BRPI0519986B1 - Aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa - Google Patents

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Yoshihiro Serizawa
Hisayoshi Matsunaga
Shigeru Ogawa
Yutaka Akase
Ryuji Yamamoto
Hironori Ueno
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
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Abstract

aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa. a presente invenção refere-se a um aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa tendo uma pluralidade de pares de cilindros compressores, cada par compreendendo um cilindro superior e um cilindro inferior, comprimindo e transportando chapas de aço de bitola grossa laminadas a quente e uma pluralidade de bocais de pulverização pulverizando água nas superfície superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa transportada entre os pares adjacentes de cilindros compressores antes e após cada um deles na direção de transporte, o dito aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa caracterizado por arranjar a dita pluralidade de bocais de pulverização de forma que (i) a soma das áreas das superfícies de impacto das pulverizações de água dos bocais de pulverização do lado superior na superfície da chapa de aço de bitola grossa está na faixa de 4 a 90% da área de superfície da chapa de aço entre as circunferências externas na distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores, e (ii) a soma das áreas das superfícies de impacto das pulverizações de água dos bocais de pulverização do lado superior de superfície na superfície da chapa de aço de bitola grossa está na faixa de 4 a 100% de área de superfície da chapa de aço entre as circunferências externas do cilindro na distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO
DE RESFRIAMENTO DE CHAPAS DE AÇO DE BITOLA GROSSA.
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa usado no caso de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa acabadas quando se produz chapas de aço de bitola grossa por laminação a quente.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
Quando se produzem chapas de aço de bitola grossa por lami10 nação a quente, para se obter uma chapa de aço superior em propriedades mecânicas e que tenha características uniformes de qualidade e forma, a prática comum tem sido transportar a chapa de aço de bitola grossa acabada enquanto vai sendo comprimida pelos cilindros compressores e pulverizar o lado da superfície superior e o lado da superfície inferior com água de res15 friamento para resfriar as duas superfícies da chapa de aço de bitola grossa, de modo a estabelecer uma simetria de distribuição de temperatura segura na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa e simetria de distribuição da temperatura na direção da espessura da chapa.
Em relação a esse tipo de resfriamento, por exemplo, conforme 20 mostrado na figura 9, arranjando-se uma linha de bocais 11 s fornecida com bocais 11 na direção da largura da chapa de aço no lado da superfície superior da chapa de aço 6 transportada comprimida entre os cilindros de pressão 5i, 52j cada um compreendido de um cilindro superior 5a e um cilindro inferior 5b, arranjando-se uma linha de bocais 12s fornecida com mais bo25 cais 12 que a linha de bocais 11s do lado da superfície superior no lado da superfície inferior, e pulverizando-se água de resfriamento pela linha de bocais 11s e pela linha de bocais 12s nas duas superfícies da chapa de aço 6 de modo a resfriar a chapa de aço 6, está descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) n2 11 -347629.
No resfriamento descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) n2 11-347629 ajustando-se a linha de bocais 11s no lado da superfície superior e a linha de bocais 12s no lado da superfície inferior de modo a fazer as posições na direção do comprimento da chapa de aço onde a água de resfriamento w começa a atingir a chapa de aço 6 entre os cilindros de pressão 5Ί, 52 serem iguais no lado da superfície superior e no lado da superfície inferior da chapa de aço 6, no processo de resfriamento da chapa de aço 6, a chapa de aço 6 é resfriada de forma que as mudanças na temperatura nas partes finas das superfícies superior e inferior tornam-se as mesmas (simétricas) sobre o plano central da espessura da chapa de aço 6 como plano de simetria.
A linha do lado da superfície superior de bocais 11s usada no resfriamento descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) ne 11 -347629 é compreendida de uma linha de bocais rachados longos na direção da largura da chapa de aço. Além disso, a linha do lado da superfície inferior de bocais 12s é compreendida de ou bocais rachados, ou bocais de pulveriza15 ção, ou bocais laminares tubulares, ou bocais de pulverização tubulares com tubos-guia, ou bocais de múltiplos orifícios.
No resfriamento descrito na Publicação de Patente Japonesa n(A) 11 -347629, conforme mostrado nos exemplos, uma linha de bocais rachados é arranjada no lado da superfície superior, uma pluralidade de bocais 20 rachados, bocais de pulverização tubulares com tubos guia, bocais laminares tubulares, etc. são arranjados sobre uma ampla região no lado da superfície inferior, e toda a região do lado da superfície inferior da chapa de aço é pulverizada uniformemente com água de resfriamento w sem consideração quanto à posição em relação à linha do lado da superfície superior e às regi25 ões com água presente no topo da chapa.
Aqui, no processo de resfriamento da chapa de aço, as mudanças nas temperaturas nas superfícies superior e inferior da chapa de aço juntamente com o tempo têm que ser feitas igualmente (simetricamente) sobre o plano central da espessura da chapa de aço como um plano simétrico, 30 mas no lado da superfície superior da chapa de aço, há partes nas quais as pulverizações de água dos bocais atingem e partes onde a água do topo da chapa flui. As capacidades de resfriamento nas diferentes partes diferem,
ΛΑ então, é difícil fazer ajustes para mudanças nas temperaturas ditas juntamente com o tempo.
A capacidade de resfriamento é grande e estável nas partes nas quais a pulverização de água atinge, mas é pequena nas partes onde a água 5 do topo da chapa flui. Isto se dá porque a capacidade de resfriamento em relação à chapa de aço difere entre o caso onde a água pulverizada atinge na direção vertical e no caso onde a água flui em paralelo juntamente com a chapa de aço.
No lado da superfície inferior da chapa de aço, não há fatores de instabilidade, tais como, água no topo da chapa, então o resfriamento é executado uniformemente, mas no lado da superfície superior da chapa de aço, há uma distribuição da magnitude da capacidade de resfriamento, então um resfriamento equilibrado do lado da superfície superior e do lado da superfície inferior é difícil.
Por esta razão, a simetria da temperatura do lado da superfície superior e do lado da superfície inferior da chapa de aço algumas vezes não pode ser suficientemente assegurada. Como resultado, há o problema de que aquela uniformidade de planicidade e qualidade da chapa de aço é difícil de se garantir estavelmente.
Um método de resfriamento visado para resolver os problemas acima está descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) nQ 2004-1082. No método de resfriamento descrito nesta publicação, conforme mostrado na figura 10, quando se usa cilindros de pressão 5i, 52, para agarrar e transportar chapa de aço de bitola grossa em estado de alta temperatura e ao mes25 mo tempo pulverizar água nas superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa, a água é pulverizada de uma ou mais linhas de bocais de pulverização do lado da superfície superior (aqui, 13i a 136) e as linhas de bocais de pulverização do lado da superfície inferior (aqui, 14i a 146) arranjadas posicionadas de forma a encarar o lado da superfície superior e o lado da superfície inferior.
No caso do método de resfriamento descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) ne 2004-1082, pela pulverização de água de forma que a área total das partes de impacto da água de pulverização formada pelas linhas dos bocais de pulverização do lado da superfície inferior na superfície da chapa de aço de bitola grossa torna-se 60% ou mais da área da chapa de aço na região entre os cilindros compressores 5-i, 52, (substanci5 almente região de distância L entre os centros) e resfriando as superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa 6 eficientemente e com um bom equilíbrio, a simetria das temperaturas do lado da superfície superior e do lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa 6 é garantida, a planicidade da chapa de aço de bitola grossa 6 é melhorada, e a 10 qualidade é tornada uniforme.
Entretanto, uma vez que a área das partes de impacto da água de pulverização a partir das linhas de bocais arranjados posicionadas de frente para o lado da superfície superior e ao lado da superfície inferior é tornado 60% ou mais da área da chapa de aço de bitola grossa entre os ci15 lindros compressores 5i, 52, em particular no lado da superfície superior, o caso em que a área da grande chapa de aço de bitola grossa entre os cilindros compressores 5i, 52 é substancialmente coberta pelas superfícies de impacto da água de pulverização está incluída. O fluxo resultante da descarga de água de resfriamento empactante que atinge a chapa e as partes de 20 convecção onde as pulverizações interferem e conduzem calor é formado irregularmente na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa. Como resultado, há uma preocupação de que a eficiência do resfriamento cairá e o resfriamento tornar-se-á irregular.
Além disso, conforme mostrado no método de resfriamento des25 crito na Publicação de Patente Japonesa (A) n9 2004-1082, para garantir uma área de partes de impacto de pulverização de água de 60% ou mais da área da chapa de aço de bitola grossa entre os cilindros compressores, por exemplo, conforme mostrado na figura 11, é necessário cobrir completamente a parte da linha horizontal pelas pulverizações impactantes de água e ga30 rantir que as pulverizações de água atinjam mesmo as regiões incubadas entre os cilindros compressores 5 e a chapa de aço de bitola grossa 6.
Por esta razão, é necessário pulverizar água a uma inclinação
nos espaços intercalados entre os cilindros compressores 5 e a chapa de aço de bitola grossa 6. Torna-se necessário um aparelho de uma estrutura complicada configurado de forma a ser capaz de pulverizar água a partir de um grande número de bocais de pulverização. Na análise final, há também o problema de que os custos de fabricação do aparelho crescem.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção resolve vantajosamente esse problema no método convencional de resfriamento e fornece um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitolas grossas que, quando resfria as superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa entre os pares de cilindros compressores que seguram as chapas de aço de bitola grossa sendo transportadas usando pulverizadores de água a partir de bocais de pulverização, é capaz de resfriar eficientemente as superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa para garantir a simetria de temperaturas das superfícies superior e inferior e uniformemente de temperatura na direção da largura da chapa e alcançar melhorias de planicidade das chapas de aço de bitola grossa e a uniformidade de qualidade.
O aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa da presente invenção tem como sua essência as constituições conforme apresentados nos itens (1) a (4), de forma, a realizar eficientemente o resfriamento uniforme da chapa de aço de bitola grossa (em particular, resfriamento uniforme das superfícies superior e inferior):
(1) um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa tendo uma pluralidade de pares de cilindros compressores, cada um compreendendo um cilindro superior e um cilindro inferior, comprimindo e transportando chapa de aço de bitola grossa laminada a quente e uma pluralidade de bocais de pulverização pulverizando água nas superfície superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa transportada entre os pares adjacentes de cilindros compressores antes e após cada um deles na direção de transporte, o dito aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa caracterizado por arranjar a dita pluralidade de bocais de pulverização de
Ύ5 forma que:
(1) a soma das áreas de superfícies de impacto dos pulverizadores de água a partir dos bocais de pulverização do lado da superfície superior na superfície da chapa de aço de bitola grossa está na faixa de 4 a 90% da área de superfície da chapa de aço entre as circunferências externas do cilindro na distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores e (ii) a soma das áreas das superfícies de impacto dos pulverizadores de água a partir dos bocais de pulverização do lado da superfície infe- rior na superfície da chapa de aço de bitola grossa está na faixa de 4 a 100% da área de superfície da chapa de aço entre as circunferências externas do cilindro na distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores.
(2) Um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa conforme apresentado em (1), caracterizado pelo arranjo dos ditos bocais de pulverização do lado da superfície superior e do lado da superfície inferior de forma que:
(iii) a soma das áreas de superfícies de impacto dos: pulverizadores de água a partir dos bocais de pulverização do lado da superfície superi- or na superfície da chapa de aço de bitola grossa está na faixa de 4 a 100% da soma das áreas das superfícies de impacto dos pulverizadores de água a partir dos bocais de pulverização do lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa.
(3) Um aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola gros25 sa conforme apresentado em (1) ou (2), caracterizado pelo fato de que os bocais de pulverização ditos arranjados no lado da superfície superior são compreendidos de um tipo ou mais de qualquer bocal de pulverização plano, bocais de pulverização de cone completo, bocais de pulverização ovais, bocais de pulverização alongados, e bocais de pulverização colunar de múlti30 pios furos e os bocais de pulverização ditos arranjados no lado da superfície inferior são compreendidos de um tipo ou mais de quaisquer bocais de pulverização, bocais de pulverização de cone completo, bocais de pulverização
ovais e bocais de pulverização alongados.
(4) Um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitolas grossas conforme apresentado em qualquer um dos itens (1) a (3), caracterizado pelo fato de que os ditos bocais de pulverização têm estruturas que permitem a pulverização mista de água e ar.
De acordo com a presente invenção, selecionando-se a razão (%) entre a soma das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada com a superfície da chapa de aço de bitola grossa na distância (La) entre as circunferências externas dos cilindros na distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores para que esteja dentro de uma faixa prescrita no lado da superfície superior e no lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa, é possível suprimir a formação irregular de poças de pulverização de impacto na chapa de aço de bitola grossa e, portanto, garantir estavelmente o resfriamento eficientemente e alcançar uma temperatura uniforme da chapa de aço de bitola grossa após o resfriamento (em particular, garantir a simetria de temperaturas nas superfícies superior e inferior).
Como resultado, na presente invenção, é possível melhorar a planicidade da chapa de aço de bitola grossa e é possível reduzir os custos de retificação e de acabamento.
Além disso, de acordo com a presente invenção, o estresse residual na chapa de aço de bitola grossa pode também ser reduzido e a deformação da chapa de aço no momento do trabalho pode ser suprimida e a precisão de trabalho pode ser facilmente e estavelmente garantida. Além disso, de acordo com a presente invenção, a qualidade da chapa de aço de bitola grossa pode ser facilmente tornada uniforme.
Além disso, de acordo com a presente invenção, selecionandose a razão (%) entre as somas das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada com a superfície da chapa de aço de bitola grossa no lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa e a soma das áreas das superfícies de impacto da água de pulverização com a superfície da chapa de aço de bitola grossa no lado da superfície inferior para estar dentro de uma faixa prescrita, é possível levar em consideração o efeito da água superior da chapa e também garantir estavelmente a simetria de temperatura das superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa e alcançar os efeitos acima mais confiantemente.
Além disso, na presente invenção, estruturando-se os bocais de pulverização para serem capazes de misturar e pulverizar simultaneamente água e ar, a faixa de ajuste das quantidades de água pode ser expandida e também as forças de impacto da água pulverizada pode ser ajustada facilmente, de forma que a faixa de controle de resfriamento pode ser ampliado.
Como resultado, na presente invenção, o fenômeno das forças de impacto das pulverizações de água contra a chapa de aço de bitola grossa tornando-se mais fraco no caso da redução das quantidades de água pode ser facilitado e a capacidade desejada de resfriamento pode ser facilmente e estavelmente garantida.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista mostrando um exemplo do arranjo de instalações fornecidas com um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa da presente invenção.
A figura 2 é uma vista mostrando um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa do Exemplo 1 da presente invenção.
A figura 3 é uma vista mostrando uma superfície frontal do aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa mostrado na figura 2.
A figura 4 é uma vista mostrando um aparelho de resfriamento mostrado na figura 2 e na figura 3. (a) mostra um arranjo de bocais do lado da superfície superior do aparelho de resfriamento, (b) mostra um arranjo de bocais do lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento.
A figura 5 dá vistas mostrando vários tipos de bocais de pulverização usados no aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa da presente invenção, (a) mostra um bocal de pulverização de cone completo. (b) mostra um bocal de pulverização plano, (c) mostra um bocal de pulverização oval, (d) mostra um bocal de pulverização alongado, (e) mostra um bocal de pulverização colunar de orifícios múltiplos.
A figura 6 é uma vista mostrando um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa do Exemplo 2 da presente invenção, (a) mostra um lado da superfície do aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa, (b) mostra uma superfície frontal do aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa, (c) mostra um arranjo de bocais no lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento.
A figura 7A é uma vista mostrando um aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa do Exemplo 3 da presente invenção, (a) mostra o lado da superfície do aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa, (b) mostra a superfície frontal do aparelho de resfriamento da 10 chapa de aço de bitola grossa.
A figura 7B é uma vista mostrando um arranjo de bocais de um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa mostrado na figura 7A. (a) apresenta um arranjo de bocais no lado da superfície superior do aparelho de resfriamento, (b) apresenta um arranjo de bocais de um lado 15 da superfície inferior do aparelho de resfriamento.
A figura 8 é uma vista mostrando um aparelho de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa de outra modalidade da presente invenção (exemplo usando uma combinação de bocais de pulverização).
A figura 9 é uma vista mostrando um aparelho convencional de 20 resfriamento de chapas de aço.
A figura 10 é uma vista mostrando um outro aparelho convencional de resfriamento de chapas de aço.
A figura 11 é uma vista mostrando regiões de resfriamento e um arranjo de bocais no aparelho convencional de resfriamento de chapas de 25 aço mostrado na figura 10.
A figura 12 apresenta vistas mostrando a distribuição da pressão de impacto e a capacidade de resfriamento (taxa de resfriamento) no caso de pulverização de água sob condições de uma pressão de descarga do bocal de 0,3 MPa e uma taxa de água de 100 l/min dos bocais de pulverização 30 a uma altura de 150 mm. (a) apresenta a distribuição das pressões de impacto no caso de uso de bocais ovais A (ângulo de expansão: na direção do eixo maior 115 graus/na direção do eixo menor 60 graus) e de bocais alon gados (ângulo de expansão: na direção do eixo maior 90 graus/na direção do eixo menor 25 graus), (b) apresenta a relação entre a pressão de impacto da água de pulverização e a taxa de resfriamento no caso do resfriamento de um lado da chapa de aço de bitola grossa com uma espessura de 19 mm.
Note que a posição da medição é o centro da espessura da chapa.
MELHOR MODO DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção cobre o resfriamento de chapas de aço de bitola grossa que tenham uma temperatura após a laminação a quente de 700 a 950°C ou similar e uma espessura de 3 a 150 mm ou similar e é prin10 cipalmente aplicada ao caso de resfriamento de chapas de aço de bitola grossa pela pulverização do lado da superfície superior e do lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa com água de bocais de pulverização após o acabamento.
Note que, na presente invenção, água significa água, uma πιει 5 tura de água e ar, ou outro meio de resfriamento.
Quando se resfria uma chapa de aço de bitola grossa de alta temperatura laminada a quente, em geral ela é resfriada por água pulverizada por bocais de pulverização. Nesse caso, se aumentarmos a densidade de pulverização de água por unidade de área e a densidade de pulverização de 20 água no ponto de impacto, a capacidade de resfriamento é aumentada.
Entretanto, quando a água contata com uma chapa de aço de bitola grossa a alta temperatura, ocorre um fenômeno de fervura, então dependendo da região de temperatura da chapa de aço de bitola grossa, a capacidade de resfriamento pode não aumentar diretamente proporcionalmen25 te mesmo se aumentar a densidade da água de pulverização e/ou a densidade de água de pulverização no ponto de impacto.
Por exemplo, se fizermos uma grande quantidade de água atingir o lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa a partir dos bocais de pulverização, as regiões próximas dos pontos de impacto da 30 água de pulverização serão resfriados, mas após o impacto, a água de resfriamento formará água no lado superior da chapa. A presença de vapor d’água formado entre a água de resfriamento e a chapa de aço de bitola
grossa também tem efeito. Há, portanto, uma preocupação de que a água será descarregada sem contribuir suficientemente para o resfriamento da chapa de aço de bitola grossa.
Além disso, quando a quantidade de água na parte superior da chapa for grande, a pulverização de água dos bocais de pulverização não será capaz de alcançar suficientemente a superfície da chapa de aço de bitola grossa e não será capaz de ser obtida uma eficiência suficiente de resfriamento.
Por outro lado, quando se faz uma grande quantidade água pulverizada pelos bocais de pulverização atingir o lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa, a região próxima dos pontos de impacto da água de pulverização serão resfriados, mas após o impacto, a água de resfriamento se separará da chapa de aço de bitola grossa devido ao vapor d’água formado na superfície de alta temperatura da chapa de aço de bitola grossa e devido à gravidade, não contribuirá para o resfriamento, então não será capaz de obter uma eficiência de resfriamento suficientemente alta em alguns casos.
A presente invenção garante que a água pulverizada atinge eficientemente a superfície da chapa de aço de bitola grossa em certas regiões de área da chapa de aço de bitola grossa de forma a facilitar a ocorrência do fenômeno acima, garantir estavelmente a capacidade de resfriamento suficiente e melhorar a eficiência do resfriamento, em particular a simetria de temperaturas nas superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa.
Basicamente, no lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa, para suprimir a formação de partes de convecção interferentes devido à água na superfície superior da chapa que também reduz a eficiência de resfriamento (significando o fluxo de água ao longo da superfície superior da chapa, na presente invenção, referida como água superior da chapa”), é evitado que as pulverizações de água atinjam as regiões radiais dos cilindros compressores de modo a suprimir a formação irregular das partes de convenção interferentes devido à água superior da chapa na chapa
de aço de bitola grossa, fazer as pulverizações de água de alta capacidade de resfriamento alcançar suficientemente a superfície da chapa de aço de bitola grossa, garantir estavelmente a eficiência do resfriamento, e realizar o resfriamento estável.
Para garantir uma capacidade de resfriamento de acordo com a capacidade de resfriamento do lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa no lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa e realizar estavelmente o resfriamento uniforme dos lados das superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa, as pulverizações de água são feitas para atingir o lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa para equilibrar a capacidade de resfriamento entre o lado da superfície superior e o lado da superfície inferior.
No caso de resfriamento no lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa, não há resfriamento por água superior da chapa tal como no resfriamento do lado da superfície superior, então é eficaz aumentar as áreas de impacto das pulverizações de água em uma certa área de região da superfície da chapa de aço de bitola grossa.
Especificamente, em um aparelho de resfriamento transportando chapa de aço de bitola grossa a alta temperatura comprimida por uma pluralidade de cilindros compressores compreendidos de cilindros superiores e cilindros inferiores e pulverizando as superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa com água para resfriar a chapa de aço de bitola grossa, um grande número de bocais de pulverização são arranjados respectivamente no lado da superfície superior e no lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa de forma que a soma das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada pelos bocais de pulverização com a superfície da chapa de aço de bitola grossa fique dentro da faixa de 4 a 90% da área de superfície da chapa de aço a uma distância (La) entre as circunferências externas dos cilindros na distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores no lado da superfície superior e dentro da faixa de 4 a 100% no lado da superfície inferior.
Note que na presente invenção, uma parte de impacto de pulve13 zz rização é definida como uma parte onde a pressão de impacto da água pulverizada é de 2 kPa ou mais. Em particular, no lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa, no estado com a chapa com poças de água superiores, a pressão de impacto da água pulverizada tem que ser de 2 kPa ou mais. Se a pressão de impacto da água pulverizada for menor que 2 kPa, a água pulverizada não pode passar através da película de vapor formada na chapa de aço de bitola grossa de alta temperatura devido à fervura e alcança a chapa de aço e não é possível obter uma capacidade de resfriamento suficiente.
Por exemplo, conforme mostrado na figura 12, se os tipos de bocais de pulverização diferem (bocais de pulverização ovais A e bocais de pulverização alongados B), mesmo com a mesma pressão de descarga de bocal (0,3 Mpa) e taxas de água (100 l/min), a distribuição da pressão de impacto muda muito (vide figura 12 (a1) e (a2)). Naquele momento, se a pressão de impacto é de 2 kPa ou menos, a capacidade de resfriamento (taxa de resfriamento) cai rapidamente (vide figura 12 (b)).
Se a soma das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada pelos bocais de pulverização do lado da superfície superior com a superfície da chapa de aço de bitola grossa for menor que 4% da área de superfície da chapa de aço na distância (La) entre as circunferências externas do cilindro na distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores, as áreas das superfícies de impacto da água pulverizada com a superfície da chapa de aço de bitola grossa não são suficientes e uma capacidade de resfriamento suficiente não pode ser garantida.
A taxa de área das superfícies de impacto é preferivelmente 10% ou mais. Além disso, se a taxa de área das superfícies de impacto for maior que 90%, partes de convecção interferentes do fluxo de água são formadas e a alta capacidade de resfriamento da água pulverizada é obstruída pela água superior da chapa e não atinge a superfície da chapa de aço de bitola grossa e como resultado não contribuirá suficientemente para o resfriamento. O fluxo de água descarregada ao longo da chapa de aço de bitola grossa aumentará, a eficácia do resfriamento cairá, e o resfriamento facil14 mente se tornará irregular.
Note que se a taxa de área das superfícies de impacto for de 4 a 20%, a razão do resfriamento pela água superior da chapa torna-se maior e a capacidade de resfriamento cai um pouco. Se mudarmos a quantidade de água para ajustar a capacidade de resfriamento, a mudança na capacidade de resfriamento em relação às quantidades de água torna-se não mais constante e o ajuste da capacidade de resfriamento torna-se um pouco difícil. Entretanto, as regiões de pulverização são pequenas, de forma que a força usada é pequena e a eficiência do resfriamento é excelente.
Além disso, se a taxa de área das superfícies de impacto for de 80 a 90%, a capacidade de resfriamento torna-se maior juntamente com o aumento nas áreas de impacto, mas a água superior da chapa começa a empoçar e a uniformidade do resfriamento na direção da largura torna-se um tanto inferior. Portanto, a taxa de área do lado da superfície superior é mais preferivelmente 20 a 80%.
Se a taxa de área da superfície de impacto tornar-se 20% ou mais, é possível agitar suficientemente as regiões onde a água superior da chapa está presente pela pulverização de impacto, então mesmo quando se ajusta a quantidade de água, é possível determinar a capacidade de resfriamento de acordo com a mudança da quantidade de água.
A soma das áreas de superfícies de impacto das pulverizações de água a partir dos bocais de pulverização do lado da superfície inferior é basicamente ajustado de forma a equilibrar com a capacidade de resfriamento do lado da superfície superior, mas se for menos de 4% da área de superfície da chapa de aço, as superfícies de impacto da água pulverizada com a superfície da chapa de aço de bitola grossa torna-se insuficiente e uma capacidade de resfriamento suficiente não pode ser garantida. Como taxa de área, 10% ou mais é desejável.
A capacidade de resfriamento é melhorada juntamente com o aumento das áreas de impacto da água pulverizada, então a taxa de área de impacto é preferivelmente alta. Entretanto, se acima de 95%, a interferência entre as pulverizações começa a ocorrer e a uniformidade do resfriamento
cai, então 95% ou mais é preferível.
Note que quando se resfria o lado da superfície inferior a uniformidade não cai tanto quanto no lado da superfície superior, então as áreas de impacto podem também ser 100% (aspecto da reivindicação 1).
Os bocais de pulverização são arranjados preferivelmente no lado da superfície superior e do lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa de forma que a soma das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada nos bocais de pulverização do lado da superfície superior com a superfície da chapa de aço de bitola grossa torna-se 4 a 100% da 10 soma das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada nos bocais de pulverização do lado da superfície inferior com a superfície da chapa de aço de bitola grossa.
No lado da superfície superior, há um efeito de resfriamento devido à água superior da chapa, então a soma das áreas das superfícies de 15 impacto da água pulverizada pelos bocais de pulverização com a superfície da chapa de aço de bitola grossa pode ser tornada menor que a soma das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada pelos bocais de pulverização do lado da superfície inferior com as superfícies da chapa de aço de bitola grossa de modo a assegurar o equilíbrio da capacidade de resfriamen20 to no lado da superfície superior e no lado da superfície inferior.
Entretanto, se a soma das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada com a superfície da chapa de aço de bitola grossa no lado da superfície superior for menor que 4% das superfícies de impacto da superfície inferior, a capacidade de resfriamento do lado da superfície superior 25 torna-se muito pequena e o equilíbrio das capacidades de resfriamento no lado da superfície superior e do lado da superfície inferior torna-se difícil de garantir.
Além disso, se as áreas de impacto do lado da superfície superior forem menores que 30%, a região resfriada pela água superior da chapa, 30 no lado da superfície superior torna-se menor que no lado da superfície inferior, é difícil prever uma mudança na capacidade de resfriamento no momento de ajustar as quantidades de água, o equilíbrio das capacidades de resfri16 amento nos lados das superfícies superior e inferior torna-se um tanto difícil de se ajustar.
Além disso, se as áreas de impacto do lado da superfície superior estiverem acima de 100%, a capacidade de resfriamento do lado da su5 perfície superior torna-se muito grande e torna-se difícil de garantir o equilíbrio das capacidades de resfriamento no lado da superfície superior e no lado da superfície inferior. Portanto, a taxa de área de impacto do lado da superfície superior é preferivelmente 30 a 100% da taxa da área de impacto do lado da superfície inferior.
No lado da superfície inferior, não há efeito da água superior da chapa tal como no lado da superfície superior, então a soma das áreas das superfícies de impacto da água vaporizada é ajustada para selecionar adequadamente os bocais de pulverização de forma que a capacidade de resfriamento é equilibrada com o lado da superfície superior (aspecto da reivindi15 cação 2).
Note que a Publicação de Patente Japonesa (A) ne 2004-1082 descreve a pulverização de modo que as partes de impacto da água pulverizada na superfície da chapa de aço de bitola grossa ocupa 60% ou mais da área da chapa de aço entre os cilindros compressores. Esses 60% ou mais 20 estão fora da faixa de 4 a 90% da área total das partes de impacto da água pulverizada com a área da chapa de aço de bitola grossa na distância (La) entre as circunferências externas do cilindro a uma distância mais próxima entre os pares de cilindros compressores definida no lado da superfície superior na presente invenção.
Por exemplo, quando o diâmetro dos cilindros compressores é de 350 mm e a distância entre o par de cilindros compressores é de 1050 mm, a distância (L) entre os centros dos cilindros compressores definida na Publicação de Patente Japonesa (A) ne 2004-1082 é 1050 mm, enquanto a distância (La) entre as circunferências externas na distância mais próxima 30 entre os pares de cilindros compressores definida na presente invenção é de 700 mm.
Isto é, os 60% ou mais de acordo com a definição da Publica17
ção de Patente Japonesa (A) n2 2004-1082 significam 60% ou mais da área da chapa de aço de bitola grossa na região de 1050 mm. Se convertido para a área da chapa de aço de bitola grossa na região de 700 mm da presente invenção, isto corresponde a 90% ou mais. Esta é uma condição onde é difícil alcançar suficientemente o objetivo da presente invenção.
No caso de resfriamento do lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa, há um efeito de resfriamento devido à água superior da chapa, de forma que a superfície de impacto da água pulverizada, não é necessário cobrir toda a superfície da chapa de aço de bitola grossa. Entretanto, a água superior da chapa reduz a força da água pulverizada e é responsável por impedir a água de pulverização de alcançar a superfície da chapa de aço de bitola grossa e reduzir a capacidade de resfriamento, então é necessária a consideração de estreitar a expansão da pulverização de água.
Portanto, é eficaz selecionar adequadamente, como os bocais de pulverização arranjados no lado da superfície superior, bocais de pulverização planos, bocais de pulverização ovais e bocais de pulverização alongados com um ângulo de expansão de pulverização de água de 0 a 100 graus, bocais de pulverização em cone com um ângulo de expansão de pulverização de água de 0 a 40 graus, ou bocais de pulverização colunares de múltiplos furos (vide figura 5) e aumentar as forças da água pulverizada que chega à superfície da chapa de aço de bitola grossa.
No caso de resfriamento no lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa, o que contribui para o resfriamento é apenas a vizinhança da superfície de impacto da água de pulverização, então bocais com grandes áreas de impacto de água pulverizada são desejáveis como bocais de pulverização arranjados no lado da superfície inferior.
Os bocais de pulverização colunar de múltiplos furos usados no lado da superfície superior são desvantajosos quando aumentam as áreas de impacto da água pulverizada, então não são usados como bocais de pulverização no lado da superfície inferior. Os bocais de pulverização do lado da superfície inferior são selecionados adequadamente para uso a partir de
bocais de pulverização planos, bocais de pulverização ovais, e bocais de pulverização alongados com um ângulo de expansão da água pulverizada de 0 a 100 graus e bocais de pulverização de cones completos com um ângulo de expansão da água pulverizada de 0 a 40 graus (vide figura 5). É efi5 caz aumentar a área das superfícies de impacto da água pulverizada com a superfície da chapa de aço de bitola grossa.
Note que os bocais de pulverização usados na presente invenção podem ser uma combinação de uma pluralidade de tipos de bocais de pulverização. Não é necessário arranjar os mesmos tipos de bocais de pul10 verização correspondentemente nos lados das superfícies superior e inferior.
Por exemplo, quando se arranja bocais de pulverização planos na primeira linha na direção do transporte, então arranjando-se uma pluralidade de linhas de bocais de pulverização de cone completo, é possível usar os bocais de pulverização planos para garantir a uniformidade de resfria15 mento da chapa de aço de bitola grossa na direção da largura e resfriar rapidamente a superfície da chapa de aço de bitola grossa, então usar os bocais de pulverização de cone completo para garantir a uniformidade do resfriamento enquanto se aumenta a área de impacto da água pulverizada e melhora a capacidade de resfriamento.
Note que, no momento do resfriamento, o resfriamento após a redução da temperatura da superfície da chapa de aço de bitola grossa é vantajosa pelo fato de que o modo de fervura da água no momento do resfriamento começa na região de fervura da película e na região de fervura de transição.
Isto é devido ao fato de que em geral, quando se resfria com água, na relação entre a temperatura da superfície da chapa de aço de bitola grossa e a capacidade de resfriamento (em termos científicos, referido como fluxo térmico), o fluxo térmico forma uma forma de N, a temperatura da superfície da chapa de aço de bitola grossa cai, e há uma região de temperatu30 ra onde a capacidade de resfriamento é melhorada. Por esta razão, reduzir a temperatura da superfície da chapa de aço de bitola grossa resulta em uma maior capacidade de resfriamento.
Entretanto, quando se executa esse tipo de resfriamento apenas por bocais de pulverização planos, após a temperatura da superfície da chapa de aço de bitola grossa ser reduzida, é necessário fornecer um grande número de bocais de modo a aumentar as áreas de impacto da água pulve5 rizada. Isto é desvantajoso.
Além disso, bocais de pulverização de cones completos e bocais de pulverização planos diferem em áreas de impacto mesmo com as mesmas taxas de água dos bocais. Bocais de pulverização planos podem ser projetados com grandes densidades de água nas superfícies de impacto, 10 então isto é desvantajoso para o caso e aumentar-se localmente a capacidade de resfriamento.
Dessa forma, é possível projetar-se o aparelho de resfriamento combinando-se vários tipos de bocais de pulverização considerando-se as características dos bocais de pulverização. Combinar-se vários tipos de bo15 cais de pulverização é algumas vezes vantajoso em termos de aumentar a eficiência de resfriamento.
Além disso, os bocais de pulverização e seus arranjos são ajustados de acordo com as condições de resfriamento pré-ajustadas de acordo com as condições da chapa de aço de bitola grossa, as condições de lami20 nação, e as condições de temperatura/forma buscadas no processo de laminação, mas são preferivelmente ajustadas de forma a permitir o controle da faixa de densidade de água de acordo com as flutuações na temperatura da chapa de aço de bitola grossa e com as flutuações da temperatura de resfriamento.
Para esse propósito, é necessário selecionar-se bocais de pulverização e arranjos que permitam que a precisão do controle seja facilmente garantida e para dar consideração ao arranjo de termômetros, medidores de fluxo, e outros sensores e aparelhos de controle da água (aspecto da reivindicação 3).
Além disso, é também possível usar-se bocais de pulverização de dois fluidos tendo uma estrutura que permita a mistura e a pulverização simultânea de água e ar. Bocais de pulverização de dois fluidos têm uma
ampla faixa de ajustes de quantidade de água. Além disso, eles são bocais onde o ajuste das forças de impacto da água pulverizada é também fácil. Portanto, se empregar-se bocais de pulverização de dois fluidos, a faixa de controle de resfriamento pode ser ampliada.
Além disso, no caso de bocais de pulverização de dois fluidos, é possível formar pulverizações suficientemente fortes apenas aumentando-se as quantidades de água. O fenômeno das forças de impacto torna-se mais fraco se a quantidade de água que cai for liberada, então é possível estruturar os bocais para pulverizar áreas apenas no caso de pequenas quantidades de água. Portanto, é possível aliviar a carga econômica envolvida em pulverizar ar (aspecto da reivindicação 4).
O grau (pitch) de arranjo no caso de se arranjar bocais de pulverização na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa nos lados das superfícies superior e inferior difere dependendo do tipo de bocais, mas basicamente preferivelmente, do ponto de vista de suprimir o número de bocais até um mínimo, é feito um grau de arranjo onde as superfícies de impacto da água pulverizada não irão interferir diretamente entre si.
Além disso, quando se arranja bocais de pulverização na direção do transporte da chapa de aço de bitola grossa, em particular no lado da superfície superior, preferivelmente para eliminar a preocupação sobre a formação irregular de partes de convecção interferentes dos pulverizadores de água, os bocais de pulverização são arranjados em separado de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada a partir dos bocais de pulverização adjacentes entre si na direção de transporte com a superfície da chapa de aço de bitola grossa não interferirá diretamente. Além disso, eles são arranjados de forma que quando se projeta a pulverização de água a partir dos bocais de pulverização adjacentes entre si na direção do transporte em uma superfície vertical perpendicular à direção de transporte da chapa de aço de bitola grossa, as superfícies de impacto da água pulverizada adjacentes entre si na direção do transporte se sobrepõe por cerca de 10 a 70% (equivalente) à área das superfícies de impacto na direção da largura da superfície da chapa de aço de bitola grossa.
2)0
Quando se arranjam os bocais de pulverização na direção de transporte no lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa, é preferível arranjá-los conforme explicado acima de forma a garantir com segurança a uniformidade da densidade de água na direção da largura da cha5 pa de aço de bitola grossa devido aos bocais de pulverização em uma unidade de um conjunto de cilindros compressores na direção da laminação.
Note que o indicador acima de superposição difere da razão de área (indicador) da soma de áreas de impacto com a área de superfície da chapa de aço na distância entre os pares de cilindros compressores.
Se o indicador acima de superposição for grande, a taxa de área (indicador) também se torna grande, mas esses indicadores não combinam necessariamente.
Quando se arranjam os bocais de pulverização na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa, em particular no lado da superfície 15 superior, preferivelmente, para eliminar a preocupação com a formação irregular de partes de convecção interferente da água pulverizada, os bocais de pulverização são arranjados separadamente de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada pelos bocais de pulverização adjacentes entre si com a superfície da chapa de aço de bitola grossa não interferirá direta20 mente.
Há uma pequena preocupação sobre a formação irregular de partes de convecção interferentes da água pulverizada nos arranjos dos bocais de pulverização no lado da superfície inferior, então os bocais de pulverização devem ser arranjados tanto na direção da largura quanto na direção 25 do transporte da chapa de aço de bitola grossa de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada dos bocais de pulverização adjacentes interfiram.
Os tipos (especificações), números, e modo de arranjos dos bocais de pulverização usados nos lados das superfícies superior e inferior são 30 selecionados de acordo com o tamanho da chapa de aço de bitola grossa (espessura e largura), temperatura, e temperatura almejada de resfriamento. Além disso, as regiões de arranjo dos bocais de pulverização no lado da su22
perfície inferior são ajustados considerando-se o arranjo dos bocais de pulverização no lado da superfície superior e as regiões nas quais a água superior da chapa age de forma que a capacidade de resfriamento torna-se equilibrada. Por exemplo, o número de bocais não é mudado pela postura das 5 superfícies no lado da superfície superior e no lado da superfície inferior e são determinados pelos tipos de bocais selecionados e pelas áreas de impacto.
Exemplo 1
Abaixo, o Exemplo 1 do aparelho de resfriamento da chapa de 10 aço de bitola grossa da presente invenção será explicado com base nas Figuras 1 a 4.
A figura 1 mostra um exemplo de um arranjo de uma instalação de produção de chapa de aço de bitola grossa fornecida com o aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa da presente invenção. Aqui, 15 um laminador de acabamento 1, um dispositivo de retificação a quente 3, pares de cilindros compressores (5ι, 52), e aparelhos de resfriamento 4 compreendidos de aparelhos de resfriamento do lado da superfície superior 4a e aparelhos de resfriamento do lado da superfície inferior 4b arranjados entre pares de cilindros compressores (5i, 52) são sucessivamente arranja20 dos na direção do transporte.
Na prática, uma pluralidade de pares de cilindros compressores
5i, 52, são arranjados na direção do transporte e uma pluralidade de aparelhos de resfriamento do lado da superfície superior 4a e de aparelhos de resfriamento do lado da superfície inferior 4b são arranjados entre a dita plurali25 dade de pares na direção do transporte, mas aqui a explicação será dada no aparelho de resfriamento do lado da superfície superior 4a e no aparelho de resfriamento do lado da superfície inferior 4b arranjados entre os pares de cilindros compressores (5Ί, 52).
O aparelho de resfriamento do lado da superfície superior 4a, 30 conforme mostrado na figura 2, é arranjado no lado da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa 6 transportada comprimida entre pares de cilindro compressores 5i, 52, cada um compreendido de um cilindro superior
5a e um cilindro inferior 5b, arranjados na frente e atrás uns dos outros na direção de transporte. Conforme mostrado na figura 4(a), uma pluralidade de bocais de pulverização de cone completo 7 é arranjada separada na direção da largura e na direção do transporte da chapa de aço de bitola grossa 6 de 5 forma que as superfícies de impacto da água pulverizada 7a não interfiram.
Aqui, quatro linhas de bocais 7^ 72, 73 e 74 são arranjadas na direção de transporte da chapa de aço de bitola grossa 6. Entre as linhas de bocais, conforme mostrado na figura 3, quando se projeta a água pulverizada 7a em um plano perpendicular a partir da direção de transporte, as linhas 10 de bocais são arranjadas de modo que as superfícies de impacto da água pulverizada 7a dos bocais de pulverização de cone completo 7 nas linhas de bocais adjacentes na direção do transporte, por exemplo, as linhas de bocais e 72 formam partes superpostas d de cerca de 30% das áreas das superfícies de impacto na direção da largura da superfície da chapa de aço de 15 bitola grossa 6.
Empregando-se tal arranjo de linhas de bocais, é possível tornar a densidade da água na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 uniforme devido às pulverizações de água 7a dos bocais de pulverização de cone completo 7 das linhas de bocais 7i a 74.
Cada bocal de pulverização de cone completo 7 usado para o aparelho de resfriamento do lado da superfície superior 4a, conforme mostrado na figura 5(a), tem uma forma cônica de água pulverizada 7a, uma superfície de impacto circular com a superfície da chapa de aço de bitola grossa 6, e um ângulo de expansão α da água pulverizada 7a de 35 graus.
No lado da superfície superior o aparelho de resfriamento 4a mostrado na figura 4(a), os bocais de pulverização de cone completo 7 que formam as linhas de bocais 7Ί a 74 são arranjados de forma que a soma So das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada 7a dos bocais de pulverização de cone completo 7 torna-se 40% da área S da chapa de aço 30 de bitola grossa (La x largura da chapa de aço de bitola grossa w) à distância (La) entre as circunferências externas à distância mais próxima dos pares de cilindros compressores 5i, 52.
Por outro lado, o aparelho de resfriamento do lado da superfície inferior 4b é arranjado de forma a ficar de frente para o aparelho de resfriamento do lado de superfície superior 4a através da chapa de aço de bitola grossa 6. Conforme mostrado na figura 4(b), da mesma forma que o apare5 Iho de resfriamento do lado da superfície superior 4a, uma pluralidade de bocais de cone completo 8 são arranjados separados na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada 8a não interfiram.
Aqui, quatro linhas de bocais 81 a 84 são arranjadas na direção 10 de transporte da chapa de aço de bitola grossa 6. Entre as linhas dos bocais, conforme mostrado na figura 4(b), quando se projeta a pulverização de água 8a em um plano perpendicular à direção de transporte, as linhas de bocais são arranjadas de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada 8a dos bocais de pulverização de cone completo 8 das linhas de bocais ad15 jacentes na direção do transporte, por exemplo, as linhas de bocais 81 e 82, formem partes superpostas d de cerca de 40% das áreas das superfícies de impacto na direção da largura da superfície da chapa de aço de bitola grossa 6.
Empregando-se tal arranjo de linhas de bocais, é possível tor20 nar-se uniforme a densidade da água na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 devido à pulverização de água 8a dos bocais de pulverização de cone completo 8 das linhas de bocais 81 a 84.
Cada bocal de pulverização de cone completo 8 usado para o aparelho de resfriamento do lado da superfície inferior 4b, conforme mostra25 do na figura 5(a), tem uma forma cônica de água pulverizada 8a, uma superfície de impacto circular com a superfície da chapa de aço de bitola grossa 6, e um ângulo de expansão a da água pulverizada 8a de 40 graus e portanto difere um pouco do bocal de pulverização de cone completo 7 usado para o aparelho de resfriamento do lado da superfície superior 4a.
No aparelho de resfriamento do lado da superfície inferior 4b mostrado na figura 4(b), os bocais de pulverização de cone completo 8 que formam as linhas de bocais 81 a 84 são arranjados de forma que a soma Su
das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada 8a dos bocais de pulverização de cone completo 8 torna-se 50% da área S da chapa de aço de bitola grossa (La x largura w da chapa de aço de bitola grossa) na distância (La) entre as circunferências externas do cilindro na distância mais próxima dos pares de cilindros compressores 5i, 52.
No aparelho de resfriamento do lado da superfície superior 4a do Exemplo 1, os bocais de pulverização de cone completo 7 que formam as linhas de bocais 7i a 74 são arranjados de forma que a soma So das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada 7a dos bocais de pulverização de cone completo 7 torna-se 80% da soma Su das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada 8a dos bocais de pulverização de cone completo 8 que formam as linhas de bocais 81 a 84 no aparelho de resfriamento do lado da superfície inferior 4b.
Note que os resultados experimentais do Exemplo 1 correspondem ao Exemplo Experimental 4 da Tabela 1 explicada mais tarde.
Exemplo 2
Abaixo o Exemplo 2 do aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa da presente invenção será explicado com base nas Figuras 6(a) a 6(c).
O Exemplo 2, como o Exemplo 1, tem bocais de cone completo 7 arranjados no lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a conforme mostrado nas Figuras 6(a) e 6(b). Os bocais de cone completo 7 são arranjados de forma que a soma So das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada 7a dos bocais de pulverização de cone completo 7 com a chapa de aço de bitola grossa torna-se 40% da área S da chapa de aço de bitola grossa na distância (La) entre as circunferências externas dos cilindros na distância mais próxima dos pares de cilindros compressores 5-i, 52.
Por outro lado, o aparelho de resfriamento do lado da superfície inferior 4b é arranjado de forma a ficar de frente para o aparelho de resfriamento do lado da superfície superior 4a através da chapa de aço de bitola grossa 6. Bocais de pulverização alongados 9, conforme mostrados nas
FIGs, 6(a) e 6(c), são arranjados com a direção de seu eixo maior inclinada em relação à direção de transporte e separados de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada adjacente 9a com a chapa de aço de bitola grossa 6 não interfere.
Aqui, quatro linhas de bocais 9-i, 92, 93 e 94 compreendidas de uma pluralidade de bocais de pulverização alongados são arranjados na direção do transporte da chapa de aço de bitola grossa 6. Entre as linhas de bocais, conforme mostrado nas Figuras 6(b) e 6(c), quando se projeta a água pulverizada 9a em um plano perpendicular à direção de transporte, as 10 linhas de bocais são arranjadas de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada 9a dos bocais de pulverização alongados 9 das linhas de bocais adjacentes na direção do transporte, por exemplo, as linhas de bocais 9i e 92i formam partes superpostas d de cerca de 50% das áreas das superfícies de impacto na direção da largura da superfície da chapa de aço de 15 bitola grossa 6.
Empregando-se tal arranjo de linhas de bocais, é possível tornar uniforme a densidade da água na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 devido à água pulverizada 9a dos bocais de pulverização alongados 9 das linhas de bocais 9i a 94.
Cada bocal de pulverização alongado 9 usado no lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento 4b, conforme mostrado na figura 5(d), tem substancialmente uma forma de um ventilador de pulverização de água 9a, uma superfície alongada de impacto com a superfície da chapa de aço de bitola grossa 6, um ângulo de expansão ε do lado do eixo maior da 25 água pulverizada 9a de 80 graus, e um ângulo de expansão (Θ) do lado do eixo menor da água pulverizada 9a de 20 graus.
No lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento 4b, os bocais de pulverização alongados 9 das linhas de bocais 9i a 94 são arranjados de forma que a soma Su das áreas das superfícies de impacto da água 30 pulverizada 9a dos bocais alongados 9 tome-se 80% da área S da chapa de aço de bitola grossa na distância (La) entre as circunferências externas na distância mais próxima dos pares de cilindros compressores 5i, 52.
No lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a do Exemplo 2, a área So das superfícies de impacto da água pulverizada 7a dos bocais de pulverização de cone completo 7 com a chapa de aço de bitola grossa 6 torna-se 50% da área Su das superfícies de impacto da água 5 pulverizada 9a pelos bocais de pulverização alongados 9 do lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento 4b.
Note que os resultados experimentais do Exemplo 2 correspondem ao Exemplo Experimental 5 a Tabela 1 explicada mais tarde.
Exemplo 3
Abaixo será explicado o Exemplo 3 do aparelho de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa da presente invenção com base nas Figuras 7A(a) e 7A(b) e nas Figuras 7B(a) e 7B(b).
O Exemplo 3, como o Exemplo 1 e o Exemplo 2, tem o lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a arranjado conforme mos15 trado na figura 7A(a) e tem bocais de pulverização ovais 10 mostrados na figura 5(c) arranjados conforme mostrado na figura 7B(a) com a direção de seu eixo maior paralela à direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 e separado de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada 10a pelos bocais de pulverização ovais 10 adjacentes entre si na direção de 20 transporte e na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 não interfiram.
Aqui, quatro linhas de bocais 10i, 102, 103 e 104 compreendidas de uma pluralidade de bocais de pulverização ovais são arranjados na direção de transporte da chapa de aço de bitola grossa 6. Entre as linhas de bo25 cais, conforme mostrado na figura 7A(b), quando se projeta a água pulverizada 10a em um plano perpendicular à direção de transporte, as linhas de bocais são arranjadas de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada 10a dos bocais de pulverização ovais 10 das linhas de bocais adjacentes na direção de transporte, por exemplo, as linhas de bocais 1O-ι e 102 30 formam partes superpostas d de cerca de 40% da área das superfícies de impacto na direção da largura da superfície da chapa de aço de bitola grossa 6.
Empregando-se tal arranjo de linhas de bocais, é possível tornar uniforme a densidade de água na direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 devido à água pulverizada 10a dos bocais ovais 10 das linhas de bocais 10Ί e 104.
Note que cada bocal oval 10 usado no lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a, conforme mostrado na figura 5(c), tem substancialmente a forma de um ventilador de pulverização de água 10a, uma superfície de impacto oval com a superfície da chapa de aço de bitola grossa 6, um ângulo de expansão γ do lado do eixo maior da água pulverizada 10a de 70 graus, e um ângulo de expansão δ do lado do eixo menor da água pulverizada 10a de 30 graus.
No lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a, os bocais de pulverização oval 10 são arranjados de forma que a soma So das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada 10a pelos bocais ovais 10 das linhas de bocais 10-ι a 104 se torna 80% da área S da chapa de aço de bitola grossa 6 na distância (La) entre as circunferências externas dos cilindros na distância mais próxima dos pares de cilindros compressores 5l, Õ2·
Por outro lado, o lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento 4b é arranjado no lado da superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa de modo a ficar de frente para o lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a ao longo da chapa de aço de bitola grossa 6. Da mesma forma que no lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a, os bocais de resfriamento ovais 10 são arranjados com a direção de seu eixo maior paralela à direção da largura da chapa de aço de bitola grossa 6 e para permitir que as superfícies de impacto da água pulverizada 10a interfiram na direção da largura e na direção de transporte da chapa de aço de bitola grossa 6.
Aqui, quatro linhas de bocais 101s 102, 103 e 104 compreendidas de uma pluralidade de bocais ovais são arranjadas na direção de transporte da chapa de aço de bitola grossa 6 . Entre as linhas de bocais, conforme mostrado na figura 7A(b) e na figura 7B(a), quando se projeta a água pulve rizada 10a em um plano perpendicular à direção de transporte, as linhas de bocais são arranjadas de forma que as superfícies de impacto da água pulverizada 10a dos bocais de pulverização ovais 10 da linha de bocais adjacentes na direção de transporte, por exemplo, as linhas de bocais 10i e 102 5 formam partes superpostas d de cerca de 40% das áreas das superfícies de impacto na direção da largura da superfície da chapa de aço de bitola grossa 6.
Empregando-se tal arranjo de linhas de bocais é possível tornar uniforme a densidade de água na direção da largura da chapa de aço de 10 bitola grossa 6 devido à água pulverizada 10a pelos bocais ovais 10 das linhas de bocais 10i a 104.
Cada bocal de pulverização oval 10 usado no lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento 4a, conforme mostrado na figura 5(c), tem substancialmente a forma de ventilador de pulverização de água 10a, 15 uma superfície de impacto oval com a superfície da chapa de aço de bitola grossa 6, um ângulo de expansão γ do lado do eixo maior da água pulverizada 10a de 70 graus, e um ângulo de expansão δ do lado do eixo menor da água pulverizada 10a de 30 graus.
No lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento 4b, os 20 bocais de pulverização oval 10 das linhas de bocais 10i a 104 são arranjados de forma que a soma Su das áreas das superfícies de impacto da água pulverizada 10a pelos bocais de pulverização 10 torna-se 100% da área S da chapa de aço de bitola grossa 6 na distância (La) entre as circunferências externas dos cilindros na distância mais próxima dos pares de cilindros com25 pressores 5i, 52.
No lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a do Exemplo 3, os bocais de pulverização ovais 10 são arranjados de forma que a área So das superfícies de impacto da água pulverizada 10a pelos bocais de pulverização ovais 10 com a chapa de aço de bitola grossa 6 torna-se 30 90% da área Su das superfícies de impacto da água pulverizada 9a pelos bocais de pulverização ovais 10 do lado inferior do aparelho de resfriamento 4b com a chapa de aço de bitola grossa 6.
Note que os resultados experimentais do Exemplo 3 correspondem ao Exemplo Experimental 6 da Tabela 1 explicada mais tarde.
Note que nos Exemplos 1 a 3, os bocais de pulverização de cone completo mostrados na figura 5(a), os bocais de pulverização ovais mos5 trados na figura 5(c), e bocais de pulverização alongados mostrados na figura 5(d) foram usados, mas na presente invenção os bocais de pulverização planos mostrados na figura 5(b), os bocais de pulverização colunar de múltiplos furos mostrado na figura 5(e) (forma da pulverização de água 16a), e outros bocais de pulverização capazes de serem suficientemente controla10 dos em pressão de pulverização e taxas de pulverização (densidade da água) podem ser adequadamente selecionadas para isso.
Além disso, na presente invenção, conforme mostrado na figura 8, é também possível usar-se, por exemplo, bocais de pulverização planos 15 tendo as formas de pulverização de água 15a mostradas na figura, 5(b) e 15 os bocais de pulverização de cone completo 7 tendo as formas de pulverização de água 7a mostrados na figura 5(a) sem combinações.
A combinação de bocais de pulverização mostrados na figura 8 foi ilustrada para o lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a, mas é possível também combinar similarmente vários tipos de bocais de 20 pulverização no lado da superfície inferior do aparelho de resfriamento 4b.
[Exemplos Experimentais]
Nos arranjos das instalações mostrados na figura 1,10 pares de aparelhos de resfriamento do lado da superfície superior 4a e de aparelhos de resfriamento do lado da superfície inferior 4b arranjados entre os pares 25 de cilindros compressores foram arranjados na direção de transporte da chapa de aço de bitola grossa 6.
Nesses 10 pares de aparelhos de resfriamento da chapa de aço de bitola grossa, os tipos de bocais de pulverização arranjados no lado da superfície superior do aparelho de resfriamento 4a e no lado da superfície 30 inferior do aparelho de resfriamento 4b, as especificações do bocal, o número de bocais, as condições de arranjo, as condições de combinação, e a razão So/S, Su/S, e So/Su da área das superfícies de impacto da água pulve31
rizada em relação à área de superfície da chapa de aço de bitola grossa 6 foram trocados para execução das experiências de resfriamento na chapa de aço de bitola grossa.
Nas experiências de resfriamento, para avaliar os defeitos de forma, irregularidade de qualidade, etc. orientando a qualidade da chapa de aço de bitola grossa 6, três pontos foram usados como indicadores de avaliação, isto é, (i) a uniformidade da temperatura da chapa de aço de bitola grossa na direção da largura, (ii) a uniformidade da temperatura da chapa de aço de bitola grossa na direção da espessura da chapa, e (iii) a diferença da temperatura de resfriamento almejada.
Os resultados estão mostrados na Tabela 1 juntamente com os resultados dos exemplos comparativos onde os valores de So/S, Su/S e So/Su estão fora da faixa da presente invenção.
Os exemplos comparativos são exemplos que satisfazem parte das faixas definidas pela presente invenção, mas não satisfazem todas as faixas. As condições experimentais são conforme explicado abaixo. As condições experimentais dos exemplos comparativos são tornadas as mesmas que as dos exemplos experimentais da presente invenção.
(i) a uniformidade da temperatura da chapa de aço de bitola grossa na direção da largura é mostrada pelo valor médio da diferença da temperatura das superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa 6 na direção da largura na região da chapa de aço de bitola grossa 6 logo após o resfriamento, excluindo-se 1 metro nas extremidades dianteira e traseira na direção do transporte e também excluindo-se 100 mm nas duas extremidades na direção da largura. Na Tabela 1, a temperatura almejada uniformemente na largura foi ajustada para 30°C.
(ii) A uniformidade de temperatura da chapa de aço de bitola grossa na direção da espessura da chapa é mostrada pelo valor médio da diferença de temperatura das superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa 6 no centro da direção da largura logo após o resfriamento (temperatura de superfície superior - temperatura de superfície inferior). Na Tabela 1, a uniformidade da temperatura almejada superior/inferior foi ajus32
Adiada para 20°C.
(iii) A diferença da temperatura de resfriamento almejada é mostrada pela diferença entre o valor médio da temperatura da superfície superior da chapa de aço de bitola grossa 6 no centro da direção da largura logo 5 após o resfriamento e a temperatura de resfriamento almejada (temperatura resultante/temperatura almejada). Na Tabela 1,um valor negativo mostra uma capacidade de resfriamento baixa e um valor positivo mostra uma capacidade de resfriamento alta.
(Condições de Teste)
Espessura da chapa: 25 mm
Largura da chapa: 4000 mm
Temperatura: 800°C
Temperatura de resfriamento almejada: 500°C
Tempo de resfriamento: 10 segundos
Cilindros Compressores
Diâmetro do cilindro: 350 mm
Distância entre os centros dos cilindros (L): 1050 mm
Distância entre as circunferências externas dos cilindros (La):
700 mm
Velocidade de Transporte: 70 m/min
Pulverização da superfície superior
Densidade de água: 1,0 m3/m2/min
Pressão de pulverização: 0,2 MPa
Pulverização da superfície inferior
Densidade de água: 1,2 m3/m2/min
Pressão de pulverização: 0,2 MPa
Tabela 1
bocal de pulverização do lado da superfície superior bocal de pulverização do lado da superfície inferior So/S (%) Su/S (%) uniformidade de largura almejada 30°C uniformidade de superfície superior e inferior almejada 20°C diferença da temperatura almejada de resfriamento avaliação total
Exemplos 1 plano plano 5 5 30 20 -30 O
2 plano alongado 5 40 30 -10 -25 O
3 plano oval 5 80 30 -20 -20 O
4 cone completo cone completo 40 50 25 20 -5 O
5 cone completo alongado 40 80 25 10 10 O
6 oval oval 80 100 30 10 30 O
7 plano cone completo plano cone completo 80 90 20 10 40 0
Exemplos comparativos 1 plano plano 3 3 40 20 -35 X
2 colunar de múltiplos orifícios alongado 3 6 40 0 -30 X
3 colunar de múltiplos orifícios cone completo 3 100 40 -30 -10 X
4 cone completo plano 40 3 25 60 -15 X
5 cone completo cone completo 95 100 50 20 30 X
6 cone completo plano 95 3 50 80 20 X
7 alongado alongado 40 20 30 55 -10 X
8 alongado cone completo 40 38 30 25 -5 X
[Nota]:
Avaliação Total: O = satisfatório; X = insatisfatório
Conforme mostrado na Tabela 1, nos Exemplos Experimentais 1 a 7 que satisfazem as condições da presente invenção (reivindicações 1, 2), quando se mede a temperatura do lado da superfície superior e a temperatura da superfície do lado inferior da chapa de aço de bitola grossa 6 após 5 5 segundos após passar o lado da saída final dos cilindros compressores 52, tanto os indicadores de avaliação dos dois pontos das ditas (i) uniformidade de temperatura da chapa de aço de bitola grossa na direção da largura quanto (ii) uniformidade de temperatura da chapa de aço de bitola grossa na direção da espessura da chapa foram satisfeitas e foi possível obter-se uma 10 chapa de aço de bitola grossa 6 com tensão de empenamento ou residual superior em uniformidade tanto de forma quanto de qualidade, e suficientemente satisfatória das mesmas.
Note que a temperatura média da chapa de aço de bitola grossa 6 resfriada (valor médio das temperaturas nos centros da direção da largura 15 nas superfícies superior e inferior) estava dentro da faixa de ± 30°C da temperatura de resfriamento almejada e um resfriamento suficientemente satisfatório pode ser realizado.
Em oposição a isso, nos Exemplos Comparativos 1 a 8 que satisfazem parte das condições da presente invenção mas não a satisfazem 20 (reivindicações 1 e 2) todas as condições, não foi possível satisfazer um ou ambos os indicadores de avaliação de (i) e (ii) e foi possível obter-se uma chapa de aço de bitola grossa 6 superior em uniformidade capaz de satisfazer tanto as necessidades de forma quanto as de qualidade.
Note que a temperatura média da chapa de aço de bitola grossa 25 6 excedeu a temperatura de resfriamento almejada em 30°C no lado (-) e uma capacidade de resfriamento suficiente não pode ser garantida.
A presente invenção não é limitada às condições empregadas nos exemplos acima. Por exemplo, os números de bocais do lado da superfície superior e de bocais do lado da superfície inferior arranjados na direção 30 de transporte, os tipos (estruturas) e especificações dos bocais de pulverização, as condições de arranjo (números e linhas), condições de água pulverizada pelas linhas de bocais, tamanho e condições de arranjo dos cilindros
compressores, etc. podem ser adequadamente trocados dentro do escopo definido pelas reivindicações de acordo com o tamanho da chapa de aço de bitola grossa sendo resfriada (em particular a espessura), temperatura, velocidade de transporte, temperatura almejada de resfriamento, taxa de resfri5 amento, etc.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
Conforme explicado acima, de acordo com a presente invenção, a planicidade da chapa de aço de bitola grossa pode ser melhorada, então os custos de retificação a frio e acabamento podem ser reduzidos. Além dis10 so, o estresse residual pode também ser reduzido e a deformação no momento de trabalhar a chapa de aço pode ser suprimido e a precisão de trabalho pode ser facilmente estavelmente garantida. Além disso, garantir a uniformidade da qualidade torna-se também fácil.
Portanto, a presente invenção tem grande aplicabilidade na in15 dústria de metais ferrosos.

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES
1. Aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa tendo uma pluralidade de pares de cilindros compressores (51, 52), cada um compreendendo um cilindro superior (5a) e um cilindro inferior (5b), comprimindo e transportando a chapa de aço de bitola grossa laminada a quente (6), e uma pluralidade de bocais de pulverização (7, 8) pulverizando água nas superfícies superior e inferior da chapa de aço de bitola grossa transportada entre os pares adjacentes de cilindros compressores (51, 52) antes e após cada um na direção de transporte, a dita pluralidade de bocais de pulverização sendo arranjada de forma que:
a soma das áreas das superfícies de impacto das pulverizações de água (7a) dos bocais de pulverização do lado da superfície superior (7) em uma parte de impacto de pulverização na superfície da chapa de aço de bitola grossa (6) está na faixa de 4 a 90% da área de superfície da chapa de aço definida pela largura (w) da chapa de aço e distância mais próxima (La) das circunferências externas do cilindro dos pares de cilindros compressores (5a), a soma das áreas das superfícies de impacto das pulverizações de água (8a) dos bocais de pulverização do lado da superfície inferior (8) em uma parte de impacto de pulverização na superfície da chapa de aço de bitola grossa (6) está na faixa de 4 a 100% de área de superfície da chapa de aço definida pela largura (w) da chapa de aço e distância mais próxima (La) das circunferências externas do cilindro dos pares de cilindros compressores (5b), e as superfícies de impacto das pulverizações de água dos bocais de pulverização (71, 72, 73, 74) adjacentes entre si na superfície superior na direção de transporte com a superfície superior da chapa de aço de bitola grossa (6) não interferem diretamente, dito aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa caracterizado pelo fato de que, quando projeta as pulverizações de água (7a, 8a) dos bocais de
Petição 870180136407, de 01/10/2018, pág. 35/91
2. Aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por arranjar os ditos bocais de pulverização do lado da superfície superior e do lado da superfície inferior de forma que:
a soma das áreas das superfícies de impacto das pulverizações de água (7a) dos bocais de pulverização do lado da superfície superior (7) em uma parte de impacto de pulverização na superfície da chapa de aço de bitola grossa (6) definida como uma parte onde a pressão de impacto da água de pulverização é de um mínimo de 2kPa, na superfície superior da chapa de aço de bitola grossa (6), está na faixa de 4 a 100% da soma das áreas das superfícies de impacto das pulverizações de água (8a) dos bocais de pulverização do lado da superfície inferior em uma parte de impacto de pulverização na superfície da chapa de aço de bitola grossa (6) definida como uma parte onde a pressão de impacto da água de pulverização é de um mínimo de 2kPa, na superfície inferior da chapa de aço de bitola grossa.
2 pulverização (7, 8) adjacentes entre si na direção de transporte a partir da direção de transporte em uma superfície vertical perpendicular à direção de transporte da chapa de aço de bitola grossa (6), as superfícies de impacto das pulverizações de água adjacentes entre si na direção de transporte se sobrepõe por cerca de 10 a 70% da área das superfícies de impacto na direção da largura da superfície da chapa de aço de bitola grossa (6), em que a dita parte de impacto de pulverização é definida como uma parte onde a pressão de impacto da água de pulverização é de um mínimo de 2kPa.
3. Aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os ditos bocais de pulverização (7) arranjados no lado da superfície superior são compreendidos de um tipo ou mais de qualquer um entre bocais de pulverização planos, bocais de pulverização de cone completo, bocais de pulverização ovais, bocais de pulverização alongados, e bocais de pulverização colunares de múltiplos orifícios e os ditos bocais de pulverização (8) arranjados no lado da superfície inferior são compreendidos de um tipo ou mais de qualquer um entre bocais de pulverização planos,
Petição 870180136407, de 01/10/2018, pág. 36/91 bocais de pulverização de cone completo, bocais de pulverização ovais, e bocais de pulverização alongados.
4. Aparelho de resfriamento de chapa de aço de bitola grossa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato 5 de que os ditos bocais de pulverização têm estruturas que permitem pulverização mista de água e de ar.
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