BR112020006034B1 - Instalação de fabricação de chapas de aço e método para a produção de chapas de aço - Google Patents

Abstract

A presente invenção provê uma instalação de fabricação de chapas de aço capaz de resfriar uniformemente uma chapa quente de aço através do resfriamento em linha para produzir uma chapa plana de aço com qualidade uniforme e um método para produzir uma chapa de aço. Um laminador a quente, um primeiro dispositivo para correção de forma e um dispositivo de resfriamento acelerado estão dispostos nessa ordem. O dispositivo de resfriamento acelerado inclui rolos desaguadores que restringem uma chapa de aço por cima e por baixo e um sistema de controle que controla a carga de prensagem P para restringir uma chapa de aço.

Description

Campo técnico da invenção

[001]A presente invenção refere-se a uma instalação de fabricação de chapas de aço para o resfriamento em linha de uma chapa quente de aço que foi submetida à laminação a quente, a fim de obter um produto de alta qualidade, e a um método para produzir uma chapa de aço e, especificamente, a uma instalação de fabricação de chapas de aço para produzir uma chapa de aço altamente plana e um método para produzir uma chapa de aço.

Fundamentos da invenção

[002]A laminação controlada para que a laminação seja realizada dentro de uma faixa de temperaturas baixas ou o resfriamento acelerado para resfriar as chapas laminadas de aço tem sido executado em linha, especialmente para chapas espessas de aço, nos últimos anos. Com melhorias da qualidade do produto, o controle altamente preciso da temperatura, particularmente, o controle altamente preciso de parada do resfriamento tem sido cada vez mais importante.

[003]Em geral, em uma chapa de aço laminada a quente, a variação no resfriamento é provavelmente causada durante o resfriamento devido à variação na distribuição da temperatura ou a variação na forma ou no estado da superfície da chapa de aço imediatamente depois de passar pela laminação. Especialmente, a variação no resfriamento que ocorre em uma chapa espessa de aço com uma espessura relativamente grande é mais provavelmente atribuível ao desempenho de um dispositivo de resfriamento. A variação no resfriamento causada em uma chapa espessa de aço provoca deformação, tensão residual, variações na qualidade ou semelhantes na chapa espessa de aço. Em vista do precedente, embora vários tipos de dispositivo de resfriamento capazes de resfriamento uniforme tenham sido desenvolvidos, a melhoria apenas do dispositivo de resfriamento não consegue aplainar completamente uma chapa de aço, especialmente depois do resfriamento. O defeito na forma de uma chapa de aço resfriada traz problemas à operação tais como os problemas na passagem da chapa em uma linha de fabricação, ou requer a correção no processo subsequente com uma prensa ou um dispositivo de correção e, assim, há elevação dos custos.

[004]As causas de variação no resfriamento de uma chapa de aço incluem aquelas atribuíveis às características de um bico de resfriamento, tais como a variação da temperatura entre as superfícies superior e inferior ou uniformidade da temperatura no sentido transversal, e aquelas atribuíveis à forma da chapa de aço antes de submetida ao resfriamento.

[005]Para abordar a variação do resfriamento atribuível ao bico de resfriamento, tal como a variação da temperatura entre as superfícies superior e inferior ou uniformidade de temperatura no sentido transversal, um grande número de tecnologias foi revelado até o momento. Por outro lado, não muitas, mas algumas tecnologias foram desenvolvidas para abordar a variação do resfriamento atribuível a defeito de forma causado durante a laminação a partir dos pontos de vista a seguir.

[006]Um primeiro método é realizar a correção de forma na frente de um dispositivo de resfriamento acelerado para aplainar a forma e o resfriamento seja uniforme durante o resfriamento. A Literatura de Patente 1 descreve a correção da forma de uma chapa de aço com um primeiro dispositivo para correção de forma de tal modo que os rolos desaguadores do dispositivo de resfriamento possam drenar completamente a chapa de aço. A Literatura de Patente 2 descreve a determinação da distância desde a saída de um dispositivo para correção de forma até a entrada de um dispositivo de resfriamento para impedir a ocorrência de falha no aplainamento depois do resfriamento devido à recuperação de calor de uma chapa de aço.

[007]Um segundo método é restringir uma chapa de aço com rolos desaguadores. Os rolos desaguadores têm duas funções: 1) aplainar uma chapa de aço com a pressão dos rolos e 2) impedir que a água de resfriamento pulverizada sobre uma área de resfriamento vaze para o exterior.

[008]A Literatura de Patente 3 é uma tecnologia que inclui rolos desaguadores capazes de subir individualmente e descer no sentido vertical e os rolos movem-se para cima e para baixo seguindo o perfil de uma chapa de aço. A Literatura de Patente 4 é uma tecnologia de prensagem de uma chapa de aço usando rolos desaguadores com uma carga predeterminada ou maior a fim de aplainar a chapa de aço deformada até um nível predeterminado de modo a bloquear efetivamente a água de resfriamento e reduzir as brechas entre a chapa de aço e os rolos.

Lista de citações

[009]Literatura de Patente PTL 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinado No 2002-11515 PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinado No 2005-74480 PTL 3: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinado No 52-73111 PTL 4: Patente Japonesa No 3304816

Sumário da invenção Problema técnico

[010]Nos últimos anos, as linhas de fabricação que operam em linha com as tecnologias descritas nas Literaturas de Patente 1 e 2, que incluem um dispositivo para correção de forma na frente de um dispositivo de resfriamento, têm aumentado. No entanto, quando um dispositivo de resfriamento que não inclui rolos desaguadores executa o resfriamento, uma água de resfriamento que tenha vazado para fora da área pulverizada pela água de resfriamento permanece sobre uma chapa de aço, especialmente, a superfície superior de uma chapa de aço, por um período longo de tempo, e a parte na superfície superior da chapa de aço sobre a qual permanece a água acumulada causa super-resfriamento.

[011]Com as tecnologias de instalação de um dispositivo de resfriamento em rolos desaguadores, tais como aqueles descritos nas Literaturas de Patente 3 e 4, uma chapa de aço está mais propensa a defeito de forma atribuível à laminação, particularmente em uma área de espessura fina suscetível a defeito de forma, tal como uma área de pequena espessura (por exemplo, menor ou igual a 30 mm) e largura grande (por exemplo, maior ou igual a 3000 mm). Assim, em uma estrutura que não inclui um dispositivo para correção de forma na frente do dispositivo de resfriamento, é mais provável que os rolos desaguadores deixem de entrar em contato adequadamente com a chapa de aço para bloquear a água de resfriamento, permitindo, assim, que a água de resfriamento vaze para fora da área pulverizada pela água de resfriamento na superfície superior da chapa de aço, e cause super- resfriamento e defeito de forma atribuível à variação de temperatura.

[012]A presente invenção foi feita, em vista das circunstâncias acima, e tem como objetivo prover uma instalação de fabricação de chapas de aço capaz de produzir uma chapa plana de aço com qualidade uniforme, resfriando uniformemente uma chapa quente de aço através do resfriamento em linha, e um método para produzir uma chapa de aço.

Solução para o problema

[013]Com o estudo sério, os inventores da presente invenção verificaram que é possível fabricar chapas de aço altamente planas aplainando a forma das chapas de aço com um primeiro dispositivo para correção de forma, de preferência, para cima ou abaixo de uma inclinação predeterminada e, a seguir, restringir adequadamente as chapas de aço com rolos desaguadores em um dispositivo de resfriamento acelerado.

[014]A essência da presente invenção é como segue. [1] Uma instalação de fabricação de chapas de aço, incluindo: um laminador a quente, um primeiro dispositivo para correção de forma e um dispositivo de resfriamento acelerado dispostos nessa ordem, em que o dispositivo de resfriamento acelerado inclui rolos desaguadores que restringem uma chapa de aço por cima e por baixo e um sistema de controle que controla uma carga de prensagem P exercida para restringir a chapa de aço. [2] A instalação de fabricação de chapas de aço de acordo com o parágrafo [1], em que a carga de prensagem P satisfaz a fórmula (1), abaixo: P ≤37x((L-W)xW2/(D4-d4))-1.25 ... (1), onde P indica uma carga de prensagem (ton), L indica um comprimento do corpo do rolo (mm), W indica uma largura da chapa (mm), D indica um diâmetro externo do rolo (mm) e d indica um diâmetro interno do rolo (mm). [3] A instalação de fabricação de chapas de aço de acordo com o parágrafo [1] ou [2], em que um segundo dispositivo para correção de forma está disposto subsequentemente ao dispositivo de resfriamento acelerado. [4] A instalação de fabricação de chapas de aço de acordo com qualquer um dos parágrafos [1] a [3], em que o primeiro dispositivo para correção de forma e/ou o segundo dispositivo para correção de forma são/é rolos niveladores/um rolo nivelador. [5] O método de fabricação de chapas de aço de acordo com qualquer um dos parágrafos [1] a [4], em que o primeiro dispositivo para correção de forma corrige uma inclinação da chapa de aço para abaixo de 2,0%. [6] Um método para fabricação de uma chapa de aço, incluindo: dispor um laminador a quente, um primeiro dispositivo para correção de forma e um dispositivo de resfriamento acelerado nessa ordem; e laminar uma chapa de aço com o laminador a quente, então corrigir uma forma da chapa de aço com o primeiro dispositivo para correção de forma e, a seguir, resfriar a chapa de aço com o dispositivo de resfriamento acelerado enquanto restringindo a chapa de aço por cima e por baixo com rolos desaguadores em uma carga de prensagem P predeterminada. [7] O método para fabricação de uma chapa de aço de acordo com o parágrafo [6], em que a carga de prensagem P satisfaz a fórmula (1), abaixo: P ≤ 37x((L-W)xW2/(D4-d4))-1.25 ... (1), onde P indica uma carga de prensagem (ton), L indica um comprimento do corpo do rolo (mm), W indica uma largura da chapa (mm), D indica um diâmetro externo do rolo (mm) e d indica um diâmetro interno do rolo (mm). [8] O método para fabricação de uma chapa de aço de acordo com o parágrafo [6] ou [7], em que um segundo dispositivo para correção de forma está disposto subsequentemente ao dispositivo de resfriamento acelerado, e o segundo dispositivo para correção de forma corrige ainda a forma da chapa de aço. [9] O método para fabricação de uma chapa de aço de acordo com qualquer um dos parágrafos [6] a [8], em que o primeiro dispositivo para correção de forma e/ou o segundo dispositivo para correção de forma são/é rolos niveladores/um rolo nivelador. [10] O método para fabricação de uma chapa de aço de acordo com qualquer um dos parágrafos [6] a [9], em que o primeiro dispositivo para correção de forma corrige uma inclinação da chapa de aço para abaixo de 2,0%.

Efeitos vantajosos da invenção

[015]De acordo com a presente invenção, chapas planas de aço com qualidade uniforme podem ser produzidas, resfriando uniformemente chapas quentes de aço através de resfriamento em linha.

Breve descrição dos desenhos

[016] A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma estrutura de uma instalação de fabricação de chapas de aço de acordo com a presente invenção.

[017]A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando como uma chapa de aço passa através de um primeiro dispositivo para correção de forma e de um dispositivo de resfriamento acelerado.

[018]A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando uma brecha entre uma chapa de aço e rolos desaguadores, em que a Figura 3(a) ilustra o estado quando a carga de prensagem dos rolos desaguadores é insuficiente, a Figura 3(b) ilustra o estado quando a carga de prensagem dos rolos desaguadores é excessiva e a Figura 3(c) ilustra o estado quando a carga de prensagem dos rolos desaguadores é inadequada.

[019]A Figura 4 é um gráfico ilustrando a relação entre a carga de prensagem e a deflexão dos rolos desaguadores.

[020]A Figura 5 ilustra uma definição de inclinação .

[021]A Figura 6 é um gráfico ilustrando a relação entre a inclinação e a carga de prensagem com ou sem vazamento da água de resfriamento quando o diâmetro do rolo é 400Φ.

[022]A Figura 7 ilustra um modelo da carga de prensagem dos rolos desaguadores.

[023]A Figura 8 é um gráfico ilustrando a relação entre o parâmetro de deflexão e a carga de prensagem dos rolos desaguadores com ou sem vazamento da água de resfriamento dos rolos desaguadores.

Descrição de modalidades

[024]Como ilustrado na Figura 1, uma instalação de fabricação de acordo com a presente invenção inclui um laminador a quente 1, um primeiro dispositivo para correção de forma 2, um dispositivo de resfriamento acelerado 3 e um segundo dispositivo para correção de forma 4, dispostos nessa ordem. Uma chapa de aço 5 passa por laminação com o laminador a quente 1, correção de forma subsequente com o primeiro dispositivo para correção de forma 2, resfriamento controlado com o dispositivo de resfriamento acelerado 3 e, quando adequado, correção de forma com o segundo dispositivo para correção de forma 4. A seta na Figura 1 indica o sentido do transporte da chapa de aço.

[025]A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando o modo como a chapa de aço 5 passa através o primeiro dispositivo para correção de forma 2 e do dispositivo de resfriamento acelerado 3. A chapa de aço 5 que passou por laminação com o laminador a quente 1 é mais propensa a ter defeito de forma, tal como borda ondulada. Depois de ser aplainada pelo primeiro dispositivo para correção de forma 2, a chapa de aço 5 passa por resfriamento controlado com o dispositivo de resfriamento acelerado 3. O dispositivo de resfriamento acelerado 3 inclui rolos desaguadores 31, que restringem a chapa de aço 5 por cima e por baixo, bicos de resfriamento 32, que permitem que a água de resfriamento seja pulverizada através dos mesmos e sistemas de controle de carga de prensagem 33, que controla a carga de prensagem P dos rolos desaguadores 31. Os bicos de resfriamento 32 podem estar dispostos entre os rolos desaguadores 31.

[026]A Figura 3 é um diagrama esquemático de brechas entre a chapa de aço 5 e os rolos desaguadores 31. Quando a chapa de aço tem uma forma não plana (por exemplo, côncava para baixo no sentido da largura da chapa de aço), a chapa de aço 5 é pressionada contra os rolos desaguadores 31 enquanto está sendo deformada. Assim, por exemplo, com uma carga de prensagem insuficiente, os rolos desaguadores 31 não conseguem aplainar a chapa de aço 5 que está côncava para baixo como ilustrado na Figura 3(a), e deixa brechas entre a chapa de aço 5 e os mesmos. Por outro lado, quando a carga de prensagem do rolo desaguador 31 é excessiva, os rolos desaguadores 31 curvam-se e formam brechas entre a chapa de aço 5 e os mesmos (Figura 3(b)). Sabe-se em geral que aplainar uma chapa de aço com um defeito de forma, tal como borda ondulada, pressionando-a com os rolos desaguadores requer uma carga de prensagem de aproximadamente diversas centenas de toneladas. A Figura 4 é um gráfico ilustrando a relação entre a carga de prensagem dos rolos desaguadores com diâmetro do rolo de 300 mm (rolo sólido) e comprimento do corpo de 6 m exercido sobre uma chapa de aço com uma largura da chapa de 4000 mm e deflexão dos rolos desaguadores. A deflexão é medida por um medidor de folga. Pressupõe-se que seja necessária uma brecha de pelo menos aproximadamente 1 mm ou menor para bloquear adequadamente a água com os rolos desaguadores. Quando a carga de prensagem é acima de diversas dezenas de toneladas, os rolos desaguadores defletem mais de 1 mm e, quando carregados com aproximadamente uma centena de toneladas, cada rolo desaguador provoca uma brecha de aproximadamente 6 mm e não pode mais exercer sua função como rolo desaguador.

[027]Para criar uma brecha entre a chapa de aço 5 e cada rolo desaguador 31 adequada como ilustrado na Figura 3(c), é concebível que a chapa de aço tenha uma forma plana inicial, que a carga de prensagem dos rolos desaguadores 31 fique restringida a um nível predeterminado ou menor e é necessário que a carga de prensagem do nível predeterminada seja mantida enquanto a chapa de aço estiver passando entre os rolos desaguadores 31.

[028]Subsequentemente, mudando as condições de correção (nível de prensagem) do primeiro dispositivo para correção de forma 2 com a instalação de fabricação ilustrado nas in Figuras 1 e 2, é feito com que chapas de aço de várias formas diferentes passem através do dispositivo de resfriamento acelerado 3 para bloquear o estado de vazamento da água de resfriamento. As chapas de aço têm espessura da chapa de 30 mm, largura da chapa de 3500 mm e temperatura de 850 °C. A forma de cada chapa de aço após a passagem através do primeiro dispositivo para correção de forma 2 é quantificada usando a inclinação X(%), expressa na Figura 5 e com a definição da fórmula (2) abaixo, e controlada quando adequado com o nível de prensagem do primeiro dispositivo para correção de forma 2. O valor δ/p na fórmula (2) é o valor médio da forma de borda ondulada inteira no sentido longitudinal: = (δ/p) X 100 ... (2), onde  indica inclinação (%), δ indica uma altura da onda (mm) e p indica um pulso (pitch) da onda (mm).

[029]Em relação aos rolos desaguadores 31 no dispositivo de resfriamento acelerado 3, foram utilizados rolos compressores sólidos com 6000 mm de comprimento do corpo e diâmetros do rolo de 300Φ e 400Φ, que se situam dentro de uma faixa de diâmetros típicos de rolos desaguadores de dispositivos de resfriamento acelerado.

[030]A Figura 6 é um gráfico ilustrando a inclinação e a carga de prensagem com ou sem vazamento da água de resfriamento quando o diâmetro do rolo é 400Φ. Na Figura 6, os círculos indicam os casos em que não houve vazamento de água entre a chapa de aço e os rolos, e as cruzes indicam os casos em que houve vazamento de água entre a chapa de aço e os rolos. O vazamento da água de resfriamento foi confirmado visualmente.

[031]Os resultados na Figura 6 revelam que uma carga de prensagem excessivamente grande do rolo desaguador 31 causa vazamento da água de resfriamento, e uma carga de prensagem excessivamente pequena também causa vazamento da água de resfriamento. Assim, a carga de prensagem precisa ser ajustada conforme apropriado. Os resultados também revelam que inclinação excessivamente grande da chapa de aço 5 também não consegue impedir o vazamento da água de resfriamento mesmo com ajuste da carga de prensagem. Pressupõe-se que a carga de prensagem excessivamente grande cause a deflexão descrita acima dos rolos desaguadores 31 para permitir que a chapa de aço fique no estado da Figura 3(b), enquanto que a carga de prensagem insuficiente não consegue impedir a deformação da chapa de aço 5 e deixa que a chapa de aço fique no estado da Figura 3(a).

[032]Os resultados na Figura 6 revelam que a chapa de aço 5 precisa ser aplainada até certo nível antes de ser transportada para o dispositivo de resfriamento acelerado 3, e precisa receber uma carga de prensagem predeterminada. Assim, qual nível da carga de prensagem é preferível é estudado tendo por base o achado de que uma carga de prensagem excessivamente grande faz com que os rolos fiquem curvos.

[033]Quando a deflexão dos rolos desaguadores 31 é simulada usando um modelo na Figura 7 do ponto de vista da mecânica de materiais, um valor de deflexão δ no centro do rolo desaguador 31 no sentido do comprimento do corpo pode ser calculado com a fórmula seguinte:,onde P indica a carga de prensagem (ton), L indica o comprimento do corpo (mm) do rolo desaguador, W indica a largura da chapa (mm), E indica o módulo de Young do rolo desaguador (= 21 toneladas/mm2) e I indica o momento secundário do corte transversal (mm4).

[034]No caso de um rolo oco, o momento secundário do corte transversal I pode ser descrito com a fórmula seguinte: , onde D indica o diâmetro externo do rolo desaguador (mm), d indica o diâmetro interno do rolo desaguador (mm) e π indica a relação entre a circunferência de um círculo e seu diâmetro.

[035]No caso de um rolo sódio, na fórmula (4) representando o momento secundário do corte transversal I, o diâmetro interno d do rolo desaguador 31 pode ser definido como 0. Concebe-se a partir da fórmula acima que o valor de deflexão δ do rolo desaguador 31 atribuível à largura da chapa de aço 5 ou que as dimensões do rolo desaguador 31 são proporcionais aos parâmetros seguintes:

[036]Abaixo, o lado direito da fórmula (5) é referido como um parâmetro da deflexão.

[037]Subsequentemente, para confirmar o efeito de deflexão dos rolos sobre a capacidade de bloquear dos rolos desaguadores 31, diversos tipos de chapa de aço com uma inclinação de 0,75% foram produzidos antecipadamente, e as chapas de aço foram transportadas para o dispositivo de resfriamento acelerado 3 e pulverizadas com água de resfriamento pelo dispositivo de resfriamento acelerado 3 sob diferentes cargas de prensagem exercidas pelos rolos desaguadores 31 para confirmar se há vazamento da água de resfriamento. Cada uma das chapas de aço tinha espessura de chapa de 30 mm e largura da chapa de 2500 mm, 3500 mm ou 5000 mm, e os rolos desaguadores, independentemente de rolos sólidos ou rolos ocos, tinham diâmetro de 400 mm (o diâmetro interno dos rolos ocos é 32 mm com espessura de 40 mm) e comprimento do corpo do rolo de 6000 mm. Se o vazamento da água de resfriamento ocorreu ou não foi confirmado visualmente, e o caso em que ocorreu vazamento de água entre a chapa de aço e os rolos foi determinado como vazamento da água de resfriamento (cruz indicando deficiência).

[038]A Figura 8 é um gráfico ilustrando o efeito da carga de prensagem dos rolos desaguadores 31 e o parâmetro de deflexão, sobre se ocorre vazamento da água de resfriamento na passagem pelos rolos desaguadores 31. O gráfico mostra que um parâmetro maior de deflexão causa vazamento da água de resfriamento com uma carga de prensagem menor. A Figura 8 revela que o limite para ocorrência de vazamento da água de resfriamento apresenta a seguinte relação:

[039]Especificamente, verificou-se que, quando o diâmetro externo D, o diâmetro interno d e o comprimento do corpo L do rolo desaguador 31 são determinados, a carga de prensagem P satisfaz a fórmula (1), abaixo, de acordo com a largura da chapa de W, de modo que os rolos desaguadores 31 são impedidos de serem defletidos, e podem assegurar um desempenho de drenagem preferível: P ≤ 37x((L-W)xW2/(D4-d4))-1.25 ... (1), onde P indica a carga de prensagem (ton), L indica o comprimento do corpo do rolo (mm), W indica a largura da chapa (mm), D indica o diâmetro externo do rolo (mm) e d indica o diâmetro interno do rolo (mm).

[040]O limite inferior da carga de prensagem P é preferivelmente maior ou igual a 1,0 tonelada, do ponto de vista de aplainar a distorção ligeiramente deixada na chapa de aço, forçada pelo nivelador do rolo até o nível mínimo drenável com a força de prensagem dos rolos desaguadores.

[041]O primeiro dispositivo para correção de forma 2 pode ser um nivelador de passe de encruamento (skin pass) de pressão para baixo ou um rolo nivelador para dobras repetidas. Na presente invenção, quando a parte da extremidade inicial da chapa de aço 5 causa empenamento, a chapa de aço 5 pode não conseguir ser inserida entre os rolos desaguadores 31 do dispositivo de resfriamento acelerado 3. Assim, a parte da extremidade inicial da chapa de aço 5 de preferência passa por correção com o rolo nivelador capaz de realizar dobras repetidas e exercer um desempenho de correção maior do que o nivelador de passe de encruamento que possui um desempenho de correção menor no empenamento longitudinal que ocorre na parte da extremidade final da chapa de aço 5.

[042]Quando o primeiro dispositivo para correção de forma 2 vai corrigir a chapa de aço 5, a inclinação da chapa de aço 5 é preferivelmente corrigida para abaixo de 2,0%. Mais preferivelmente, a inclinação é corrigida para abaixo de 1,0%.

[043]O dispositivo de resfriamento acelerado 3 não é adequado para regular a vazão no sentido da largura da chapa de aço para fazer com que a vazão fique completamente uniforme. A variação de temperatura durante o resfriamento controlado pode, assim, causar um ligeiro empenamento, de modo que, preferivelmente, o segundo dispositivo para correção de forma 4 corrige ainda a chapa de aço 5 depois do resfriamento controlado do dispositivo de resfriamento acelerado 3. Um rolo nivelador capaz de realizar dobras repetidas é preferivelmente utilizado como o segundo dispositivo para correção de forma 4 para correção.

[044]Cada rolo desaguador 31 pode ter estrutura oca ou estrutura sólida. Tendo em vista minimizar a deflexão do rolo desaguador 31, uma estrutura sólida (rolo sólido) é mais preferível, uma vez que o rolo possui preferivelmente maior rigidez. A estrutura sólida pode também reduzir uma carga de prensagem adicional, tal como uma pressão hidráulica, usando o peso dos rolos desaguadores.

[045]Os bicos de resfriamento 32 não estão limitados a bicos em particular. Os exemplos utilizáveis incluem múltiplos bicos cilíndricos em jato, bicos de fenda, um bico pulverizador que pulveriza apenas água, tal como de pulverização simples, de pulverização para canto, de pulverização de cone cheio ou de pulverização oval, ou um bico de pulverização em névoa que mistura água e ar com a mesma forma.

[046]Os sistemas de controle de carga de prensagem 33 podem ser qualquer sistema que possa aplicar uma pressão predeterminada, tal como uma mola, uma pressão pneumática ou uma pressão hidráulica. Na presente invenção, é importante que os sistemas de controle de carga de prensagem 33 mantenham uma carga de prensagem tal que os rolos desaguadores 31 não se dobrem. Assim, é preferível um sistema de controle que possa manter uma força de prensagem predeterminada. No entanto, no caso de um sistema de mola, a quantidade de prensagem da mola altera-se de acordo com a forma da chapa de aço 5 e, assim, a carga de prensagem também se altera em grande medida. Portanto, no caso de um sistema de controle por mola, a chapa de aço precisa ter pequena inclinação (de preferência, menor que 1,0%) na correção de forma da chapa de aço com o primeiro dispositivo para correção de forma 2. Assim, é preferível um sistema de controle que utilize uma pressão hidráulica ou uma pressão pneumática com efeito promissor de uma carga de prensagem predeterminada.

[047]De preferência, a presente invenção é aplicada a uma chapa de aço com espessura da chapa inferior ou igual a 30 mm e/ou largura da chapa superior ou igual a 3000 mm, e é capaz de reduzir a ocorrência de defeito de forma atribuível à laminação.

Exemplo 1

[048]Chapas de aço foram produzidas pela instalação de fabricação ilustrada na Figura 1. Chapas de aço 5 com uma espessura da chapa de 25 mm e uma largura da chapa de 3500 mm foram produzidas pelo laminador a quente 1, então, tiveram suas formas corrigidas pelo primeiro dispositivo para correção de forma 2 para que tivessem uma inclinação predeterminada e foram transportadas para o dispositivo de resfriamento acelerado 3. A inclinação das chapas de aço 5 foi controlada ajustando as configurações de pressão para baixo do primeiro dispositivo para correção de forma 2. Conforme necessário, as chapas de aço 5 foram corrigidas pelo segundo dispositivo para correção de forma 4. Quando as chapas de aço 5 apresentaram distorção depois de corrigidas pelo segundo dispositivo para correção de forma 4, as chapas de aço 5 foram submetidas à nova correção pelo dispositivo de correção de laminação a frio.

[049]Como ilustrado na Figura 2, um exemplo utilizado como o dispositivo de resfriamento acelerado 3 inclui dez unidades dispostas no sentido do percurso das chapas de aço 5, cada unidade incluindo rolos desaguadores 31, bicos de resfriamento 32 dispostos entre os rolos desaguadores 31 e sistemas de controle de carga de prensagem 33. Os sistemas de controle de carga de prensagem 33 eram sistemas de pressão pneumática. Os rolos desaguadores 31 eram rolos ocos com comprimento do corpo de 6000 mm, diâmetro externo do rolo de 400 mm e diâmetro interno do rolo de 320 mm.

[050]Inicialmente, como uma primeira modalidade, a relação entre a inclinação das chapas de aço 5, a carga de prensagem P dos rolos desaguadores 31, a distribuição de temperatura das chapas resfriadas de aço e as formas subsequentes foram examinadas (Exemplos 1 e 2 e Exemplos comparativos 2 a 4).

[051]Depois do resfriamento controlado, do ponto de vista de verificação da variação de temperatura no sentido da largura da chapa de aço e de obter uma qualidade predeterminada, as chapas de aço com uma variação de temperatura dentro de 25 °C no sentido da largura da chapa de aço foram determinadas como aceitáveis. O material com uma variação de temperatura acima de 25 °C passou por nova correção com o dispositivo de correção de laminação a frio até um nível tal que satisfizesse as especificações predeterminadas para produção.

[052]A Tabela 1 mostra os resultados. Tabela 1 P = 37 x ((L-W) x W2/(D4-d4))-1.25 ... (1)

[053]Os Exemplos 1 a 2 são exemplos em que os rolos desaguadores 31 têm uma carga de prensagem de 10 toneladas, a qual é menor ou igual à carga de prensagem P (15,3 toneladas) expressa com a Fórmula (1) na presente invenção. Os Exemplos 1 e 2, respectivamente, têm uma inclinação de 0,75% e 1,5% e uma variação de temperatura no sentido da largura de 12 °C e 22 °C, as quais se situam dentro da faixa aceitável. Depois de corrigidas pelo segundo dispositivo para correção de forma 4, as chapas de aço permaneceram planas sem a necessidade de nova correção. No teste mecânico, a resistência à tração foi satisfatória sem variação. Quando os Exemplos 1 e 2 são comparados, a chapa de aço do Exemplo 1 com inclinação menor apresenta melhor variação de temperatura.

[054]Os Exemplos comparativos 2 a 4 são exemplos em que os rolos desaguadores 31 têm uma carga de prensagem de 30 toneladas, a qual é maior do que a carga de prensagem P (15,3 toneladas) expressa pela Fórmula (1) da presente invenção. Aqui, independentemente da inclinação das chapas de aço 5, ocorreu grande variação de temperatura (58 a 72 °C) no sentido da largura da chapa. Na observação durante o exame, uma grande quantidade de água acumulada foi observada sobre a chapa de aço, particularmente, no centro no sentido da largura. Isso provavelmente resulta de não se conseguir bloquear a água de resfriamento com os rolos desaguadores 31. A água acumulada é deixada no centro no sentido da largura, o que provavelmente causou a grande variação de temperatura. As chapas de aço dos Exemplos comparativos 2 a 4 apresentam grande distorção depois de corrigidas pelo segundo dispositivo para correção de forma 4, e necessitaram de nova correção com o dispositivo de correção de laminação a frio, o que ocasionou custos adicionais de fabricação. Além disso, testes mecânicos conduzidos nas chapas de aço dos Exemplos comparativos 2 a 4 revelaram grande variação na resistência à tração.

[055]Subsequentemente, como uma segunda modalidade, a relação entre a largura da chapa das chapas de aço, a carga de prensagem dos rolos desaguadores 31, a distribuição de temperatura das chapas resfriadas de aço e as formas subsequentes foi examinada para as chapas de aço 5 antes de passarem pelo resfriamento acelerado, sendo as chapas de aço 5 aplainadas pelo primeiro dispositivo para correção de forma 2 para terem uma inclinação de 0,75% e, a seguir, submetidas ao resfriamento controlado com o dispositivo de resfriamento acelerado 3 (Exemplos 3 e 4 e Exemplos comparativos 5 e 6).

[056]O exame foi conduzido para chapas de aço com espessura da chapa de 30 mm e largura da chapa de 2000 mm e 5000 mm. Tal qual na primeira modalidade, chapas de aço com variação de temperatura na transversal dentro de 25 °C no sentido da largura da chapa foram consideradas aceitáveis. Tal qual na primeira modalidade, o material com uma variação de temperatura acima de 25 °C passou por nova correção pelo dispositivo de correção de laminação a frio.

[057]A Tabela 2 mostra os resultados. Tabela 2 P = 37 x ((L-W) x W2/(D4-d4))-1.25 ... (1)

[058]O Exemplo 3 é o exemplo em que o rolo desaguador 31 tem uma carga de prensagem de 30 toneladas, a qual é menor do que a carga de prensagem P (34,5 toneladas) expressa pela Fórmula (1) da presente invenção. O Exemplo 3 apresenta uma variação de temperatura no sentido da largura de 18 °C, a qual é pequena e se situa dentro do nível aceitável, sem a necessidade de correção pelo segundo dispositivo para correção de forma 4. Na observação durante o exame, o Exemplo 3 não ocasionou água acumulada. Por outro lado, o Exemplo comparativo 5 é um exemplo em que os rolos desaguadores têm a mesma largura que o Exemplo 3 e uma carga de prensagem de 50 toneladas, a qual é maior do que a carga de prensagem P (34,5 toneladas) expressa pela Fórmula (1) da presente invenção. No Exemplo comparativo 5, ocorreu grande variação de temperatura (100 °C) no sentido da largura da chapa. Uma grande quantidade de água acumulada foi observada sobre a chapa de aço, particularmente, no centro no sentido da largura. Isso provavelmente resulta de não se conseguir bloquear a água de resfriamento com os rolos desaguadores 31. Tal qual nos exemplos comparativos descritos acima, a chapa de aço do Exemplo comparativo 5 apresentou grande distorção depois de corrigida pelo segundo dispositivo para correção de forma 4, e necessitou de nova correção com o dispositivo de correção de laminação a frio, o que ocasionou custos adicionais de fabricação. Além do mais, testes mecânicos revelaram grande variação na resistência à tração.

[059]O Exemplo 4 é o exemplo em que os rolos desaguadores 31 têm uma carga de prensagem de 15 toneladas, a qual é menor do que a carga de prensagem P (19,7 toneladas) expressa pela Fórmula (1) da presente invenção. O Exemplo 4 apresentou uma variação de temperatura no sentido da largura de 10 °C, a qual é preferível, e também manteve a forma plana depois de ser corrigida pelo segundo dispositivo para correção de forma 4. Por outro lado, no Exemplo comparativo 6, a variação de temperatura foi 100 °C e ocorreu um grande super-resfriamento. No Exemplo comparativo 6, uma grande quantidade de água acumulada foi observada sobre a chapa de aço, particularmente, no centro no sentido da largura. Isso provavelmente resulta de não se conseguir bloquear a água de resfriamento com os rolos desaguadores 31. Tal qual nos exemplos comparativos descritos acima, a chapa de aço do Exemplo comparativo 6 apresentou grande distorção depois de corrigida pelo segundo dispositivo para correção de forma 4, e necessitou de nova re-correção com o dispositivo de correção de laminação a frio, o que ocasionou custos adicionais de fabricação. Além disso, testes mecânicos revelaram grande variação na resistência à tração. [060]O exame acima revela que, restringir a chapa de aço com uma carga de prensagem predeterminada com os rolos desaguadores, simultaneamente com o aplainamento da chapa de aço permite uniformizar a distribuição de temperatura da chapa de aço e obter uma chapa de aço altamente plana, e que alterar a carga de prensagem conforme apropriado de acordo com a largura da chapa permite uniformizar a distribuição de temperatura da chapa de aço e fabricar uma chapa de aço altamente plana. Lista de sinais de referência 1. laminador a quente 2. primeiro dispositivo para correção de forma 3. dispositivo de resfriamento acelerado 31. rolo desaguador 32. bico de resfriamento 33. sistema de controle de carga de prensagem 34. segundo dispositivo para correção de forma 35. chapa de aço W. largura da chapa L. comprimento do corpo do rolo P. carga de prensagem δ. altura da onda p. pulso (pitch) da onda

Claims (8)

1. Instalação de fabricação de chapas de aço, compreendendo: um laminador a quente (1), um primeiro dispositivo para correção de forma (2), e um dispositivo de resfriamento acelerado (3) dispostos nessa ordem, em que o dispositivo de resfriamento acelerado (3) inclui rolos desaguadores (31) que restringem uma chapa de aço (5) por cima e por baixo, e um sistema de controle (33) que controla uma carga de prensagem P exercida para restringir a chapa de aço (5), CARACTERIZADA pelo fato de que a carga de prensagem P satisfaz a fórmula (1), abaixo: P ≤ 37x((L-W)xW2/(D4 -d4))-1.25 ... (1), onde P indica uma carga de prensagem (ton), L indica um comprimento do corpo do rolo (mm), W indica uma largura da chapa (mm), D indica um diâmetro externo do rolo (mm), e d indica um diâmetro interno do rolo (mm).

2. Instalação de fabricação de chapas de aço, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que um segundo dispositivo para correção de forma (4) está disposto subsequentemente ao dispositivo de resfriamento acelerado (3).

3. Instalação de fabricação de chapas de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro dispositivo para correção de forma (2) e/ou o segundo dispositivo para correção de forma (4) são/é rolos niveladores/um rolo nivelador.

4. Instalação de fabricação de chapas de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro dispositivo para correção de forma (2) corrige uma inclinação da chapa de aço (5) para abaixo de 2,0%.

5. Método para fabricação de uma chapa de aço, compreendendo: utilizar uma instalação de fabricação com um laminador a quente (1), um primeiro dispositivo para correção de forma (2) e um dispositivo de resfriamento acelerado (3) arranjados nessa ordem; e laminar uma chapa de aço (5) com o laminador a quente (1), a seguir, corrigir uma forma da chapa de aço (5) com o primeiro dispositivo para correção de forma (2) e, então, resfriar a chapa de aço (5) com o dispositivo de resfriamento acelerado (3) enquanto restringindo a chapa de aço (5) por cima e por baixo com rolos desaguadores (31) em uma carga de prensagem P predeterminada, CARACTERIZADO pelo fato de que a carga de prensagem P satisfaz a fórmula (1), abaixo: P < 37x((L-W)xW2/(D4-d4))-1.25 ... (1), onde P indica uma carga de prensagem (ton), L indica um comprimento do corpo do rolo (mm), W indica uma largura da chapa (mm), D indica um diâmetro externo do rolo (mm) e d indica um diâmetro interno do rolo (mm).

6. Método para fabricação de uma chapa de aço de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que um segundo dispositivo para correção de forma (4) está disposto subsequentemente ao dispositivo de resfriamento acelerado (3), e a forma da chapa de aço (5) é corrigida ainda pelo segundo dispositivo para correção de forma (4).

7. Método para fabricação de uma chapa de aço, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro dispositivo para correção de forma (2) e/ou o segundo dispositivo para correção de forma (4) são/é rolos niveladores/um rolo nivelador.

8. Método para fabricação de uma chapa de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro dispositivo para correção de forma (2) corrige uma inclinação da chapa de aço para abaixo de 2,0%.