BRPI0618108A2 - processo e trem de acabamento para laminação a quente de matéria prima - Google Patents

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Abstract

<b>PROCESSO E TREM DE ACABAMENTO PARA LAMINAçãO A QUENTE DE MATéRIA PRIMA<d> A invenção se refere a um processo e a um trem de acabamento para laminação a quente de matéria prima. Matéria prima é acabada em diversas cadeiras de laminação sucessivas (110 n) no trem de acabamento, o material sendo arrefecido, devido à perda de calor. O material precisa ser reaquecido, a fim de que a temperatura do material não caia abaixo do valor inferior limite predefinido da temperatura em baixas velocidades dentro e na extremidade de saída do trem de acabamento. A fim de usar a menor energia possível para o dito processo de reaquecimento, o processo de reaquecimento dentro do trem de acabamento é realizado pela primeira vez, somente quando a temperatura do material correr o risco de cair abaixo do valor inferior limite da temperatura pela primeira vez, com relação à direção de fluxo do material, devido à perda de calor. Além disso, a temperatura do material durante o processo de reaquecimento é elevada somente até o ponto, onde a temperatura do material não caia abaixo do valor inferior limite da temperatura (T~ u~) , enquanto o material for conduzido até um próximo dispositivo de aquecimento, que está montado a jusante na direção de fluxo do material, e até que o material seja descarregado do trem de laminação.

Description

PROCESSO E TREM DE ACABAMENTO PARA LAMINAÇÃO A QUENTE DE
MATÉRIA PRIMA
A invenção se refere a um processo e trem deacabamento para laminação a quente .de matéria prima, demodo particular, de placas finas ou de pré-tiras.
Um processo desses e um trem de acabamentocorrespondente são conhecidos no estado da técnica, porexemplo, através da Patente Européia EP 0 415 987 B2. Nessapatente é descrito um trem de acabamento, que compreendeuma pluralidade de cadeiras de laminação dispostas emseqüência. As cadeiras de laminação servem para laminação aquente de matéria prima para obtenção de material de tira,a qual é inicialmente aquecida a uma temperatura deentrada, que é superior à temperatura de laminação finaldesejada, no final do trem de acabamento. Durante apassagem pelo trem de acabamento, o material sofre umarrefecimento, motivado por perdas de calor. No interior dotrem de acabamento são previstos dispositivos deaquecimento indutivo para compensação das perdas de calorpor reaquecimento do material, desde que a temperatura delaminação final do material de tira não caia abaixo de umvalor inferior limite predefinido na saída do trem delaminação.
A referida Patente Européia não forneceinformações detalhadas sobre quais critérios ocorre oreaquecimento do material no interior do trem deacabamento, com auxílio do dispositivo de aquecimentoindutivo. Em termos energéticos, a prática lá descrita nãoé a ideal.
Partindo deste estado da técnica, a tarefa dainvenção é, por isso, aperfeiçoar um processo conhecidopara acabamento por laminação a quente de matéria prima eum respectivo trem de acabamento conhecido, de tal modo quea energia alimentada ao material no interior do trem deacabamento seja reduzida ao mínimo para alcance de umatemperatura de laminação final desejada na saída do trem deacabamento.
Essa tarefa é solucionada pelo processoreivindicado na reivindicação 1. Esse processo écaracterizado pelo fato de, inicialmente, visto na direçãodo fluxo de material, aquele dispositivo de aquecimentoprecisar ser determinado, em cuja altura, ou após a qual, atemperatura do material pela primeira vez ameaça cairabaixo do valor inferior limite da temperatura, devido àsperdas de calor, e de ocorrer o reaquecimento do material,no qual a temperatura do material só é elevada até um pontocom auxílio do dispositivo de aquecimento detectado, que atemperatura durante o prosseguimento do transporte domaterial até o próximo dispositivo de aquecimento ajusante, visto na direção do fluxo de material, ou quandonenhum outro dispositivo de aquecimento se encontrar mais ajusante, na direção do fluxo de material, até a saída dotrem de acabamento, devido às respectivas perdas locais decalor no trem de acabamento, só caia até acima do valorinferior limite da temperatura, e de o reaquecimento domaterial ser repetido, com auxílio de cada outrodispositivo de aquecimento disposto a jusante na direção dofluxo de material, dentro do trem de acabamento.
De maneira vantajosa, o nível e as variações detemperatura do material no interior do trem de acabamentosão mantidos baixos na prática demandada e, desta forma, aenergia térmica necessária no interior do trem deacabamento para reaquecimento do material e os custosnecessários para tal são reduzidos a um valor mínimo. Aespécie demandada do reaquecimento conduz simplesmente aelevações moderadas de temperatura e a temperaturas, emgeral, relativamente baixas em todo o trem de acabamento, oque também é vantajoso com vistas à qualidade superficial.Em comparação com um aquecimento da matéria prima a umatemperatura de entrada, antes da entrada no trem deacabamento, que é tão alta, que a temperatura do material,também com suas perdas de calor pela passagem ao longo detodo o trem de acabamento, não cai abaixo da temperatura delaminação final desejada, a alimentação de calor necessáriaé substancialmente menor no processo reivindicado.
De acordo com um exemplo de realização dainvenção, o material não é aquecido acima de um valorinferior limite predefinido da temperatura durante oreaquecimento, assim que sua temperatura permaneça pelomenos geralmente dentro de uma faixa de temperaturas
pretendidas, após o primeiro reaquecimento no interior dotrem de acabamento até o abandono do trem de acabamento,que é limitada pelo valor inferior e superior limite datemperatura. Nessa faixa de temperaturas pretendidas ocorreuma laminação quase que isotérmica com reaquecimentoconstante do material.
A faixa de temperaturas pretendidas é escolhidade tal maneira para um determinado material empregado (porexemplo, aço ULC ou IF) , que o gradiente da resistênciamédia ao escoamento térmico do material empregado possui umvalor mínimo local acima da temperatura na faixa detemperaturas pretendidas. 0 material empregado é, então,deformável de maneira especialmente favorável na faixa detemperaturas pretendidas, o que pode ser empregado para aredução da tensão do trem de laminação (cadeiras, motoresetc.), bem como para redução da espessura mínima final.Neste caso, trata-se de uma laminação ferrítica.
Com vistas a um resultado favorável de laminação,de modo particular, boas propriedades de material e uma boaqualidade superficial, é vantajoso especificar o valorinferior limite da temperatura em função do material.
Para determinados dispositivos de tiras e placaspode ser necessário, que a matéria prima seja aquecida auma temperatura de entrada acima do valor inferior limiteda temperatura, com auxílio de um dispositivo depreaquecimento adicional, antes que ela seja colocada notrem de acabamento. Isto pode ser necessário, quando astemperaturas do material, por ocasião de sua saída do fornoou de uma instalação de lingotamento, forem especialmentebaixas, ou quando a velocidade de lingotamento e/ou adistância entre um dispositivo guia de veio e o trem deacabamento for especialmente grande, e o material entãofosse arrefecido a uma temperatura de entrada abaixo dovalor inferior limite da temperatura, até sua entrada notrem de acabamento. Nestes casos, o dispositivo depreaquecimento serve para compensar, pelo menosparcialmente, estas perdas térmicas antes da entrada notrem de acabamento. De modo alternativo ou adicional, odispositivo de preaquecimento pode ser também empregado,para evitar uma queda da temperatura do material abaixo dovalor inferior limite na zona de entrada do trem deacabamento, quando lá forem previstos dispositivos dedecapagem ou de arrefecimento intermediário entre ascadeiras, com vistas a uma boa qualidade superficialdesejada, que produzem um arrefecimento especialmente fortedo material.
As quantidades de calor a serem transferidas porcada um dos dispositivos de aquecimento entre as cadeirasde laminação do trem de acabamento sobre o materialpassante são, de preferência, pré-calculadas com auxilio deum modelo matemático para cada um dos dispositivos deaquecimento. O pré-cálculo ocorre, levando em conta asperdas de calor conhecidas, conforme ocorrem,especialmente, no transporte do material entre cadeiras delaminação dispostas em seqüência, ou entre dispositivos deaquecimento dispostas em seqüência, e na passagem por cadauma das cadeiras de laminação. O modelo matemático leva emconta, de preferência, limitações mecânicas ou elétricas emfunção do material, especificadas pelo fabricante, para osdispositivos de aquecimento, bem como faixas admissíveispara o processo de laminação. A fim de manter essaslimitações especificadas, o modelo matemático calculadiversos parâmetros de processo.
O modelo matemático pode ser configurado, paracalcular iterativamente as quantidades de calor a seremtransferidas por cada um dos respectivos dispositivos deaquecimento sobre o material, quer baseado em um cálculoantecipado na direção do fluxo de material, quer em umcálculo retroativo, partindo da temperatura de laminaçãofinal desejada do material de tira na saída do trem deacabamento, contra a direção do fluxo de material.
O cálculo das quantidades de calor a seremgeradas ou transferidas para o material ocorre,basicamente, antes de um processo de acabamento porlaminação.
De preferência, porém, o modelo matemático éformado, de modo a levar em conta alterações dos parâmetrosde processo, que se tornam conhecidas durante um processode acabamento por laminação, através de uma adaptaçãoprópria.
Os cantos laterais da matéria prima permanecemtipicamente livres após uma saída do material de um moldede lingotamento e atuam, neste sentido, como superfíciedissipadora de calor. Além disso, toda a água dearrefecimento, que é acumulada, por exemplo, durante umadecapagem da matéria prima sobre sua superfície larga,escorre pelos cantos para baixo, pelo qual eles sãoadicionalmente arrefecidos. Como resultado, a matéria primaé por isso tipicamente mais arrefecida nos seus cantos, doque no seu centro, antes de sua entrada no trem deacabamento. Na verdade, é desejado que o material sejaaquecido possivelmente em todos os locais por igual, tambémtransversalmente à direção do fluxo de material, na saídado trem de acabamento. Para realizar isso, a presenteinvenção propõe posicionar os dispositivos de aquecimentopara o reaquecimento do material no interior do trem deacabamento, de maneira orientada para os cantos da tira,sendo o controle exercido pelo modelo matemático de talmodo, que os cantos do material, arrefecidos na entrada,sejam mais aquecidos do que o centro do material, a fim deque o material seja aquecido por igual na direçãotransversal, no mais tardar por ocasião da saída do trem deacabamento.
Na prática foi comprovado ser vantajoso, efetuaro reaquecimento com dispositivos de aquecimento indutivo,pois esses, por exemplo, diferentemente de queimadores, quepossibilitam um aquecimento mais intenso do material em umcurto trecho e, ao mesmo tempo também, uma distribuiçãomais homogênea e orientada do calor transferido aomaterial.
Sete (07) figuras são anexadas à descrição, ondea figura 1 ilustra uma vista sobre uma instalaçãode placas com um trem de acabamento, de acordo com apresente invenção, com os componentes da unidade decontrole (modelo matemático);
a figura 2 ilustra o processo, de acordo com ainvenção;
a figura 3 ilustra a eficiência do processo, deacordo com a invenção, em comparação com um processoconhecido pelo estado da técnica;
a figura 4 ilustra uma variante do processo, deacordo com a invenção;
a figura 5 ilustra o gradiente do resistênciamédia ao escoamento térmico para diferentes aços, em funçãoda temperatura;
a figura 6 ilustra um exemplo de realização paraum dispositivo de aquecimento posicionado nos cantos datira para reaquecimento do material; e
a figura 7 ilustra diferentes gradientes detemperatura ao longo da largura do material com diferentetemperatura nos cantos da tira, onde esses gradientes detemperatura representam a distribuição térmica a sertransferida pelo dispositivo de aquecimento sobre omaterial.
A invenção será descrita em detalhes a seguir,com referência às figuras citadas, na forma de exemplos derealização.
A figura 1 mostra uma instalação de placas, quecompreende na direção do fluxo de material (direção daseta): uma máquina de lingotamento 300 para lingotamento deum veio de fundição, um dispositivo guia de veio 320 paracondução do veio de fundição vazado, da vertical para ahorizontal, um trem de acabamento 100 para laminação deacabamento do veio de lingotamento na forma de matériaprima, para obtenção de um material de tira, uma trecho dearrefecimento 400 para arrefecimento do material de tiralaminado e acabado, uma tesoura 500 para separação domaterial de tira tipicamente continuo e, finalmente, umdentre vários dispositivos de bobinamento 600 paraenrolamento do material de tira cortado pela tesoura 160.
O trem de acabamento 100 é composto, basicamente,de cadeiras de laminação 110 - n, com η = 1 - N, dispostasuma após a outra na direção do fluxo de material, edispositivos de aquecimento 120 - k, com k = 1 - K,dispostos entre cada uma das cadeiras de laminação 110 - n.
Em casos especiais, um dispositivo de preaquecimento 120 -0 pode ser conectado antes do trem de acabamento 100. Demodo característico, este é, por exemplo, o caso, quando seconta com baixas temperaturas de saída da máquina delingotamento, ou dispositivos de arrefecimento entre ascadeiras 14 0 forem previstos entre as primeiras cadeiras delaminação do trem de acabamento.
Além disso, pode ser visto na figura 1, que umdispositivo de controle 13 0 é atribuído ao trem deacabamento 100, para controle dos dispositivos deaquecimento 120 - k e dos dispositivos de arrefecimentoentre as cadeiras 14 0. De acordo com a presente invenção, odispositivo de controle 13 0 não só é configurado para ligare desligar os ditos dispositivos, mas também regular aintensidade de arrefecimento individual nos dispositivos dearrefecimento entre as cadeiras, por regulagem daquantidade de água descarregada, ou da quantidade de calora ser transferida pelos dispositivos de aquecimento 120 - ksobre o material. As decisões sobre a ligação edesligamento dos ditos dispositivos, bem como sobre ascapacidades de arrefecimento e calor a ser aplicadas, sãotomadas pelo dispositivo de controle 13 0, com auxílio de ummodelo matemático 132, o qual leva em conta, especialmente,as perdas de calor no interior do trem de acabamento para atomada de decisão. No caso dessas perdas de calor, trata-seaqui principalmente das perdas de calor que ocorrem duranteo transporte do material 200 entre cadeiras 110 - ηdispostas em seqüência, ou entre dispositivos deaquecimento 120 - k dispostos em seqüência e pela passagematravés das cadeiras de laminação 110 - n. Além disso, omodelo matemático 132 leva em conta a limitação mecânica,eletrônica, ou em função do material especificada paradefinição dos detalhes, bem como acionamento dos ditosdispositivos, para as cadeiras de laminação 110 - n, osdispositivos de aquecimento 12 0 - k, bem como limitaçõesespecificadas para o processo de laminação. 0 modelomatemático 132 calcula concretamente as perdas de calor,baseado em uma pluralidade de parâmetros predefinidos deprocesso, por exemplo, o tipo de matéria prima empregada,isto é, por exemplo, o tipo de aço empregado, ou o tipo dealumínio empregado, a espessura da matéria prima 200, avelocidade de lingotamento Vg , a temperatura Tg após odispositivo guia de veio 32 0, o número N das cadeiras delaminação no trem de acabamento 100, a distância entre ascadeiras ou a distância entre os dispositivos deaquecimento 120, a temperatura Ta do material de tira nasaída do trem de acabamento, a capacidade refrigerantemáxima possível dos dispositivos de arrefecimento entre ascadeiras, gradientes de temperatura elevada predefinidospara os cantos do material e opcionalmente também levandoem conta os respectivos valores reais de temperaturamedidos entre as cadeiras 110 - n.
As limitações acima citadas, consideradas pelomodelo matemático 132 para as cadeiras de laminação, osdispositivos de aquecimento e os dispositivos dearrefecimento entre as cadeiras, são simbolizadas com oalgarismo de referência 133 na figura 1, enquanto que osparâmetros relativos ao processo para o tipo de materialempregado, ou a espessura da matéria prima, a velocidade delingotamento etc., são simbolizados com o algarismo dereferência 134.
A figura 2 ilustra o processo inventivo paralaminação a quente da matéria prima para o trem deacabamento 100 acima descrito.
O processo é especialmente apropriado paramatéria prima 200 no formato de placas finas com umaespessura de 120 a 50 mm, ou de tiras de aço. De acordo coma invenção, essas são aquecidas a uma temperatura deentrada Te acima de um valor inferior limite predefinido datemperatura Tu, quando elas forem transportadas no trem deacabamento 100. O valor inferior limite da temperatura Tu épredefinido em função do material. Assim, ele é ajustado,por exemplo, a cerca de 900°C para aços austeníticoslaminados, e a cerca de 800°C para aços ferrí ticoslaminados. A matéria prima 200 é, então, laminada nascadeiras de laminação 110 - 1 ... - 7 para obtenção domaterial de tira acabado, onde ela é arrefecida a partir datemperatura de entrada Te no interior do trem deacabamento. O gradiente da temperatura média T do materialna passagem pelo trem de acabamento 100 é representadograficamente na figura 2. Aqui, as perdas de calor domaterial são representadas basicamente pelas seções degradiente com inclinação negativa, enquanto que umaalimentação de temperatura é representada por um dosdispositivos de aquecimento, através de seções de gradientecom inclinação positiva. As seções com forte queda Al, A2 eA3 no interior das seções de segmento XI, X2 e X3 devem seratribuídas à ativação do dispositivo de decapagem 142 ou aodispositivo de arrefecimento entre as cadeiras 14 0, quesão, de preferência, conectados, para alcançar umaqualidade superficial especialmente boa do materiallaminado.
Além disso, pode ser identificado na figura 2 queas perdas de calor, isto é, a queda de temperatura domaterial durante a passagem pelas cadeiras de laminação110, é especialmente grande, o que é representado por umrespectivo salto no gradiente de temperatura, de acordo coma figura 2. 0 motivo para estes fortes saltos detemperatura é o fato do material dissipar muito calor emcada um dos cilindros operativos, durante a passagem pelascadeiras de laminação.
A linha pontilhada desenhada na figura 2representa o gradiente de temperatura do material nadireção do fluxo de material, no interior do trem deacabamento, sem ativação de um dos dispositivos deaquecimento 120 - k entre as cadeiras de laminação, isto é,ainda sem o emprego do processo inventivo. Aqui, atemperatura de laminação final presente é muito baixa paraa laminação austenitica, se situando abaixo do valor limiteda temperatura Tu. Em oposição a isso, a curva pretatraçada mostra o gradiente de temperatura do material comemprego do processo inventivo. Esse prevê, que inicialmenteseja identificado aquele dispositivo de aquecimento, vistona direção do fluxo de material, em cuja altura ou após aqual, a temperatura do material 200 ameace cair pelaprimeira vez abaixo do valor inferior limite da temperaturaTu, devido âs perdas de calor. Esse valor inferior limiteda temperatura Tu é indicado na figura 2 por uma linhahorizontal tracejada e definido, por exemplo, a 900°C. Nafigura 2, a curva preta entre as cadeiras de laminação 110- 3 e 110 - 4, isto é, na zona 4, ameaça pela primeira vezcair abaixo desse valor inferior limite da temperatura Tu,se essa queda ameaçadora não for compensada. Uma mesmacompensação dessas é prevista pelo processo inventivo, ondea temperatura do material é elevada com auxílio dodispositivo de aquecimento 120 - 3 disposto nessa zona deposição X4, a fim de evitar uma queda da temperatura abaixodo valor inferior limite da temperatura. Na verdade, aelevação da temperatura naquele ponto ocorre de maneira nãoarbitrária, porém, com vistas a uma minimização da energiaalimentada, somente tanto quanto necessário, isto é,somente até que a temperatura do material, durante o avançodo material no interior do trem de acabamento até o próximodispositivo de aquecimento disposto a jusante, visto nadireção do fluxo de material, aqui o dispositivo deaquecimento 120 - 4, caia até um ponto acima, mas nãoabaixo, do valor inferior limite da temperatura Tu, devidoàs respectivas perdas locais de calor no trem deacabamento. No dispositivo de aquecimento 120 - 4 dispostoa jusante, bem como em todos os outros dispositivos deaquecimento dispostos a jusante no interior do trem deacabamento 100, o aquecimento do material descrito, deacordo com a invenção, é respectivamente repetido, assimque o material de tira 200 laminado e acabado possua umatemperatura na altura da temperatura de laminação final Tadesejada, isto é, a cerca da altura do valor inferiorlimite predefinido da temperatura Tu, na saida do trem deacabamento 100. De modo distinto do que nos dispositivos deaquecimento 120 - 3, 120 - 4 e 120 - 5 no interior do tremde acabamento 100, a quantidade de calor a ser alimentadapelo último dispositivo de aquecimento 120 - 6 do trem deacabamento pode ser regulada de maneira mais baixa, poisesse dispositivo de aquecimento não precisa mais compensaressas perdas de calor entre a última cadeira de laminação110 - 7 e um desses dispositivos de aquecimento dispostos ajusante (não disponível).
No exemplo de realização mostrado na figura 2, osdispositivos de aquecimento 120 -1 e 120 - 2 se encontramdesligados no interior do trem de acabamento, devido aofato de lá ocorrer um arrefecimento entre as cadeiras, emfavor de uma melhorada superfície do material. 0 processoinventivo para controle dos dispositivos de aquecimento sóencontra, portanto, aplicação meramente nos dispositivos deaquecimento 120 -3 ... 6 da figura 2. Um dispositivo depreaquecimento 120 - 0 serve ao propósito de aquecer omaterial 200 a uma tal temperatura, para que a temperaturado material caia abaixo do valor inferior limite datemperatura T^u durante sua passagem pelo dispositivo dedecapagem 142 e o dispositivo de arrefecimento entre ascadeiras 140, isto é, durante sua passagem pelas zonas deposição X1, X2 e X3.
Na figura 3 é ilustrada a prática energética maisfavorável do processo inventivo, em comparação a umprocesso conhecido pelo estado da técnica. 0 processoconhecido pelo estado da técnica é apresentado na metadesuperior da figura 3 e prevê, que o material, partindo deuma temperatura Tg de 1.150 °C na saída da máquina delingotamento 300 ou do dispositivo guia de veio 320, sejaaquecido em um dispositivo de preaquecimento 120 - 0, demodo que ele não seja resfriado abaixo de uma temperaturade laminação final de 850 °C durante sua passagem a jusantepor todo o trem de acabamento 100 sem um reaquecimento nointerior do trem de acabamento, na saída do trem deacabamento 100. Para o dito aquecimento do material nointerior do dispositivo de preaquecimento 120 - 0, umapotência de 14.700 kW se faz necessária no exemplo.
Por outro lado, o gradiente de temperatura, deacordo com o processo inventivo, é ilustrado na metadeinferior da figura 3. Com condições limite similares epartindo da mesma temperatura Tg de 1150 0C na saída damáquina de lingotamento 300 ou do dispositivo guia de veio320, ele conduz igualmente à temperatura de laminação finaldesejada de 850 0C na saída do mesmo trem de acabamento100. Em contraste com a ilustração acima, na representaçãoinferior não ocorre nenhum aquecimento prévio do materialantes da entrada no trem de acabamento, porém um renovadoreaquecimento do material, de acordo com o processoinventivo, com auxílio dos dispositivos de aquecimento 120- k entre as cadeiras de laminação 110 - n. Conformeapresentado na ilustração inferior, uma alimentação térmicana altura de 8.000 kW se faz simplesmente necessária paraalcance da mesma temperatura de laminação final na saída dotrem de laminação, no processo inventivo, o que correspondesimplesmente a 55% da energia térmica a ser aplicada noprocesso anteriormente descrito do estado da técnica.
A figura 4 apresenta um trem de laminação,composto de um grupo de pré-moldagem 90 e cadeirasacabadoras 110-n. Dispositivos de aquecimento indutivo 120-0, 120-k são dispostos entre o grupo de pré-moldagem e otrem de acabamento, bem como no interior do trem deacabamento. O dispositivo de aquecimento indutivo 120-0antes do trem de acabamento serve para pré-ajuste datemperatura de entrada, para reagir às diferentes variaçõesnas condições limite (temperatura de lingotamento ou develocidade) e, assim, poder manter constante a temperaturade entrada no trem de acabamento 110-η, o que favorece oprocesso apresentado.
Além disso, a figura 4 apresenta uma variante doprocesso inventivo, a qual consiste no fato da temperaturaser limitada por um valor superior limite absolutopredefinido da temperatura T0 durante o reaquecimento domaterial com auxílio dos dispositivos de aquecimento 120-k.Nessa variante do processo inventivo, a temperatura domaterial no interior do trem de acabamento 10 0, noreaquecimento renovado inventivo, se desloca simplesmenteem uma faixa de temperaturas pretendidas Δ T formada peladiferença entre o valor inferior e superior limite datemperatura. Assim, ocorre uma laminação praticamenteisotérmica do material; tal faixa de temperaturaspretendidas é ilustrada na figura 4.
De preferência, a faixa de temperaturaspretendidas Δ T é escolhida de tal forma, que o respectivomaterial empregado apresente boas propriedades de materiale/ou capacidade de deformação possivelmente boa nessa faixade temperaturas pretendidas. Uma capacidade de deformaçãopossivelmente boa dessas é demonstrada, por exemplo, por ummaterial, onde o gradiente de sua resistência média aoescoamento térmico ao longo da temperatura possui um valormínimo localizado, em termos matemáticos. Na figura 5 sãomostrados os gradientes da resistência média ao escoamentotérmico ao longo da temperatura para dois tipos distintosde aço, onde a curva pontilhada representa a resistência aoescoamento térmico para um aço C normal, e a curva comlinha cheia representa a resistência ao escoamento térmicopara um aço ULC. Pode ser identificado, que a curva comlinha cheia para o aço ULC possui um valor mínimo local decerca de 820 a 860 °C, o que pode ser aproveitado de modopositivo na laminação ferrítica com esse processo.
A figura 6 mostra um exemplo de realização paraum dispositivo de aquecimento indutivo 120 - k. 0dispositivo de aquecimento é montado em duas partes, com umindutor 120-k-l em um lado operativo e um indutor 120-k-2em um lado de motor. Se necessário, ambos os indutores sãoinseridos pela direita ou pela esquerda na linha do trem deacabamento, de modo que, finalmente, as bobinas de induçãoI fiquem dispostas ao longo dos lados transversais domaterial 200. As cabeças indutoras dos indutores sãoajustadas de modo orientado para os cantos da tira, sendodispostas aos pares uma após a outra. Aqui, oposicionamento orientado para os cantos da tira significaque as cabeças indutoras são ajustadas de modo afastado aolongo da largura do material, por exemplo, a uma distânciaA do canto do material.
De acordo com a invenção, os dispositivos deaquecimento 120 - k são, então, de tal modo controladospelo dispositivo de controle 13 0, que uma distribuição daalimentação de temperatura, mostrada por exemplo na figura7, seja alcançada ao longo da largura do material, isto é,na transversal à direção do fluxo de material. Na figura 7pode ser identificado, que um aquecimento nas áreastransversais é alcançado nos cantos do material 200, devidoao controle apropriado dos dispositivos de aquecimento eseu posicionamento orientado para os cantos da tira, com acaracterística de que os cantos do material 200 sãoaquecidos de modo relativamente mais forte, do que o centrodo material, conforme mostrado na figura 7; ver caracterede referência H na figura 7. Considerando um arrefecimentoespecialmente intenso dos cantos do material, antes de suaentrada no trem de acabamento, resulta então umadistribuição térmica relativamente uniforme ao longo dalargura do material na saida do trem de acabamento. Emcontraste, um aquecimento relativamente uniforme domaterial ao longo da largura é representado pelo gradienteda curva W na figura 7. 0 efeito ou a relação entre atemperatura nos cantos da tira e a temperatura no centro datira ao longo da largura do material 200 transversalmente àdireção do fluxo de material para diferentes posições A dascabeças indutoras é plotado na figura 7.
O ajuste indutivo alvo da temperatura nos cantosda tira, no interior do trem de acabamento, pode serempregado, de modo adicional ou alternativo, para exercerinfluência sobre a planicidade e o perfil da tira.Especialmente no caso de aço especial austenítico, ainfluência sobre a temperatura nos cantos da tira e, assim,sobre o formato da tira é possível em larga escala. Asinfluências são descritas em um modelo de perfil, decontorno e de planicidade, sendo a posição dos aquecimentosindutivos aplicada de modo orientado, em função dos dadosdo modelo.

Claims (16)

1. Processo para laminação a quente de matériaprima (200) para um trem de acabamento (100) , de modoparticular, de placas finas ou de pré-tiras, compreendendoas seguintes etapas:colocação da matéria prima (200), aquecida a umatemperatura de entrada (Te) acima do valor inferior limitepredefinido da temperatura (Tu) , no trem de acabamento;laminação da matéria prima aquecida (200) emdiversas cadeiras de laminação (110 - n) dispostas emseqüência do trem de acabamento para obtenção do materialde tira, de modo particular, da tira de aço, onde omaterial é arrefecido, devido às perdas de calor no trem deacabamento (100) com relação à temperatura de entrada (Te) ;ecompensação das perdas de calor por reaquecimentodo material, pelo menos entre cada uma das cadeiras delaminação (110 - n) dispostas em seqüência, com auxilio dedispositivos de aquecimento (120 - k) , de modo que atemperatura no interior do trem de laminação e atemperatura de laminação final (Ta) do material da tira nasaída do trem de acabamento (100) não atinja o valorinferior limite predefinido da temperatura (Tu) ;CARACTERIZADO pelo fato de fato de, inicialmente,visto na direção do fluxo de material, aquele dispositivode aquecimento (120 - k) precisar ser determinado, em cujaaltura, ou após de qual, a temperatura do material pelaprimeira vez ameace cair abaixo do valor inferior limite datemperatura (Tu), devido às perdas de calor; ede ocorrer o reaquecimento do material, no qual atemperatura do material só é elevada até um ponto comauxílio do dispositivo de aquecimento detectado (120 - k) ;que a temperatura durante a avanço do transporte domaterial até o próximo dispositivo de aquecimento a jusante(120- [k + 1] ) , visto na direção do fluxo de material, ouquando nenhum outro dispositivo de aquecimento se encontrarmais a jusante, na direção do fluxo de material, até asaída do trem de acabamento (100), devido às respectivasperdas locais de calor no trem de acabamento, só caia atéacima do valor inferior limite da temperatura (Tu) ; ede o reaquecimento do material ser repetido, comauxílio de cada outro dispositivo de aquecimento disposto ajusante na direção do fluxo de material, dentro do trem deacabamento.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato da temperatura do material noreaquecimento dentro do trem de laminação não ser elevadaacima de um valor superior limite predefinido datemperatura (T0) , que se situa acima do valor inferiorlimite da temperatura (Tu) , e com isso permanece em umafaixa de temperaturas pretendidas (Δ T) entre o valorinferior e superior limite da temperatura.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato da faixa de temperaturaspretendidas (Δ Τ) , dependendo do tipo do materialempregado, ser escolhida de tal modo, que o gradiente daresistência média ao escoamento térmico acima datemperatura para o material empregado na faixa detemperaturas pretendidas possua um valor mínimo local, emtermos matemáticos.
4. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato do valorinferior limite da temperatura (Tu) ser fornecido em funçãodo material e ser ajustado, por exemplo, a cerca de 900°Cpara aços austeniticos laminados de baixo carbono, e acerca de 800°C para aços ferríticos laminados.
5. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato damatéria prima (200) , antes dela ser colocada no trem deacabamento (100), ser aquecida a uma temperatura de entrada(Te) acima do valor inferior limite da temperatura (Tu) , depreferência com auxilio de um dispositivo de preaquecimento(120 - 0) .
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADO pelo fato de, quando ocorrer um arrefecimentointermediário (140) do material (200) entre as primeirascadeiras de laminação (110 - 1, 110 - 2, 110 - 3) do tremde acabamento, visto na direção do fluxo de material, antesda matéria prima ser colocada no trem de acabamento, delaser aquecida com auxílio do dispositivo de preaquecimento(12 0 - 0) a tal temperatura de entrada (Te) , que o materialnão seja arrefecido abaixo do valor inferior limite datemperatura (Tu) durante seu transporte pela zona dearrefecimento intermediário entre as cadeiras (14 0) até oalcance de um próximo dispositivo de aquecimento (120 - 3)a jusante na direção do fluxo de material, após a zona doarrefecimento intermediário entre as cadeiras.
7. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fatoda determinação do nível de aquecimento e do dispositivo deaquecimento, em cuja altura ou acima de cuja temperatura, omaterial ameace cair pela primeira vez abaixo do valorinferior limite da temperatura (Tu) , devido às perdas decalor, ser efetuada com auxilio de um modelo matemático(132) e/ou baseado em valores de medição da temperatura dointerior do trem de acabamento.
8. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, CARACTERIZADO pelofato da quantidade de calor a ser transferidaindividualmente para o material passante, para um processode reaquecimento de um dos dispositivos de aquecimento (120- k) , ser pré-calculada antes do inicio da operação delaminação, com auxilio de um modelo matemático (132),levando em conta as perdas de calor, conforme ocorridas, demodo particular, durante o transporte do material entre ascadeiras de laminação (110 - n) dispostas em seqüência ouentre dispositivos de aquecimento (120 - k) dispostos emseqüência e por ocasião da passagem pelas cadeiras delaminação.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8,CARACTERIZADO pelo fato do modelo matemático (132) calcularas perdas de calor, levando em conta limites predefinidos(133) para as cadeiras de laminação do trem de acabamento,para os dispositivos de aquecimento, bem como para oprocesso de laminação, com base em parâmetros de processopredefinidos, como do tipo da matéria prima empregada, porexemplo, do tipo de aço empregado, ou do tipo de alumínioempregado, da espessura da matéria prima, da velocidade delingotamento, do número de cadeiras de laminação no trem deacabamento, da distância entre as cadeiras ou entre osdispositivos de aquecimento entre si, da temperatura medidada matéria prima na saída de um dispositivo guia de veio(320) e do material da tira na saída do trem de acabamento,possivelmente da capacidade refrigerante dos dispositivosde arrefecimento entre as cadeiras (14 0), valores detemperatura opcionalmente medidos entre as cadeiras e/oufontes de temperatura elevada predefinidas para os cantosdo material etc.
10. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 7, 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato do modelomatemático (132) calcular, de modo iterativo, o primeirodispositivo de aquecimento ou a quantidade de calor a sertransferida pelos respectivos dispositivos de aquecimentoindividuais (120 - k) ao material (200) , quer com base emum cálculo progressivo na direção do fluxo de material, ouem um cálculo retroativo, começando com a temperatura delaminação final (Ta) do material da tira na saída do tremde acabamento (100), contra a direção do fluxo de material.
11. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 7, 8, 9 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato domodelo matemático e, com isso, determinação do primeirodispositivo de aquecimento e das quantidades de calorindividualmente predefinidas para cada um dos dispositivosde aquecimento (120 - k) ser ajustado durante um processode laminação em parâmetros de processo alterados, como porexemplo uma temperatura alterada determinada entre duascadeiras de laminação.
12. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 8, 9, 10 ou 11, CARACTERIZADO pelo fato dosdispositivos de aquecimento (120 - k) serem posicionados demodo orientado para os cantos da tira e serem de tal modocomandados pelo modelo matemático (132), que ocorra umacondução mais forte de calor nos cantos fortementearrefecidos do material, do que no centro do material,visto na direção transversal ao fluxo de material.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato do ajuste indutivo da temperaturada tira ser realizado dentro do trem de acabamento, paraexercer influência sobre a planicidade e o perfil da tira,e das influências serem especificadas no modelo do perfil,contorno e planicidade, bem como da posição dosaquecimentos indutivos, serem predefinidas.
14. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13,CARACTERIZADO pelo fato do reaquecimento ocorrer de modoindutivo, com auxílio dos dispositivos de aquecimento (120- k).
15. Trem de acabamento (100) compreendendo:uma pluralidade de cadeiras de laminaçãodispostas em seqüência na direção do fluxo de material (110- n) para laminação a quente da matéria prima (200) paraobtenção do material de tira, onde a matéria prima (200),aquecida a uma temperatura de entrada (Te) acima de umvalor inferior limite da temperatura (Tu) , sofre umarrefecimento, devido às perdas de calor no trem deacabamento (100);dispositivos de aquecimento (120 - k) dispostospelo menos entre cada uma das cadeiras de laminação (110 -n); eum dispositivo de controle (130) para controledos dispositivos de aquecimento (120 - k) , a fim de que asperdas de calor sejam compensadas por reaquecimento domaterial (200), desde que a temperatura de laminação final(Ta) do material de tira não fique abaixo do limitepredefinido da temperatura (Tu) , após a saída do trem deacabamento;CARACTERIZADO pelo fato do dispositivo decontrole (13 0) ser construídoa) para detectar aqueles dispositivos deaquecimento (120 - k) , em cuja altura, ou após a qual,visto na direção do fluxo de material, a temperatura domaterial ameace cair pela primeira vez abaixo do valorinferior limite da temperatura (Tu) , devido às perdas decalor no trem de acabamento; eb) para controlar o dispositivo de aquecimento(120 - k) assim detectado e possivelmente os outrosdispositivos de aquecimento dispostos a jusante, na direçãodo fluxo de material, de modo que o material somente sejareaquecido até o ponto, em que sua temperatura caia até ovalor inferior limite da temperatura (Tu) , devido às perdasde calor, durante o prosseguimento do transporte até opróximo dispositivo de aquecimento disposto a jusante (120- [k + 1] ) , visto na direção do fluxo de material, ou apóspassagem pelo último dispositivo de aquecimento até a saídada última das cadeiras de laminação (110 - n) .
16. Trem de acabamento (100), de acordo com areivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato do dispositivo decontrole (13 0) ser ainda construído para execução doprocesso, de acordo com uma das reivindicações 2 a 14 .
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