BRPI0612516A2 - método para aplicar um refrigerante - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA APLICAR UM REFRIGERANTE. A invenção presente refere-se a um método para aplicar um refrigerante (8) em um produto laminado (1) e/ou em pelo menos um cilindro(3, 4) de uma cadeira de laminação (2) provida com uma abertura entre os cilindros (9). O método da invenção consiste em determinar uma taxa de resfriamento total aplicável de acordo com a potência efetiva na abertura entre os cilindros (9), em determinar a taxa de resfriamento para diversas áreas (11) de acordo com uma distribuição de aplanamento determinada por um sistema de medição de aplanamento (6), onde a diferença na taxa de resfriamento é determinada por meio da comparação da totalidade das taxas de resfriamento assim determinadas com uma taxa de resfriamento total predeterminada e é usada para determinar os componentes de uma taxa de resfriamento adicional para as áreas (11) levando-se em consideração os limites superior e inferior da taxa de resfriamento dos mesmos. O dito procedimento é repetido de maneira que as diferenças de refrigerante permaneçam acima de um valor predefinível. De acordo com a dita invenção, a manutenção da taxa de resfriamento prescrita (VS) permite se obter condições de resfriamento e lubrificação constantes e estáveis. A dita invenção permite impedir a influência de espessura do produto laminado (1) e as temperaturas excessivas do mesmo ou dos cilindros (3, 4).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA APLICAR UM REFRIGERANTE".
A presente invenção refere-se a um método para aplicar um re-frigerante em um produto laminado e/ou em pelo menos um cilindro de tra-balho de uma cadeira de laminação apresentando uma abertura entre oscilindros, no qual o produto laminado é laminado com o auxílio da cadeira delaminação. A invenção também refere-se a uma cadeira de laminação.
A utilização de refrigerantes ou lubrificantes, quando da lamina-ção de produtos laminados, é descrita, por exemplo, em "Grundlagen desBandwalzens" ("Princípios básicos da laminação em tiras"), Karlheinz We-ber, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1973, páginas210 a 215. Em particular, a referência de documento acima mencionadadescreve a utilização de óleos ou emulsões de óleo que são aplicadas emum produto laminado ou nos cilindros de uma cadeira de laminação de umtrem de laminação a frio.
A aplicação de refrigerantes, geralmente óleo ou emulsão deóleo, serve para resfriar o produto laminado e/ou os cilindros de uma cadeirade laminação. A abertura entre os cilindros da cadeira de laminação tambémé simultaneamente Iubrificada por óleo ou emulsão de óleo. Por isso, o refri-gerante pode também, ou em um caso extremo, exclusivamente, servir comoum lubrificante.
A invenção endereça o problema de aplicar um refrigerante emum produto laminado e/ou em pelo menos um cilindro de trabalho de umacadeira de-laminação de tal maneira que sejam garantidas condições de res-friamento e/ou lubrificação maximamente constantes e estáveis.
Este problema é solucionado por um método para aplicar umrefrigerante em um produto laminado e/ou em pelo menos um cilindro detrabalho de uma cadeira de laminação apresentando uma abertura entre oscilindros, no qual o produto laminado é laminado com o auxílio da cadeira delaminação, e no qual a quantidade de refrigerante que tem que ser aplicadaé determinada como uma função da potência efetiva na abertura entre oscilindros. Desta maneira, é possível minimizar as influências prejudiciais deespessura e impedir temperaturas excessivas da tira e do cilindro.
Vantajosamente, a potência efetiva na abertura entre os cilindrosda cadeira de laminação pode ser especificada a partir da potência do acio-namento da cadeira de laminação em conjunção com a tensão no lado desaída e/ou a tensão no lado de entrada da cadeira de laminação.
A quantidade do refrigerante que tem que ser aplicada pode serpreferivelmente determinada proporcionalmente à potência efetiva na abertu-ra entre os cilindros.
O aplanamento do produto laminado pode ser vantajosamentedeterminado sobre uma pluralidade de zonas na direção transversal, onde orefrigerante é aplicado em uma maneira distribuída no produto laminado e/ouem pelo menos um cilindro de trabalho como uma função da distribuição deaplanamento determinada sobre a pluralidade de zonas.
O método pode ser beneficamente executado com o uso dasseguintes etapas:
i) especificar uma quantidade de resfriamento total que tem queser aplicada como uma função da potência efetiva na abertura entre os cilindros;
ii) especificar quantidades de resfriamento para uma pluralidadede zonas, estas sendo dispostas sobre a direção transversal como uma fun-ção de um desvio de controle da distribuição de aplanamento;
iii) determinar uma diferença de quantidade de resfriamento coma comparação da soma das quantidades de resfriamento, de acordo com aetapa ii), com a quantidade de resfriamento total, de acordo com a etapa i);
iv) determinar porções de quantidade de resfriamento adicionaispara as zonas com base na diferença de quantidade de resfriamento, de a-cordo com a etapa iii), submetidas aos limites superior e inferior das quanti-dades de resfriamento para as zonas;
v) repetir as etapas ii) a iv) até que a diferença de quantidade deresfriamento de acordo com a etapa iii) caia abaixo de um valor predetermi-nável.
O refrigerante pode vantajosamente ser aplicado ao produto Ia-minado com o auxílio de bocais de resfriamento.
O problema endereçado pela invenção também é solucionadopelo assunto das reivindicações de 7 a 10.
Vantagens e detalhes adicionais da invenção são explicadosabaixo por meio de exemplo com referência aos desenhos, nos quais:
a Figura 1 mostra uma cadeira de laminação incluindo um siste-ma de medição de aplanamento e um processador de controle;
a Figura 2 mostra um exemplo de um sistema de resfriamentoapresentando uma pluralidade de zonas que é disposta em uma direçãotransversal;
a Figura 3 mostra um exemplo da disposição das zonas comreferência ao produto laminado;
a Figura 4 mostra esquematicamente a execução do métodopara especificar as quantidades de resfriamento para as zonas individuais.
A Figura 1 mostra uma cadeira de laminação 2 incluindo cilin-dros de trabalho 3 e cilindros de suporte 4 para laminar um produto laminado1. O produto laminado 1 é preferivelmente concretizado em uma forma detira, apresentando a forma de uma tira de metal, tal como uma tira de aço outira de metal leve, por exemplo, alumínio. No exemplo mostrado, o produtolaminado 1 passa através da cadeira de laminação 2 em uma direção longi-tudinal χ. A cadeira de laminação 2 apresenta uma pluralidade de cilindrosde trabalho 3, cilindros estes que se estendem em uma direção transversal ye que são essencialmente dispostos um acima do outro. A abertura entre oscilindros 9;através da qual o produto laminado 1 passa durante a operaçãode laminação é localizada entre os cilindros de trabalho 3. Os bocais de res-friamento 5 são dispostos em uma direção transversal y e são orientados nadireção de um ou mais cilindros de trabalho 3 e/ou do produto laminado 1.Os bocais de resfriamento 5 são usados para aplicar refrigerantes 8 ao pro-duto laminado 1 e/ou aos cilindros de trabalho 3. No caso de laminação afrio, em particular, os cilindros 3, 4 e o produto laminado 1 podem ser resfri-ados usando óleo de laminação assim chamado como um refrigerante 8.Neste caso, o óleo de laminação serve para simultaneamente Iubrificar aabertura entre os cilindros 9. O refrigerante 8 pode incluir uma emulsão deóleo. O refrigerante 8 pode consistir pelo menos parcialmente de água.
Energia é suprida à cadeira de laminação 2, e ao produto lami-nado 1 que está localizado na mesma, por meio de pelo menos um aciona-mento que não é ilustrado em detalhes adicionais no desenho. Uma grandeparte desta energia é dissipada com o produto laminado aquecido móvel 1 eatravés do refrigerante 8, em particular, o óleo de laminação. A divisão daenergia dissipada entre o produto laminado 1 e o refrigerante 8 é dependen-te de vários fatores, por exemplo, do tipo do material a ser laminado, da du-reza do material, da resistência à deformação e da velocidade do produtolaminado 1.
Os bocais de resfriamento 5 são preferivelmente dispostos emuma ou mais barras 10 (vide Figura 2 - não mostrada em detalhes adicionaisna Figurai).
Uma a três barras 10 para resfriamento e possivelmente umabarra adicional 10 para lubrificação são preferivelmente providas por cilindrode trabalho 3 em uma cadeira de laminação 2.
Um sistema de medição de aplanamento 6 que é ligado à cadei-ra de laminação 2 através de um processador de controle 7 é disposto à ju-sante da cadeira de laminação 2, isto é, no lado de saída da cadeira de la-minação 2, na direção de movimento do produto laminado 1, isto é, na dire-ção longitudinal χ no exemplo mostrado.
A Figura 2 mostra uma barra 10, esta sendo disposta acima doproduto laminado 1, de um sistema de resfriamento para resfriar o produtolaminado 1 e/ou os cilindros 3, 4. Uma vista em seção do produto laminado émostrada no desenho. Uma pluralidade de bocais de resfriamento 5 é dis-posta na barra 10 e é orientada pelo menos parcialmente na direção do pro-duto laminado 1 e/ou de um cilindro de trabalho 3 que não é ilustrado emmaiores detalhes na Figura 2. Os bocais de resfriamento 5 são, em cadacaso, atribuídos às zonas 11, onde as ditas zonas 11 podem ter diferenteslarguras bi ou b2. No exemplo mostrado na Figura 2, são ilustradas peque-nas zonas de resfriamento apresentando uma largura b2 e grandes zonas deresfriamento apresentando uma largura b-ι, a largura bi sendo duas vezestão grande quanto a largura b2. No exemplo mostrado na Figura 2, exata-mente um bocal de resfriamento 5 é provido por zona 11 em uma barra 10. Adisposição mostrada na Figura 2 pode ser facilmente reproduzida em umamaneira invertida como um sistema de resfriamento que compreende bocaisde resfriamento 5 e pelo menos uma barra 10 e é disposta abaixo do produtolaminado 1.
A Figura 3 mostra a distribuição das zonas 11 em relação aoproduto laminado 1. Uma vista plana do produto laminado 1 é mostrada nodesenho.
Em uma concretização exemplificativa da invenção, a quantida-de de resfriamento total que é exigida para resfriamento na cadeira de lami-nação 2 é determinada como uma função da potência efetiva na aberturaentre os cilindros 9. A quantidade de resfriamento total que é exigida podepreferivelmente ser determinada proporcionalmente à potência efetiva naabertura entre os cilindros 9. A potência efetiva na abertura entre os cilindros9 é composta da potência de pelo menos um acionamento da cadeira delaminação 2 mais a potência da tensão no lado de saída da cadeira de Iami-nação 2. A potência resultante na abertura entre os cilindros 9 é convertidaem trabalho de deformação e, conseqüentemente, em calor.
A potência efetiva na abertura entre os cilindros 9 é determinadanos ajustes de velocidade rotacional dos acionamentos que atuam sobre oproduto laminado 1 que está para ser laminado. Em geral, os acionamentosde uma pluralidade de cadeiras de laminação 2 atuam no produto laminado1 que passa através de um trem de laminação.
A quantidade de resfriamento total é preferivelmente limitada aum valor mínimo no caso de baixas velocidades de laminação. Do mesmomodo, a quantidade de resfriamento total é vantajosamente limitada a umvalor máximo no caso de altas velocidades de laminação.
Conforme indicado nas Figuras 1 e 2, a quantidade de resfria-mento exigida é aplicada através de bocais de resfriamento 5 na forma derefrigerante 9 nos cilindros 3, 4 (preferivelmente os cilindros de trabalho 3) eopcionalmente no produto laminado 1. Os bocais de resfriamento 5 são, emcada caso, atribuídos às zonas 11 com pelo menos um (preferivelmente exa-tamente um) bocal de resfriamento 5 que é provido para cada zona 11.
A fim de ajustar a quantidade de resfriamento total com precisão,está sendo determinada como uma função da potência efetiva na aberturaentre os cilindros 9, um regulador de quantidade total é sobreposto no ajustede resfriamento de múltiplas zonas e assegura que a quantidade de resfria-mento total exigida seja ajustada por meio do aumento ou decréscimo naquantidade de resfriamento nas zonas individuais 11 do resfriamento. Istoassegura que a quantidade de resfriamento total exigida seja mantida tãoconstante quanto possível sob condições constantes. Desta maneira, é im-pedido o superaquecimento do produto laminado 1 e dos cilindros 3, 4 (emparticular, os cilindros de trabalho 3). O ajuste da quantidade de resfriamentopara cada zona individual 11 do resfriamento acontece por meio da especifi-cação da relação de tempo 'on/off'(acionado/desativado) da válvula de res-friamento do bocal de resfriamento correspondente 5 ou por meio de umaválvula proporcional.
Conforme mostrado esquematicamente na Figura 4, um desviode controle suave RDg por zona 11 é primeiramente formado a partir do des-vio de controle de corrente RDa por zona 11, e é multiplicado, em cada caso,por uma amplificação dependente do desvio de controle KRD e uma amplifi-cação de controle total independente de zona kG. Desta maneira, com baseno desvio de controle de corrente RDA da distribuição de aplanamento que édeterminada com o auxílio do sistema de medição de aplanamento 6 (videFigura 1), uma distribuição de quantidade de resfriamento correspondenteCZ nos bocais de resfriamento individuais 5 ou zonas 11 é determinada peloajuste de resfriamento de múltiplas zonas. As variáveis de desvio de controlede corrente RDa, de desvio de controle suave RDg de amplificação depen-dente de desvio de controle KRD e de distribuição de quantidade de resfria-mento CZ são vetores, onde o número de elementos nestes vetores preferi-velmente corresponde ao número de zonas 11. As variáveis restantes mos-tradas na Figura 4 são preferivelmente escalares.O regulador de quantidade total sobreposto compara a quanti-dade de resfriamento total CS1 que deriva da medição de aplanamento ou doajuste de aplanamento, com a quantidade de resfriamento total predetermi-nada VS. A quantidade de resfriamento total predeterminada VS é preferi-velmente determinada como uma função da potência efetiva na abertura en-tre os cilindros, conforme descrito acima por meio de exemplo. Com base nadiferença de quantidade de resfriamento total resultante SD, uma porção dequantidade de resfriamento adicional Ca é calculada para os bocais de res-friamento individuais 5 ou zonas 11. Aqui é levado em consideração queuma quantidade de resfriamento mínima ou máxima por zona 11 não podeser excedida e que larguras de zona diferentes b-i, b2 (vide Figura 2) exigemdiferentes quantidades de fluxo de refrigerante. Uma distinção é formadaentre porções de quantidade de resfriamento insuficiente mk relativas às zo-nas 11 de grande largura bi e porções de quantidade de resfriamento ex-cessivo mg relativas às zonas 11 de grande largura bi. As porções de quan-tidade de resfriamento excessivo mg relativas às zonas 11 de grande largurabi são subtraídas das porções de quantidade de resfriamento total mz relati-vas às zonas 11 da grande largura bi a fim de determinar a porção de quan-tidade de resfriamento adicional Ca para os bocais de resfriamento individu-ais 5. Esta porção de quantidade de resfriamento adicional Ca não é agoraacrescentada diretamente à distribuição de quantidade de resfriamento CZmas é convertida em um desvio de controle r e acrescentada assim à saídado regulador de cada zona 11. A comparação da quantidade de resfriamentototal CS com a quantidade de resfriamento total predeterminada VS e a cor-reção resultante da saída do regulador é repetida até que a diferença entre aquantidade de resfriamento total CS e a quantidade de resfriamento totalpredeterminada VS caia abaixo de um valor predeterminado.
A essência da idéia que forma a base da invenção pode ser re-sumida como segue:
A invenção se refere a um método para aplicar um refrigerante 8em um produto laminado 1 e/ou em pelo menos um cilindro 3, 4 de uma ca-deira de laminação 2 apresentando uma abertura entre os cilindros 9. Nestecaso, uma quantidade de resfriamento total que tem que ser aplicada é inici-almente especificada como uma função da potência efetiva na abertura entreos cilindros 9. As quantidades de resfriamento para uma pluralidade de zo-nas 11 são então especificadas dependendo do desvio de controle da dístri-buição de aplanamento, o dito desvio de controle sendo determinado pormeio de um sistema de medição de aplanamento 6, onde, através da com-paração da soma das quantidades de resfriamento assim determinadas coma quantidade de resfriamento total anteriormente especificada, é determina-da uma quantidade de resfriamento, com base no que porções de quantida-de de resfriamento adicionais para as zonas 11 são determinadas submeti-das a limites superior e inferior das quantidades de resfriamento para as zo-nas 11. Este procedimento é repetido até que a diferença de quantidade deresfriamento caia abaixo de um valor predeterminável. De acordo com a in-venção, são providas condições constantes e estáveis de resfriamento e Iu-brificação apoiando-se na quantidade de resfriamento total predeterminadaVS. São impedidas, portanto, influências de espessura do produto laminado1 e temperaturas excessivas do produto laminado 1 ou dos cilindros 3, 4.
Claims (10)
1. Método para aplicar um refrigerante (8) em um produto lami-nado (1) e/ou em pelo menos um cilindro de trabalho (3) de uma cadeira delaminação (2) apresentando uma abertura entre os cilindros (9), no qual oproduto laminado (1) é laminado com o auxílio da cadeira de laminação (2),caracterizado pelo fato de a quantidade do refrigerante (8) que tem que seraplicada ser determinada como uma função da potência efetiva na aberturaentre os cilindros.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de a potência efetiva na abertura entre os cilindros (9) da cadeira delaminação (2) ser especificada a partir da potência do acionamento da cadei-ra de laminação (2) em conjunção com a tensão no lado de saída e/ou nolado de entrada da cadeira de laminação (2).
3. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de a quantidade do refrigerante (8) que tem que seraplicada ser determinada proporcionalmente à potência efetiva na aberturaentre os cilindros (9).
4. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de o aplanamento do produto laminado (1) ser de-terminado sobre uma pluralidade de zonas (11) na direção da largura (y) doproduto laminado (1), e de o refrigerante (8) ser aplicado em uma maneiradistribuída no produto laminado (1) e/ou em pelo menos um cilindro de traba-lho (3) como uma função da distribuição de aplanamento determinada sobrea pluralidade de zonas (11).
5. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores,que compreende as seguintes etapas:i) especificar uma quantidade de resfriamento total que tem queser aplicada como uma função da potência efetiva na abertura entre os cilin-dros (9);ii) especificar quantidades de resfriamento para as zonas (11)como uma função de um desvio de controle da distribuição de aplanamento;iii) determinar uma diferença de quantidade de resfriamento coma comparação da soma das quantidades de resfriamento que foram especifi-cadas de acordo com a etapa ii) com a quantidade de resfriamento total quefoi especificada de acordo com a etapa i);iv) determinar porções de quantidade de resfriamento adicionaispara as zonas (11) com base na diferença de quantidade de resfriamentoque foi determinada de acordo com a etapa iii), submetidas aos limites supe-rior e inferior das quantidades de resfriamento para as zonas (11);v) repetir as etapas ii) a iv) até que a diferença de quantidade deresfriamento de acordo com a etapa iii) caia abaixo de um valor predetermi-nável.
6. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de o refrigerante (8) poder ser aplicado ao produtolaminado (1) com o auxílio de uma pluralidade de bocais dé resfriamento (5),cada um dos quais sendo atribuído a uma zona (11).
7. Produto de programa de computador que compreende ummeio de código de programa que é adequado para executar as etapas deum método, de acordo com uma das reivindicações anteriores, quando oproduto de programa de computador for executado em um processador decontrole (7).
8. Processador de controle (7) para pelo menos uma cadeira delaminação (2), caracterizado pelo fato de ser programado com o uso de umproduto de programa de computador, como definido na reivindicação 7.
9. Cadeira de laminação (2) com um sistema de resfriamento (5,-10), que inclui um sistema de medição de aplanamento (6) e um processa-dor de controle (7), de acordo com a reivindicação 8, na qual o processadorde controle (7) é ligado ao sistema de medição de aplanamento (6) e ao sis-tema de resfriamento (5, 10).
10. Cadeira de laminação (2), de acordo com a reivindicação 9,na qual o sistema de resfriamento (5, 10) apresenta uma pluralidade de bo-cais de resfriamento (5) que é disposta em pelo menos uma barra (10).
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