BRPI0415599B1 - método para laminar um tarugo soldado contínuo - Google Patents

Abstract

"método para laminar um tarugo soldado contínuo". é revelado um método de laminação de um tarugo soldado contínuo que tem juntas de solda em sucessivos locais ao longo do tarugo e em que o tarugo soldado contínuo avança através de pares de cilindros de sucessivas cadeiras de cilindro. as condições de laminação em dois sucessivas cadeiras são ajustadas de maneira tal que, quando uma junta soldada estiver entre duas cadeiras, compressão seja produzida na junta soldada, causando um aumento da área seccional transversal na junta soldada. a condição de laminação envolve sobrepor um aumento na velocidade do cilindro na cadeira de cilindro a montante, comparada com a cadeira de cilindro a jusante, com base em informação de rastreamento da junta soldada.

Description

“MÉTODO PARA LAMINAR UM TARUGO SOLDADO CONTÍNUO” A invenção diz respeito a um método de controlar a laminação de um tarugo soldado contínuo que tem juntas de solda em sucessivos locais ao longo do tarugo. O controle e operação de moagem tradicional tem sido aceito para laminação de tarugos simples, mas, com o advento da nova tecnologia de tarugos soldados continuamente, estratégias de controle e operações têm sido reconsideradas para se obterem os benefícios completos do processo. Esses benefícios incluem maior rendimento e produtividade, menos ondulações no bobinamento e tolerâncias mais consistentes. Entretanto, o processo de solda aumenta a temperatura da junta acima do resto do tarugo e produz uma pequena região que é mais macia e menos resistente às forças de laminação. Esta alta temperatura pode produzir mudança dimensional excessiva na junta soldada fora da tolerância especificada para o produto, e é inaceitável. O comportamento do material laminado em um passe nos cilindros na laminação a quente é governado por muitos fatores. O mais variável desses fatores é a temperatura do material. Material com maior temperatura tem uma tendência de se alongar mais durante a laminação, enquanto que material mais frio alarga mais. A mudança no alongamento e no alargamento resulta em uma variação na velocidade de saída do produto.

Em cilindros de laminação contínua, o. material pode estar presente em muitos pares de cilindros ao mesmo tempo, e as velocidades relativas dos pares de cilindros têm que ser balanceadas para evitar tanto o acúmulo de material entre as cadeiras dos pares de cilindros como a tração no material.

Nas assim chamadas cadeiras de desbaste, o controle automático da tração é ajustado somente nas condições na cabeça do tarugo. Qualquer desvio de temperatura entre a cabeça do tarugo e o restante do tarugo resultará em um ajuste incorreto de velocidade. Uma cabeça fria pode resultar em um acúmulo de material entre as cadeiras, e uma cabeça quente na tração no material. O acúmulo de material entre cadeiras é uma condição instável e perigosa, e os operadores normalmente ajustam as velocidades relativas para evitar esta condição, e assim realizam a laminação com tração nas cadeiras de desbaste, É esta tração a causa da mudança dimensional na junta soldada. O controle pode ser aplicado continuamente para material de pequena seção transversal pelo uso de acumuladores entre cadeiras nas cadeiras intermediárias e de acabamento. Acumuladores entre cadeiras controlam as velocidades relativas dos cilindros nas cadeiras medindo o deslocamento de um laço de material formado entre cadeiras adjacentes. O laço ascendente aumenta a velocidade diferencial, e um laço descendente diminui o diferencial ajustando a cadeira a montante. O efeito transiente da junta soldada é aumentar rapidamente a altura do laço, mas somente depois que a solda tiver passado pela cadeira. O controle de velocidade é então aplicado na parte errada do material. É um objetivo desta invenção fornecer um método para eliminar a tração na parte soldada do material e, além disso, induzir compressão no tarugo para corrigir a variação dimensional criada a montante e a jusante das cadeiras.

De acordo com a invenção, as velocidades dos cilindros nas cadeiras de cilindro são ajustadas em resposta à presença de uma junta soldada no tarugo para produzir compressão no tarugo na junta soldada a jusante dos cilindros e a montante da cadeira a jusante seguinte para produzir compressão no tarugo na junta soldada e o acúmulo de material nela. O método da invenção supervisiona a solda através das cadeiras de desbaste e aplica controle de compressão do material em níveis variáveis em períodos de tempo para adequar as condições do material e da solda, e o desempenho é rastreado a jusante usando instrumentos de medição adequados. A invenção pode também ser aplicada a outras perturbações transientes detectáveis no material laminado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS DOS DESENHOS A figura 1 ilustra diagramaticamente o aparelho para laminação de um tarugo em sucessivas cadeiras de um laminador. A figura 2A é uma ilustração diagramática da laminação de um tarugo com uma junta soldada entre sucessivos cadeiras de acordo com a tecnologia conhecida. A figura 2B é similar à figura 2A, mostrando o efeito do método da invenção.

Referindo-se à figura 1 do desenho, percebe-se que um cilindro de laminação 1 com uma sucessão de cadeiras 2 para laminar um tarugo B. Cada uma das cadeiras 2 inclui cilindros 3 que agem no tarugo para produzir um produto laminado acabado. A velocidade dos cilindros 3 em cada cadeira é controlada por um respectivo dispositivo de controle de velocidade 4 sob o controle de um computador 5.

De acordo com a invenção, o tarugo é um tarugo soldado contínuo e as soldas no tarugo são supervisionadas por meio da informação suprida de um sensor 6 associado com uma máquina de solda (não mostrada) que produz as soldas. Um dispositivo de ajuste de rastreamento 7 é conectado 7e exibido em um monitor 8, e a informação de tamanho é alimentada no computador 5.

Sistemas de controle de laminador existentes usam um método de realimentação de controle para ajustar as velocidades do laminador para corrigir erros medidos em variáveis que refletem o grau de tração ou de desigualdades entre velocidades das cadeiras. As medições são feitas depois que o processo de laminação e os ajustes forem aplicados em todo o material seguinte. A deíecção de erros é feita no material depois de o material passar pela cadeira a uma distância entre a metade e a distância total até a cadeira a jusante seguinte. Qualquer erro transiente em menos da metade da distância entre cadeiras não será corrigido e pode induzir mudanças de velocidade adversas no material seguinte. O sistema de controle de cilindro de laminação existente não pode responder ao novo processo de solda do tarugo no qual pontos quentes de duração de 1 1/2 segundo são desenvolvidos.

Foi previsto que a identificação e rastreamento de um erro transiente conhecido na cadeira de cilindro permite que seja feito o ajuste adequado para corrigir o erro transiente sozinho, sem ao mesmo tempo perturbar o restante do material laminado.

Medições mostram que o erro transiente induzido pela alta temperatura na solda foi consistente para cada configuração de laminação e o erro dimensional ficou evidente desde as cadeiras de desbaste seguindo no processo de laminação até o produto acabado. A invenção é baseada na aplicação de compressão ao material durante a laminação para aliviar tração que causa o menor tamanho e para induzir aumento de tamanho da compressão para levar o material superdimensionado para as cadeiras a jusante. A figura 2A mostra um arranjo típico de acordo com a tecnologia anterior quando um tarugo 10 avança entre as cadeiras 11 e 12 e quando os tarugos tiverem uma junta soldada 13.

Em condições normais de controle de velocidade, por causa da maior temperatura na junta soldada 13, a tração produzida no tarugo entre as cadeiras 11 e 12 produzirá um estrangulamento ou menor tamanho do tarugo na junta soldada 13. Isto leva a mudanças dimensionais no tarugo e na junta soldada depois da laminação, que ficam fora da tolerância especificada para o produto e toma o produto inaceitável.

Refenndo-se à figura 2B, os cilindros 20 e 21 das cadeiras 11 e 12 são regulados pelo computador 5 para sobrepor uma mudança de velocidade nos cilindros a fim de produzir uma compressão no tarugo na zona entre as cadeiras 11 e 12 e produzir assim um acúmulo de material na junta soldada 13. Com a sobreposição do controle de velocidade nos cilindros, não somente a tração na junta soldada é removida, mas, adicionalmente, o aumento na dimensão na junta soldada prepara o material para a laminação subseqüente nas cadeiras a jusante. A rigidez do tarugo entre cadeiras diminui à medida que a laminação do tarugo prossegue e, portanto, a mudança principal no ajuste de velocidade dos cilindros ocorre na extremidade de entrada do laminador no estágio de desbaste. O controle de velocidade diminui ao longo do deslocamento do tarugo até que não seja mais prático na extremidade a jusante.

Acumuladores entre cadeiras convencionais que controlam a velocidade da extremidade a jusante respondem ao aumento de velocidade por causa da passagem da solda pela desacelerando a cadeira depois de a solda ter passado. Com o congelamento do controle durante o período da passagem da junta soldada, este ajuste desnecessário é eliminado, e as dimensões depois da junta são estabilizadas, reduzindo-se também ao mesmo tempo desgaste mecânico nos componentes de acionamento. O princípio de alimentação direta da temperatura pode ser aplicado a outros desvios em um produto que podem ser detectados e corrigidos pelas mudanças de velocidade nas cadeiras de cilindro. O método pode ser aplicado para corrigir variações dimensionais que surgem de aquecimento desigual em um fomo modificando a velocidade da cadeira a partir da temperatura medida a montante da cadeira. A invenção pode também ser empregada para controlar variação dimensional que surge das marcas dos trilhos de apoio da placa de um fomo de viga móvel.

Em um processo de laminação típico de tarugos com juntas soldadas, os tarugos passam por diversas cadeiras de cilindro no laminador. O computador regula a velocidade dos cilindros nas cadeiras de acordo com o tamanho do tarugo na entrada do estágio de laminação e o tamanho desejado no final do estágio de laminação. Quando uma junta soldada é detectada no tarugo com base na informação de rastreamento na máquina de solda, esta informação é suprida ao computador, que regula a velocidade dos cilindros. O computador ajusta a velocidade do cilindro nas várias cadeiras para produzir compressão no tarugo nas juntas de solda a fim de compensar qualquer estrangulamento na junta soldada por causa da tração na junta soldada enquanto a junta soldada está ainda a uma temperatura elevada. Em virtude de as juntas de solda estarem na sua temperatura mais alta quando elas deixam a máquina de solda e a rigidez da seção estar mais alta quando entram no estágio de desbaste da laminação, o aumento de velocidade dos cilindros será maior nas cadeiras do estágio de desbaste e o aumento de velocidade diminui gradualmente à medida que a laminação progride a jusante e o diferencial de temperatura entre as juntas soldadas e o resto do tarugo diminui. A título de exemplo, um tarugo com uma seção de 125 mm quadrados é introduzido em um laminador que tem 15 estágios em que o tamanho do tarugo é reduzido para produzir uma barra laminada de um diâmetro de 25 mm. A temperatura do tarugo na entrada no laminador é 1,000°C e o tarugo é suprido a uma velocidade de 0,2 metros/minuto. O tarugo tem juntas de solda espaçadas a uma distância de cerca de 12 metros e é um tarugo soldado contínuo. As juntas soldadas estão a uma temperatura de 200°C acima do resto do tarugo. A fim de compensar o aumento de temperatura nas juntas soldadas, a velocidade dos cilindros nas cadeiras do laminador é aumentada a fim de produzir uma barra laminada uniforme. O aumento de velocidade é máximo nas primeiras cadeiras de desbaste do laminador e diminuiu gradualmente à medida que a rigidez da seção diminui. O aumento de velocidade está mostrado na tabela 1 a seguir em função da posição da cadeira do laminador.

Exemplo de Aumento de Velocidade (incluindo concessão às cadeiras a montante) _____________________________________Jurugo de 125 x 125 mm x 12 metros______________________________________ 0 efeito dos ajustes de velocidade podem ser refinados ainda mais aplicando-se o aumento de velocidade para variar as posições das soldas e os períodos de tempo entre cadeiras. O aumento de velocidade para compensar o diferencial de temperatura entre as juntas soldadas e o resto do tarugo é defasado entre a 7o e a 8o cadeiras.

Em decorrência disto, o tarugo laminado terá um tamanho substancialmente uniforme e propriedades uniformes nas juntas de solda do tamgo laminado.

Ficam agora óbvias aos versados na técnica muitas modificações e variações do aparelho apresentado. Essas modificações e variações não fogem do escopo da invenção na forma definida pelas reivindicações seguintes.

Claims (11)

1. Método para laminar um tarugo soldado continuo (B) que tem juntas de solda (13) em sucessivos locais ao longo do tarugo, e em que o tarugo soldado contínuo avança através de pares de cilindros (20, 21) de sucessivas cadeiras de cilindro, caracterizado pelo fato de que compreende: ajustar as condições de laminação em duas cadeiras sucessivas (n, n+1) depois de uma junta soldada (13) de um tarugo soldado contínuo (B) ter passado por uma cadeira (n) e estar entre duas cadeiras (n, n+1) para produzir compressão na dita junta soldada (13) e um aumento na área seccional transversal na dita junta soldada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as condições de laminação são ajustadas aumentando a velocidade do par de cilindros (20, 21) do dito uma cadeira (n).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende controlar a velocidade de cada cadeira de cilindro por um respectivo controlador de velocidade (4) e conectar todos os ditos controladores de velocidade a um computador de controle (5) para regular a velocidade do cilindro nas cadeiras.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o computador de controle (5) recebe informação de rastreamento de soldas de um dispositivo de solda e gera saída para controle da velocidade do cilindro com base no rastreamento das soldas.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende exibir o tamanho do tarugo (8) e suprir o tamanho do tarugo ao computador de controle.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende aumentar a velocidade do par de cilindros da outra (n+1) das duas cadeiras em uma quantidade inferior ao aumento de velocidade da dita uma cadeira (n).

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a maior velocidade nas cadeiras de cilindro diminui à medida que o tarugo avança através das cadeiras de cilindro a jusante.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: ajustar a velocidade dos cilindros (20, 21) em uma cadeira de cilindro em resposta à presença de uma junta de solda (13) no tarugo para produzir compressão no tarugo na junta de solda (13) a jusante da cadeira de cilindro (n) e a montante da cadeira de cilindro a jusante seguinte (n+1), produzindo assim um acúmulo de material na dita junta soldada entre as cadeiras.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende controlar a velocidade dos cilindros nas cadeiras de cilindro por meio de um computador de controle (5), e suprir informação ao dito computador considerando a localização das juntas de solda e efetuar o ajuste da velocidade dos cilindros em uma cadeira de cilindro quando uma junta soldada estiver a jusante de uma cadeira e a montante da cadeira sucessiva próximo.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que, na ausência de uma junta soldada, o computador regula a velocidade dos cilindros para produzir um tarugo laminado e, quando uma junta soldada for detectada, o computador causa aumento da velocidade dos cilindros na cadeira a montante da junta soldada para produzir compressão na junta soldada antes de a junta soldada atingir a cadeira de cilindro a jusante próxima (n+1).

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a presença de uma junta de solda é detectada com base em informação de rastreamento (6) de uma máquina de solda, e em que o aumento da velocidade dos cilindros é diminuída em cadeiras de cilindro a jusante e eventualmente é defasado.