BRPI0417703B1 - Combined operating modes and types of frameworks on cold tandem laminators - Google Patents

Description

MODOS OPERACIONAIS COMBINADOS E TIPOS DE ARMAÇÕES EM LAMINADORES TANDEM A FRIO A invenção refere-se a um processo para modos operacionais combinados de armações de cilindros individuais em um laminador tandem a frio, abrangendo respectivamente um par de cilindros de trabalho e cilindros de apoio em armações de 4 cilindros e, adicionalmente, um par de cilindros intermediários em armações de 6 cilindros, sendo que ao menos os cilindros de trabalho e os cilindros intermediários cooperam com dispositivos para deslocamento axial.

No passado tem havido um aumento constante nos requisitos de qualidade a tira laminada a frio relativamente a tolerâncias de espessura, espessuras finais alcançáveis, perfil de tira, nivelamento de tira, superfícies, etc.. A pluralidade de produtos no mercado para chapas laminadas a frio conduz, além disso, a um espectro de produtos sempre mais variado no tocante às propriedades de material e às dimensões geométricas. Devido a essa evolução cresce cada vez mais o desejo de concepções de instalações mais flexíveis e modalidades operacionais em laminadores tandem a frio - com ótima adaptação ao produto final a ser laminado. A concepção clássica de instalação de um laminador tandem a frio consiste no enfileiramento de várias armações de 4 cilindros. 0 numero das armações necessárias e determinado normativamente pela tiragem total bem como pela espessura final a ser alcançada. Além das concepções básicas com sistemas flexíveis e abaulamentos fixos de cilindros como elementos de ajuste influenciando o espaço entre cilindros, existem essencialmente três outras concepções de armação, que ou por deslocamento ou por pivotamento dos cilindros de trabalho influenciam o espaço entre cilindros com base em distintos princípios ativos.

Estas são: tecnologia do deslocamento orientado por aresta de tira tecnologia CVC/CVCplus tecnologia PC (pivotamento dos cilindros de trabalho Per Cross) Devido a distintos critérios tecnológicos pode ser conveniente divergir da clássica concepção de instalação (consistindo exclusivamente em armações de 4 cilindros) e executar armações individuais como armações de 6 cilindros. A obtenção de uma espessura final desejada bem como a realização de determinadas distribuições de tiragem (configuração de plano de sangria), especialmente com materiais mais altamente resistentes, são normativamente influenciadas pelo diâmetro de cilindro de trabalho. Com diâmetro de cilindro de trabalho decrescente, reduz-se a requerida força de laminador por um comportamento de aplainamento mais favorável. A redução de diâmetro tem limites tanto pela transmissão dos torques como também no que concerne à flexão dos cilindros. Não bastando as seções transversais de espiga para transmissão dos momentos de acionamento, então os cilindros de trabalho podem ser acionados pelo cilindro vizinho mediante travamento devido à fricção. No caso de uma armação de 4 cilindros, todavia, são requeridos elementos de acionamento pesados (motor, engrenagem de pinhão de dentes angulares, fusos) para realização de um acionamento de cilindro de apoio, o que encarece a instalação. É aqui conveniente executar armações individuais como armações de 6 cilindros (em geral as dianteiras) com acionamento de cilindro intermediário.

Para o nivelamento da tira, além da flexão vertical, reveste um papel significativo também a flexão horizontal dos cilindros de trabalho e de cilindros intermediários. Pelo deslocamento horizontal dos cilindros de trabalho/intermediários do plano central da armação ocorre um apoio do conjunto de cilindros, que leva â redução essencial da flexão horizontal.

Uma influência adicional da operação de laminação com relação ao nivelamento e ao espaço entre cilindros reside em um pivotamento dos cilindros de trabalho, sendo que, como descrito na JP 57 190 704 A para armações de 4 cilindros, os cilindros de trabalho/intermediários são simultaneamente pivotados em torno de um ponto de rotação comum no meio axial dos cilindros paralelamente ao plano da tira uns contra os outros respectivamente na mesma medida.

Além disso, a armação de 6 cilindros na flexão de cilindros intermediários dispõe de um elemento de ajuste rápido, adicional. Em combinação com a flexão de cilindros de trabalho, a armação de 6 cilindros possui dois elementos de ajuste independentes na ação sobre o espaço entre cilindros. Na primeira armação, portanto, é garantida uma rápida adaptação do espaço entre os cilindros ao perfil de tira de entrada para evitar defeitos de nivelamento. Na última armação, ambos os elementos de ajuste podem ser efetivamente empregados na regulagem do nivelamento.

Um outro critério para a qualidade do produto final é a constituição de superfície da tira em saída. Mediante cilindros texturizados (tornados ásperos) e cromados pode ser especificamente pré-ajustada a superfície da tira. Para evitar marcações no produto final devido ao deslocamento de arestas de desgaste ou sotnbreamentos na superfície da tira pela ocorrência de diferenças de velocidade relativa pela largura da tira em saída, é conveniente executar a última armação de um laminador tandem a frio como armação de 6 cilindros. Os cilindros de trabalho são cilíndricos ou providos de um ligeiro abaulamento. Não são deslocados no processo de laminação.

Quanto aos princípios ativos anteriormente descritos, trata-se de concepções de armação separadas, pois são requeridas distintas geometrias de cilindro. Na tecnologia CVC clássica, como descrita na EP 0 049 798 Bl, os comprimentos de superfície dos cilindros deslocáveis sempre são maiores do que dos cilindros não deslocados, fixos, pelo curso de deslocamento axial. Consegue-se assim que o cilindro deslocável não possa ser deslocado com sua aresta de superfície sob as superfícies dos cilindros fixos. São assim evitadas marcações/avarias de superfície. Os cilindros de trabalho são em geral apoiados nos cilindros intermediários ou de apoio por todo o seu comprimento. A força de laminação exercida pelos cilindros de apoio é assim transmitida a todo o comprimento dos cilindros de trabalho. Isso tem por conseqüência o fato de que as extremidades dos cilindros de trabalho lateralmente salientes do material de laminação e portanto não participantes da operação de laminação são flexionadas na direção do material de laminação pela força de laminação a elas aplicada. Dessa flexão prejudicial dos cilindros de trabalho resulta uma flexão dos segmentos centrais dos cilindros. Ela produz uma laminação demasiado pouca da região central da tira e uma forte laminação das arestas da tira. Esses efeitos se manifestam especialmente sob condições de laminação variáveis quando da operação bem como quando da laminação de tiras de distintas larguras.

Frente a isso, na tecnologia do deslocamento orientado à aresta da tira, como descrita na DE 22 06 912 C3, no conjunto total de cilindros são empregados cilindros com igual comprimento de superfície. Os cilindros deslocãveis são então unilateralmente correspondentemente configurados geometricamente na região de aresta da superfície e providos de uma secção traseira para redução de picos de carga que ocorram localmente. 0 princípio ativo se baseia no deslocamento posterior, orientado a aresta de tira, da aresta de superfície, quer à frente, sobre a ou mesmo até atrás da aresta da tira. Especialmente com armações de 6 cilindros, o deslocamento do cilindro intermediário sob o cilindro de apoio leva a uma influência específica da eficácia da flexão positiva dos cilindros de trabalho. Todavia, nesse processo, o deslocamento axial dos cilindros tem uma influência negativa sobre a distribuição de carga nas respectivas juntas de contato. Com largura de tira se reduzindo, aumenta acentuadamente o máximo pico de carga que ocorre da distribuição de força de contato.

Na carta-patente DE 36 24 241 C2 (processo para operação de um trem de laminação para produção de uma tira laminada) ambos os processos são combinados entre si. O objetivo é compensar a desvantajosa flexão dos cilindros de trabalho sob força de lamínação por todo o espectro de largura da tira e, mediante encurtamento dos trajetos de deslocamento, aumentar a eficácia dos sistemas de flexão de cilindro, sem que a operação de lamínação contínua precise ser interrompida. Esse objetivo é alcançado pelo deslocamento, orientado a aresta de tira, de cilindros intermediários ou de trabalho com uma secção traseira CVC aplicada. As arestas de superfície dos cilindros CVC são então posicionadas na região da aresta da tira. Como no caso da tecnologia do deslocamento orientado a aresta da tira, o conjunto de cilindros consiste em cilindros de igual comprimento de superfície.

Visando à economicidade, há empenho no sentido de se executar iguais tanto quanto possível todas as armações, para redução dos custos de manutenção e peças sobressalentes. No passado, laminadores tandem a frio eram portanto executados no layout de instalação clássico ou totalmente nas tecnologias descritas.

Constitui objetivo da invenção, a execução dessas tecnologias/modos operacionais por uma concepção de armação com conjunto de cilindros geometricamente igual, que não esteja restrita a uma armação de 6 cilindros, nem aos cilindros intermediários. 0 objetivo colocado é alcançado, em termos de processo, pelas características da reivindicação 1 por um emprego combinado das seguintes tecnologias dentro da lamínação tandem a frio com várias armações: • Emprego da tecnologia CVC/CVCplus com contornos de cilindro CVC de ordem superior, sendo que cada cilindro de trabalho/intermediário possui uma superfície alongada pelo curso de deslocamento; • Emprego da tecnologia Per Cross (PC), sendo que cada cilindro de trabalho/intermediário pode ser pivotado paralelamente ao plano da tira; • Emprego do deslocamento, orientado a aresta de tira, dos cilindros de trabalho/intermediários, sendo que cada cilindro de trabalho/intermediário possui uma superfície alongada pelo curso de deslocamento com uma secção cilíndrica ou abaulada e são deslocados entre si relativamente à posição de deslocamento neutra no meio da armação simetricamente respectivamente na mesma medida na direção de seu eixo de rotação, Uma instalação para execução do processo está caracterizada pelas características da reivindicação 5.

Como base para a concepção de armação é empregada a configuração de cilindro da tecnologia CVC/CVCplus para uma armação de 6 cilindro ou de 4 cilindros. 0 cilindro intermediário ou de trabalho deslocável possui uma superfície mais longa pelo curso de deslocamento CVC, que para a posição de deslocamento neutra se encontra simetricamente no meio da armação. 0 cilindro de trabalho/intermediário com superfície mais longa e simétrica é empregado durante o deslocamento orientado a aresta de tira com um secção traseira quer cilíndrica ou abaulada. Mediante execução apropriada de uma secção traseira na região da aresta de superfície em combinação com secção traseira de cilindro sobreposta e otimização da posição de deslocamento axial em função da largura da tira, o comportamento de deformação do conjunto de cilindro e a eficácia da flexão positiva dos cilindros de trabalho (armação de 6 cilindros) podem ser especificamente influenciados e o espaço entre cilindros otimamente ajustado.

Além disso, mediante otimização da posição de deslocamento dos cilindros de trabalho/intermediários, regiões de superfície dentro do conjunto de cilindros são especificamente excluídas do fluxo de força. Deformações disso resultantes, de efeito negativo, são reduzidas, pois há uma aproximação do "principio da armação ideal". Todavia, aumentam as distribuições de carga que ocorrem nas respectivas juntas de contato devido aos reduzidos comprimentos de contato.

As concepções de armação descritas são de tal maneira modificadas de acordo com a invenção que o espaço entre cilindros é influenciado pelo deslocamento ou pelo pívotamento do cilindro de trabalho/intermediário. Uma armação de 6 cilindros em todo caso é obrigatoriamente necessária, quando deva ser implementado na armação um elemento de ajuste adicional, influenciando o "Edge Drop" da tira. Para tanto são necessários dois sistemas de deslocamento independentes entre si para perfil e nivelamento. 0 layout de instalação é normativamente determinado por esses critérios. Em função dos requisitos apresentados ao processo de larainação, a oferta de configurações de instalação dos lamínadores tandem a frio, consistindo em armações de 4 cilindros, vai desde instalações combinadas, consistindo em armações de 4/6-cilindros, até laminadores tandem a frio, que consistem exclusivamente em armações de 6 cilindros. A modalidade operacional básica para realização de uma estratégia de deslocamento orientada a aresta de tira exclusivamente dos cilindros intermediários e exclusivamente em uma armação de 6 cilindros com emprego de um conjunto de cilindros geometricamente igual está minuciosamente descrita na DE 100 37 004 Al.

Outras vantagens, detalhes e características da invenção se depreendem das explicações a seguir de alguns exemplos de execução esquematicamente representados nas figuras do desenho. Para maior clareza, cilindros iguais são providos de iguais números de referência.

Mostram: Figura 1 - a geometria do cilindro intermediário sem lapidação de cilindro em uma armação de 6 cilindros, Figura 2 - a geometria do cilindro de trabalho sem secção traseira de cilindro em uma armação de 4 cilindros, Figura 3 - a secção traseira unilateral na região da aresta de superfície de um cilindro de trabalho/intermediário, Figura 4 - concepção de armação com superfície de cilindro intermediário prolongada, Figura 5 - concepção de armação com superfície de cilindro de trabalho prolongada, Figuras 6a-6c - posicionamento da secção traseira do cilindro intermediário, Figuras 7a-7c - posicionamento da secção traseira do cilindro de trabalho.

Nas figuras 1 e 2 está representada a geometria do cilindro intermediãrio/de trabalho 11, 10 sem secção de cilindro. Na figura 1, o cilindro intermediário 11 deslocável, provido de uma superfície prolongada, se encontra entre o cilindro de trabalho 10 e o cilindro de apoio 12 em posição de deslocamento neutra szw = 0 simetricamente no meio de armação Y-Y. Na figura 2, o cilindro de trabalho 10 possui uma superfície prolongada. Também se encontra em posição de deslocamento neutra saw = 0 simetricamente no meio de armação Y-Y.

Na figura 3 estão esquematicamente representados o aspecto e a disposição geométrica de uma secção traseira unilateral d na região da aresta de superfície de um cilindro de trabalho/intermediário 10, 11. Na DE 100 37 004 Al está jã descrita minuciosamente uma seção traseira unilateral, como aqui empregada, e representada em uma figura do desenho. 0 comprimento 1 da seção traseira unilateral d na região da aresta de superfície do cilindro de trabalho/intermediário 10, 11 se divide em duas regiões a e b posicionadas contíguas. Na primeira região interior a, começando no ponto d0, a seção traseira d segue a equação circular (1 - x)2 + y2 = R2 com R para o raio do cilindro. Para a região a resulta então um valor d(x) da seção traseira d de: região Sendo alcançada mínima redução de diâmetro 2d necessária, predeterminada em função das condições marginais exteriores (força de laminação e deformação de cilindro disso resultante), a secção traseira d se estende então linearmente até â aresta de superfície, do que resulta para a região b região b: = 1-a => d = d(x) = const. A transição entre região a e b pode ser executada com ou sem transição continuamente diferenciável. Além disso, essa transição da seção traseira pode também ser realizada com uma retirada sequencial da medida d resultante do nivelamento segundo uma tabela previamente determinada. A secção traseira d ê então, por exemplo na região de transição, mais plano do que um raio e no final muito mais inclinado. Por motivos de técnica de secção, a transição para a parte cilíndrica deve ser realizada através de um salto correspondentemente maior na transição entre a e b (cerca de 2d). A redução de diâmetro 2d pela seção traseira é de tal maneira determinada que em uma armação de 6 cilindros o cilindro de trabalho 10 pode flexionar livremente pela seção traseira d do cilindro intermediário 11, sem que se deva recear contato na região b. Na armação de 4 cilindros, a secção traseira d serve apenas para redução local dos picos de carga que ocorrem.

No caso normal, a secção traseira d unilateral no cilindro de trabalho/intermediário superior 10, 11 se encontra no lado de operação BS e no cilindro de trabalho/intermediário inferior 10, 11 no lado de acionamento AS, como representado nas figuras 4 e 5. Mas nada se altera no princípio ativo quando a secção traseira d, inversamente, é aplicada no cilindro de trabalho/intermediário superior 10, 11 no lado de acionamento AS e no cilindro de trabalho/intermediário inferior 10, 11 no lado de operação BS.

Nas figuras 6a a 6c está representado o deslocamento axial do cilindro intermediário 11 por um curso de deslocamento m. Na figura 6a, o início d0 da secção traseira d começa fora (m = +), na figura 6b na (m = 0) e na figura 6c dentro (m = -) da aresta de tira, portanto posicionado jã dentro da largura de tira. O posicionamento ocorre em função da largura de tira e das propriedades de material, podendo assim ser especificamente ajustado o comportamento elástico do conjunto de cilindros bem como a eficácia da flexão positiva dos cilindros de trabalho (armação de 6 cilindros).

Nas figuras 7a a 7c estão finalmente representados os deslocamentos do cilindro de trabalho 10, orientados a aresta de tira, realizados da mesma maneira que com o cilindro intermediário 11 nas figuras 6a a 6c.

Em diversas regiões de largura de tira, a posição de deslocamento é predeterminada por funções adicionais lineares por peças, que tomam por base distintas posições do início d0 da secção traseira d relativamente à aresta de tira.

Vantagem essencial da concepção de armação descrita reside em que com apenas um conjunto de cilindros geometricamente igual pode ser viabilizada a tecnologia CVC/CVCplus bem como a tecnologia do deslocamento orientado a aresta de tira. Não mais são necessários distintos tipos de cilindros. Existem diferenças apenas ainda no polimento de cilindro aplicado ou em uma secção traseira conforme dados indicados acima. Há então a possibilidade de combinar entre si ambas as tecnologias ainda adicionalmente com um pívotamento dos cilindros de trabalho/intermediários no plano da tira.

LISTA DE REFERÊNCIAS 10 cilindro de trabalho 11 cilindro intermediário 12 cilindro de apoio 14 tira de lamínação a primeiro comprimento de segmento interior de d b segundo comprimento de segmento exterior de d d secção traseira d0 início de d d(x) valor de d dependente de x 1 comprimento de d m curso de deslocamento Saw valor de deslocamento de um cilindro de trabalho szw valor de deslocamento de um cilindro intermediário x,y coordenadas cartesianas AS lado de acionamento BS lado de operação R raio de cilindro Ro radio de cilindro de partida X-X eixo de rotação y-Y meio de armação REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Processo para modos operacionais das armações de cilindros de um laminador tandem a frio, abrangendo respectivamente um par de cilindros de trabalho (10) e cilindros de apoio (12) em armações de 4 cilindros e, adicionalmente, um par de cilindros intermediários (11) em armações de 6 cilindros, sendo que pelo menos os cilindros de trabalho (10) e os cilindros intermediários (11) cooperam com dispositivos para deslocamento axial, caracterizado por empregar de forma combinada as seguintes tecnologias dentro da laminação tandem a frio com várias armações: • Emprego da tecnologia CVC/CVCplus com contornos de cilindro CVC de ordem superior, sendo que cada cilindro de trabalho/intermediário (10, 11) possui uma superfície alongada pelo curso de deslocamento; • Emprego da tecnologia Per Cross (PC), sendo que cada cilindro de trabalho/intermediário (10, 11) pode ser pivotado paralelamente ao plano da tira; • Emprego do deslocamento, orientado a aresta de tira, dos cilindros de trabalho/intermediários (10, lí), sendo que cada cilindro de trabalho/intermediário (10, 11) possui uma superfície alongada pelo curso de deslocamento com um polimento cilíndrico ou abaulado e são deslocados entre si relativamente à posição de deslocamento neutra (s^ = 0 ou saw = 0) no meio da armação (Y-Y) simetricamente respectivamente na mesma medida na direção de seu eixo de rotação (X-X).

2. Processo, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para emprego do deslocamento orientado a aresta de tira os cilindros de trabalho/intermediãrios (10, 11) são providos de uma secção traseira (d) unilateral, sendo que quando do deslocamento de cada cilindro de trabalho/intermediãrio (10, 11) o início (d0) da secção traseira (d) é posicionado fora da ou sobre a ou dentro da aresta de tira, isto é, dentro da largura de tira da tira (14).

3. Processo, de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a posição de deslocamento do cilindro de trabalho/intermediãrio (10, 11) em distintas faixas de largura de tira é predeterminada por funções adicionais lineares por peças, que tomam por base distintas posições do início (d0) da secção traseira (d) relativamente à aresta de tira (14).

4. Processo, de acordo com reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que mediante estratégias de deslocamento otimizadas como função da largura de tira resulta um aproveitamento tão bom quanto possível da combinação de tecnologias dentro da lamina tandem a frio com várias armações.

5. Laminador tandem a frio, abrangendo armações de 4/6 cilindros com respectivamente um par de cilindros de trabalho (10) e cilindros de apoio (12) com armações de 4 cilindros e, adicionalmente, um par de cilindros intermediários (11) com armações de 6 cilindros, sendo que pelo menos os cilindros de trabalho (10) e os cilindros intermediários (11) cooperam com dispositivos para deslocamento axial, caracterizado pelo fato de que os cilindros de trabalho/intermediãrios (10, 11) das armações de cilindros apresentam respectivamente uma superfície simétrica e prolongada pelo curso de deslocamento axial com um polimento cilíndrico ou abaulado, que se encontra simetricamente no meio de armação (Y-Y) para a posição de deslocamento neutra (szw = 0 ou saw = 0) .

6. Laminador tandem a frio, de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato da superfície dos cilindros de trabalho/intermediários (10, 11) ser provida de um secção traseira (d) unilateral, cujo comprimento (1) é separado em duas regiões (a) e (b) mutuamente contíguas, sendo que a primeira região (a), começando com o raio (R0), segue a equação circular e a região (b) se estende linearmente, do que resulta para esses regiões o seguinte secção traseira (d) ou seguinte redução de diâmetro (2d): regiãc região b: = 1-a => d = d(x) = const.

7. Laminador tandem a frio, de acordo com reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato da transição da secção traseira (d) entre as regiões (a) e (b) ser realizada com uma retirada seqüencial da medida (d) resultante do nivelamento de cilindro segundo uma tabela determinada.

8. Laminador tandem a frio, de acordo com reivindicações 5, 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que, mediante correspondente seleção das armações de cilindros é ■possível uma combinação das diferentes tecnologias: • do deslocamento orientado a aresta de tira dos cilindros de trabalho/intermediários (10, 11), • da tecnologia CVC, e • do pivotamento dos cilindros de trabalho (10), da tecnologia PC (Per Cross}, dentro da laminação tandem a frio com várias armações.

9. Processo, de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que mediante correspondente concepção de instalação a tecnologia CVC/CVCplUB bem como a tecnologia do deslocamento orientado a aresta de tira bem como eventualmente a tecnologia PC pode ser realizada com apenas um conjunto de cilindros geometricamente igual.