 10_5 1/K(ver http://www.memorymetalle.de/html/03_knowhow/PDF/MM_04_properties_d.pdf) e aa = 6· ΙΟ6 Ύ/Κ (ver http://www.attempo.com/Daten/Kernmaterialien.pdf), uma fração de fase ferrítica de xa = 20% é produzida da última equação a
T = 400 °C e a uma largura de w = 1.7923 m.
[0058] A Figura 2 mostra uma outra vista lateral de uma parte traseira de outro laminador a quente, para manufatura de uma tira de aço
2. Os valores de temperatura medidos T1 e T dos primeiro e segundo dispositivos de medida de temperatura 4a e 4b, bem como os valores de largura medidos w1 e w dos primeiro e segundo dispositivos de medida de largura 5a e 5b são mostrados simbolicamente nesse diagrama. Os valores medidos Ti, T, wi e w são processados em uma unidade de computação 9, em que, considerando outros parâmetros físicos do aço, o valor real da fração de fase ferrítica xa é determinado. Por um lado, o valor real é mostrado em uma unidade de saída 12, representada como um visor, por outro lado, o valor real é fornecido a um dispositivo de controle em circuito fechado 11, que, por uma comparação de necessário - real com um valor necessário da soma das frações de fases ferríticas xa, calcula um desvio de controle em circuito fechado não mostrado. Dependendo do desvio de controle em circuito fechado, o dispositivo de controle em circuito fechado transmite pelo menos um valor de ajuste, no qual, sob circunstâncias reais, é fornecido a um motor elétrico M, como o dispositivo de ajuste 8. Dependendo
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16/18 do valor de ajuste u, o motor M muda sua rotação, que, por sua vez, influencia a pressão no meio refrigerante, que é alimentado pela bomba centrífuga 14 aos bocais de resfriamento individuais 7 da zona de resfriamento 6. Por meio dessa disposição, garante-se que o valor real da soma das frações de fases ferríticas na tira de aço 2 corresponde, em grande parte, ao valor necessário, e esse sendo essencialmente independente de variações transientes no controle operacional do laminador a quente. Os dois dispositivos de medida de largura 5a, 5b são representados nessa forma de concretização como as denominadas câmeras de varredura em linha abaixo da tira 2. Não são mostrados os sopradores representados como bocais de ar comprimido nos pirômetros 4a, 4b.
[0059] A Figura 3 mostra um exemplo de um diagrama esquemático do controle de temperatura em um denominado recozedor contínuo, para manufatura de uma tira de aço laminada a frio TRIP. Na área de entrada do sistema, a largura w1 e a temperatura T1 da tira de aço 2, presente em um estado inicial A, são medidas. Isso é feito por um primeiro dispositivo de medida de largura 5a e um primeiro dispositivo de medida de temperatura 4a. No estado inicial A, a tira de aço 2 contém frações de fases ferríticas e perlíticas. Subsequentemente, a tira de aço 2 é introduzida na zona de aquecimento 15, representada como um recozedor, em que a tira de aço é aquecida. Na zona de aquecimento 15, a tira de aço é aquecida por vários queimadores 16 dispostos pela extensão longitudinal da zona de aquecimento, pela qual as frações de estruturas ferríticas se convertem parcialmente em uma estrutura austenítica. Durante o recozimento, a tira de aço está presente em um estado intermediário B, que é caracterizado pela coexistência de fases ferríticas e austeníticas. A temperatura de recozimento é ajustada durante uma velocidade de passagem definida pelo recozedor contínuo, de modo que a fração austenítica real na tira de aço, an
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17/18 tes do resfriamento, corresponde o mais precisamente possível ao valor necessário. Ao final da zona de aquecimento 15, a largura w e a temperatura T da tira de aço 2, presente no estado intermediário B, são medidas de novo; isso é feito pelo segundo dispositivo de medida de largura 5b e pelo segundo dispositivo de medida de temperatura 4b. A fração austenítica real é determinada de acordo com o processo para determinar a fração de fase ferrítica xa, após o aquecimento de uma tira de aço, considerando w, wi, T e Ti, em que a soma das fases austeníticas e ferríticas sempre atinge 1. Subsequentemente, a tira de aço 2 é resfriada em uma zona de resfriamento rápido 6, de modo que uma estrutura ferrítica - bainítica (se possível com uma fração residual martensítica) com ilhas de austenita é ajustada na tira de aço resfriada
2. Imediatamente depois do final da zona de resfriamento 6, a largura W2 e a temperatura T2 da tira de aço 2, presente no estado final C, são medidas; isso é feito pelo terceiro dispositivo de medida de largura 5c e pelo terceiro dispositivo de medida de temperatura 4c. As frações de fases na tira de aço resfriada 2 são determinadas de acordo com o processo para determinar a fração de fase ferrítica xa, após o resfriamento de uma tira de aço, considerando wi, Ti, W2 e T2.
[0060] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em mais detalhes pelas concretizações exemplificativas preferidas, a invenção não é limitada pelos exemplos descritos, e variações podem ser obtidas delas por aqueles versados na técnica, sem que se afaste do âmbito de proteção da invenção.
Lista de caracteres de referência
- gaiola de laminação
- tira de aço
- bobinadeira
- dispositivo de medida de temperatura
4a, 4b, 4c - primeiro, segundo e terceiro dispositivos de medida de
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18/18 temperatura
- dispositivo de medida de largura
5a, 5b, 5c - primeiro, segundo e terceiro dispositivos de medida de largura
- zona de resfriamento
- bocal de resfriamento
- dispositivo de ajuste
- unidade de computação
- dispositivo de controle em circuito fechado
- unidade de saída
- bomba centrífuga
- zona de aquecimento
- queimador α - coeficiente linear de expansão térmica
T - temperatura u - valor de ajuste w - largura x - fração de fase
Xa - fração de fase ferrítica x7 - fração de fase austenítica
A - estado inicial: ferrita e perlita
B - estado intermediário: área intercrítica (coexistência de ferrita e austenita)
C - estado final: ferrita, bainita, martensita e austenita residual

Claims (14)

1. Processo para determinar a fração de fase ferrítica Xa, após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço (2), caracterizado pelo fato de que apresenta as seguintes etapas:
- medir uma largura wi e uma temperatura Ti da tira de aço (2), em que a tira de aço (2) tem uma fração de fase ferrítica Xa1 durante as medidas;
- aquecer ou resfriar a tira de aço (2), em que uma conversão de fase a -> γ, de um estado ferrítico a em um estado austenítico γ, ocorre, pelo menos parcialmente, na tira de aço (2) durante o aquecimento, e uma conversão de fase de um estado austenítico γ em um estado ferrítico a ocorre, pelo menos parcialmente, na tira de aço (2), durante o resfriamento;
- medir uma largura w e uma temperatura T da tira de aço (2) convertida pelo menos parcialmente;
- determinar a fração de fase ferrítica Xa por meio de:
_ -w-w q:fl (Tí-TqJ-w ayt^-T-QÍ+w xgl gy(T1 —7~0 )+wt+wt ay(T-TQ) X“ _ ivd-ae(T-T0H®y(T-T-0)] ’ em que:
To é uma temperatura de referência; e aa e αγ são os coeficientes lineares de expansão térmica da ferrita e da austenita.
2. Processo para determinar a fração de fase ferrítica Xa, após aquecimento de uma tira de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:
- medidas da largura wi e da temperatura Ti da tira de aço (2), em que a tira de aço (2) está inteiramente em um estado ferrítico com Xa1=1, durante as medidas;
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2/4
- aquecimento da tira de aço (2), em uma conversão de fase α -> γ, de um estado ferrítico α no estado austenítico γ, ocorre pelo menos parcialmente na tira de aço (2);
- medidas de uma largura w e de uma temperatura T da tira de aço (2) pelo menos parcialmente convertida;
- determinar a fração de fase ferrítica Xa por meio de
-w-waa (TY -To) + wt + cr(T —To) x =-------------------------------------!--------“ α,(Τ-Γο)]
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a tira de aço (2) é resfriada em uma zona de resfriamento antes, de preferência, imediatamente antes, das medidas da largura w1 e da temperatura T1.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a largura w e a temperatura T da tira de aço (2) pelo menos parcialmente convertida são medidas durante ou após o recozimento.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a duração de recozimento e/ou a temperatura de recozimento é ou são ajustadas, durante o recozimento, em função da fração de fase ferrítica Xa.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a duração de recozimento e/ou a temperatura de recozimento é ou são ajustadas sob o controle de circuito aberto ou circuito fechado.
7. Processo para determinar a fração de fase ferrítica Xa, após resfriamento de uma tira de aço (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
- medidas da largura wi e da temperatura Ti da tira de aço (2), em que a tira de aço (2) está inteiramente no estado austenítico com Xa1=0, durante as medidas;
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3/4
- resfriamento da tira de aço (2), em que uma conversão de fase do estado austenítico γ em um estado ferrítico α ocorre, pelo menos parcialmente, na tira de aço (2);
- medidas de uma largura w e uma temperatura T da tira de aço (2) pelo menos parcialmente convertida; e
- determinação da fração de fase ferrítica Xa por meio de
-w-wa (TL - To) + aJT- To) x =-------------------------------“ ^[-0^(7-7(,) + 0,(7-¾)]
8. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 7, caracterizado pelo fato de que a tira de aço (2) é laminada a quente antes, de preferência, imediatamente antes, das medidas da largura w1 e da temperatura T1.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a largura w e a temperatura T da tira de aço (2) pelo menos parcialmente convertida são medidas durante ou depois do resfriamento em uma zona de resfriamento (6).
10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o resfriamento é ajustado em função da fração de fase ferrítica Xa.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a duração do resfriamento e/ou a intensidade do resfriamento, durante o recozimento, é ou são ajustadas sob controle em circuito aberto ou controle em circuito fechado.
12. Dispositivo para determinar a fração de fase ferrítica Xa, após aquecimento ou resfriamento de uma tira de aço (2), caracterizado pelo fato de ser especialmente para condução do processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, compreendendo:
- um primeiro dispositivo de medida de temperatura (4a) para medir Ti e um primeiro dispositivo de medida de largura (5a) para
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4/4 medir wi;
- um segundo dispositivo de medida de temperatura (4b) para medir T e um segundo dispositivo de medida de largura (5b) para medir w, em que o primeiro dispositivo de medida de temperatura (4a) e o primeiro dispositivo de medida de largura (5a) são dispostos antes da zona de resfriamento (6) e o segundo dispositivo de medida de temperatura (4b) e o segundo dispositivo de medida de largura (5b) são dispostos após a zona de resfriamento (6);
- uma unidade de computação para determinar a fração de fase ferrítica
-w-w aa (Γ±-Γ0)-νν av(Ti-r0)+w χαιαν(Τ1-Γ0)+νν1+νν1 ctv(T-T0) γ =-------------------------------------------------------------- em K wJ-a^tT-roD+a^r-To)] , que a unidade de computação (9) é conectada, para fins de sinalização, ao primeiro dispositivo de medida de temperatura (4a), ao primeiro dispositivo de medida de largura (5a), ao segundo dispositivo de medida de temperatura (4b) e ao segundo dispositivo de medida de largura (5b).
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, em que a zona de resfriamento (6) tem pelo menos um bocal de resfriamento (7) com um dispositivo de ajuste (8), ou a zona de aquecimento apresenta pelo menos um elemento de aquecimento com um dispositivo de ajuste (8), caracterizado pelo fato de que a unidade de computação (9) é conectada, para fins de sinalização, ao dispositivo de ajuste (8), de modo que a fração de fase ferrítica possa ser ajustada.
14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de controle em circuito aberto ou um dispositivo de controle em circuito fechado (11) é disposto entre a unidade de computação (9) e o dispositivo de ajuste (8), em que o dispositivo de controle em circuito aberto ou o dispositivo de controle em circuito fechado (11) é conectado, para fins de sinalização, ao dispositivo de ajuste (8).
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