BRPI0702834A2

BRPI0702834A2 - aparelho de resfriamento controlado e método de resfriamento de placas de aço

Info

Publication number: BRPI0702834A2
Application number: BRPI0702834-2A
Authority: BR
Inventors: Hironori Ueno
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2011-03-15
Also published as: KR20090014220A; CN101500721B; EP2058060A4; WO2008139632A1; US8349247B2; BRPI0702834B1; KR101045363B1; US20090194917A1; EP2058060A1; EP2058060B1; CN101500721A

Abstract

APARELHO DE RESFRIAMENTO CONTROLADO E MéTODO DE RESFRIAMENTO DE PLACAS DE AçO. A presente invenção apresenta um método de resfriamento de placas de aço, em resfriamento controlado de placas de aço de espessura grossa, que efetua uniformemente o resfriamento de placas de aço em toda sua extensão e elimina deformações de placa, isto é, um método para transportar e resfriar as superfícies do topo e do fundo de placas de aço em uma condição de alta temperatura após laminação a quente e ao mesmo tempo comprimir as placas de aço laminadas de alta temperatura por uma multiplicidade de conjuntos ou cilindros de drenagem de topo e fundo, caracterizado pelos bocais de resfriamento, que possuem um grande número de aberturas de bocais que, individualmente ou simultaneamente, vaporizam os dois fluidos de ar e água que são usados para resfriar as placas de aço, sendo o método de resfriamento de placas de aço caracterizado pelo fato de fornecer um padrão estável pela expulsão do ar que tenta invadir o trajeto de fluxo que atinge a extremidade frontal do aparelho de resfriamento quando a quantidade ou pressão de água alimentada está baixa. Além disso, o aparelho para operar este método é um aparelho de resfriamento de placas de metal composto de um cabeçote externo que apresenta um sistema de alimentação de ar, uma multiplicidade de bocais de vaporização de ar instalados na superfície de vaporização de ar deste cabeçote, um cabeçote interno que apresenta um sistema de alimentação de água e uma multiplicidade de bocais de vaporização de água instalados em uma superfície de vaporização de água de resfriamento deste cabeçote.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHODE RESFRIAMENTO CONTROLADO E MÉTODO DE RESFRIAMENTODE PLACAS DE AÇO".

Campo Técnica

A presente invenção refere-se a um método de resfriamentocontrolado de placas de aço, refere-se em particular a um aparelho e métodode resfriamento de placas de aço usadas por ocasião de laminação a quen-te, então resfriamento por água de placas de aço em condição de alta tem-peratura a partir de direções do topo e do fundo.

Antecedentes da Técnica

Nos últimos anos, as exigências em relação à qualidade dos a-parelhos de metal ferroso tais como a precisão da espessura de placas, qua-lidade de material, nível de exigência da superfície etc. se tornaram cada vezmais rigorosas. Em especial, no caso da produção de placas de aço de es-pessura grossa, foi utilizado um método de controle de resfriamento que usaum controle em linha visando a redução de ingredientes de liga, racionaliza-ção do método de tratamento quente etc. Este método de controle de resfri-amento que usa o controle em linha resfria a placa de aço de espessuragrossa que está em uma condição de alta temperatura após laminaçãoquente, imediatamente ou dez ou alguns segundos depois por um índice deresfriamento pré-determinado até uma temperatura pré-determinada de in-terrupção de resfriamento de modo a reduzir o teor de ingredientes de ligadispendiosos e ainda assim obter a resistência, dureza e rigidez desejada.Normalmente, neste método, a quantidade de água de resfriamento e o tem-po de resfriamento por água são ajustados para controlar o índice de resfri-amento e a temperatura para interromper o resfriamento, respectivamente.

Visto que os aparelhos usados para o resfriamento controladoacima, geralmente são utilizados um método de resfriamento de jato de cortee um método de resfriamento de jato de névoa múltipla, no entanto, há osproblemas de uma área de resfriamento efetivo muito estreita, de manuten-ção constante de um gabarito de fenda de corte na direção da largura daplaca de diversos milímetros, do local da instalação de uso etc. Os bocais deresfriamento de água aerada com amplas faixas de controle das quantidadesde água estão sendo amplamente utilizados, porém para o resfriamento es-tável e uniforme de uma placa de aço é desejável uma instalação de bocaisde alta densidade, mas com essa configuração de bocais e a crescentecomplexidade torna-se necessário um aparelho de resfriamento do tipo cai-xa. Este aparelho de resfriamento do tipo caixa apresenta a vantagem deuso dos bocais de um tipo de abastecimento de água ou ar diretamente amúltiplos bocais a partir de um cabeçote de água ou ar e, conseqüentemen-te, uma estrutura simples. Como a configuração de bocais deste aparelho deresfriamento do tipo caixa, conforme publicado na Publicação de Modelos deUtilidade Japoneses (A) nQ 63-111208, está apresentado um aparelho deresfriamento composto de cabeçotes externos e internos que apresentam,respectivamente, sistemas independentes de abastecimento de água de res-friamento nos quais o cabeçote externo está equipado com um grande nú-mero de bocais com boca de sino que têm partes estreitadas de ângulospré-determinados na superfície de vaporização de água de resfriamento, e ocabeçote interno está equipado com um grande número de bocais com ex-tremidades frontais curvadas afuniladas de modo a gerar fluxos de impactoem forma de anel, conforme publicado na Publicação de Modelos de Utilida-de Japoneses (A) n9 1-135108, está apresentado um método para obtençãode um excelente desempenho de resfriamento, mesmo sob condições ondea pressão de um fluxo de impacto direto e uma pressão de um fluxo oblíquoafunilado é o mesmo, pelo fato de efetuar o tamanho do orifício em uma a-bertura de descarga de um bocal de boca de sino simultaneamente vapori-zar um fluxo de impacto direto e um fluxo oblíquo menor que o tamanho doorifício de uma abertura de introdução de um fluxo de impacto direto e afuni-lando a abertura de introdução do fluxo oblíquo.

Descrição da Invenção

No entanto, há o problema que se apresenta pelo fato de que aoreduzir a quantidade de ar, a névoa vaporizada ficará instável e o padrão deresfriamento desejável incapaz de ser mantido. Em particular, em caso dapressão da água de abastecimento baixar, o ar invade o trajeto de circulaçãoda água e a vaporização de névoa torna-se instável em um fenômeno de-nominado "segundo vento" e, em razão disso, o resfriamento torna-se ex-tremamente instável.

A presente invenção apresenta, em um método de resfriamentode placa de aço de laminação a quente, um aparelho de resfriamento deplacas de aço que fornece um padrão de vaporização estável pelo fato deexpulsar o ar que está tentando invadir um trajeto do fluxo em direção à ex-tremidade frontal do aparelho de resfriamento mesmo quando a água queestá sendo abastecida é baixa em quantidade ou baixa em pressão e ummétodo de resfriamento usando o mesmo e tem como seu ponto principal oseguinte:

(1) Um aparelho de resfriamento para misturar e vaporizar ar eágua para resfriar placas de aço, sendo o referido aparelho de resfriamentocontrolado para placas de aço caracterizado pelo fato de que o referido apa-relho de resfriamento está equipado com um cabeçote de ar para o ar dealimentação e uma multiplicidade de bocais conectados a este cabeçote dear, sendo que cada um possui uma abertura de introdução de ar em seu to-po, aberturas de introdução de água de resfriamento em seu corpo e umaabertura de descarga para ar e água de vaporização em seu fundo,a área em torno das aberturas de introdução de água dos referi-dos bocais formam um cabeçote de água, uma altura de uma abertura dealimentação de um tubo de água de alimentação para aquele cabeçote deágua sendo ajustada mais baixa que as alturas das aberturas de introduçãode água dos referidos bocais e sendo prevista uma válvula de escape de arna metade do referido tubo de alimentação de água.

(2) Um método de resfriamento de placas de aço caracterizadopor usar um aparelho de resfriamento controlado, conforme estipulado em(1), para iniciar o resfriamento de placas de aço, durante o qual primeira-mente efetua a circulação do ar para os referidos bocais, depois efetua aabertura da referida válvula de escape de ar, consideravelmente de modosimultâneo alimentando água para o referido cabeçote de água, expulsandoo ar principalmente do tubo e, depois disso, fechando a válvula de escape dear.

(3) Um método de resfriamento de placas de aço caracterizadopor usar um aparelho de resfriamento controlado, conforme estipulado em(1), para finalizar o resfriamento da placa de aço e interromper a circulaçãode ar e água, durante o qual primeiramente interrompe a circulação de águae depois disso interrompe a circulação de ar.

Breve Descrição dos Desenhos

Figura 1 é uma projeção esquemática da configuração de umaparelho de resfriamento de placas de aço de acordo com a presente invenção.

Figura 2 é uma projeção apresentando o fluxo de controle de ummétodo de resfriamento de placas de aço de acordo com a presente invenção.

Figura 3 é uma projeção esquemática de uma configuração deum bocal de vaporização usado para o aparelho de resfriamento de placasde aço de acordo com a presente invenção.

Melhor Modo de Executar a Invenção

Primeiramente, será brevemente explicado o aparelho de resfri-amento de placas de aço para executar a presente invenção.

A figura 1 é uma projeção esquemática da configuração de umaparelho de resfriamento que usa dois fluidos, ar e água, de acordo com apresente invenção. Na figura 1, uma unidade de aparelho de resfriamento 1instalada acima de uma placa de aço A sendo resfriada em uma linha detrajeto de resfriamento é suportada por um aparelho de suporte 2. Este apa-relho de suporte 2 abrange um cabeçote de ar 3 e um cabeçote de água 4.

O cabeçote de ar 3 está equipado com uma multiplicidade de tubos de ali-mentação de ar 5 instalados de um modo ordenado em uma superfície devaporização de ar, enquanto o cabeçote de água está equipado com umamultiplicidade de bocais de vaporização de água de resfriamento 6 instala-dos de um modo ordenado na superfície de vaporização de água de resfria-mento. Sendo que cada bocal de vaporização, conforme apresentado nafigura 3, apresenta uma abertura de introdução de ar 12 em seu topo e aber-turas de introdução de água 13 em sua parte do corpo 10. O ar e a água sãomisturados no bocal e vaporizados a partir de um orifício de vaporização nofundo do bocal. Além disso, um reservatório de ar é formado na superfície devaporização de ar do cabeçote de ar 3, enquanto um reservatório de águade resfriamento é formado em torno dos bocais de vaporização de água deresfriamento 6 do cabeçote de água 4. O cabeçote de água 4 tem um tubode alimentação de água de resfriamento 7 para alimentar água de resfria-mento. A altura da saída deste tubo está posicionada mais abaixo que asaberturas de introdução de água dos corpos dos bocais de vaporização 6. Arazão disso é que ao interromper a água, o cabeçote de água é abastecidocom ar acima das aberturas de introdução de água dos corpos dos bocais devaporização, mas se a saída do tubo de alimentação de água de resfriamen-to estiver nesta faixa de altura, a água no tubo é alimentada para dentro docabeçote de água e a água continua a fluir para fora dos bocais, de modoque a resposta ao interromper a água de resfriamento torna-se insatisfatória.Para evitar isso, a saída do tubo é instalada para ficar constantemente imer-sa na água, isto é, abaixo das aberturas de introdução de água dos corposdos bocais de vaporização.

Além disso, na metade do tubo de alimentação de água 7, estáinstalada uma válvula de escape de ar 8. Isso, uniformemente dá passagema ar invadindo o tubo. Aparelho convencional de resfriamento é controladousando os dois fluidos de ar e água de modo que a quantidade e a pressãode ar alimentada a partir do sistema de alimentação de ar e a quantidade e apressão de água de resfriamento a partir do sistema de alimentação de águade resfriamento são ajustados em conformidade com uma proporção de res-friamento pré-ajustada e é efetuado um resfriamento uniforme.

No entanto, conforme acima explicado, quando surge uma situa-ção anormal onde a água que é alimentada torna-se baixa em quantidade oubaixa em pressão, a proporção da mistura de ar na água de resfriamento setornará maior, a quantidade de consumo de ar irá aumentar, os custos ope-racionais irão aumentar e, há o problema que ao reduzir a quantidade de ar,a névoa vaporizada se tornará instável e o padrão de resfriamento desejávelincapaz de ser mantido. Em especial, quando a pressão da água alimentadase torna baixa, o ar invade o trajeto de circulação de água e a vaporizaçãode névoa fica instável em um fenômeno denominado "segundo vento", poresta razão o resfriamento fica extremamente instável. Para solucionar estasituação é suficiente controlar a quantidade de ar alimentado e sua pressãona origem do sistema de alimentação de água, mas isso envolveria umagrande defasagem de tempo e no final uma quantidade excedente de ar eum resfriamento inconstante.

Por este motivo, na presente invenção, quando surge uma situa-ção destas, é efetuado um controle para expulsar o ar que estiver invadindoo trajeto do fluxo em direção ao aparelho de resfriamento, isso é, as extre-midades frontais dos bocais e fazer com que a proporção de mistura de á-gua e ar de resfriamento seja constante. De acordo com a rotina de controleespecífica, conforme apresentada pelo fluxo de controle da figura 2, primei-ramente, nos ajustes iniciais de um mecanismo de controle de bocal de flui-do (não mostrado) diretamente conectado à unidade do aparelho de resfria-mento mostrada na figura 1, a proporção de fluxo de água de resfriamento éajustada para 0, a proporção de fluxo de ar é ajustada para Oea válvula deescape de ar é fechada. A seguir, o ajuste da proporção de fluxo de ar émodificado para ajustar a proporção de fluxo de ar para um estado constan-te. Depois disso, ao ajustar a proporção de fluxo de água de resfriamento, aválvula de escape de ar é aberta, simultaneamente a proporção de fluxo deágua de resfriamento é ajustada para um estado constante, o ar passa dostubos de alimentação de água para os cabeçotes de água, a condição davaporização a partir dos bocais torna-se estável e a válvula de escape de aré fechada. Para controlar o tempo para isso, pode ser usado um temporiza-dor. Nesta condição, o resfriamento de placas de aço é iniciado e constan-temente é efetuado o controle do resfriamento de placas de aço.

Além disso, depois de finalizado que o resfriamento de placas deaço, primeiramente é interrompida a circulação de água, então é interrompi-da a circulação de ar. A razão disso é, se a água e o ar forem simultanea-mente interrompidos, o fluxo de água iria retornar para o lado do cabeçotede ar, a água iria invadir o trajeto de circulação do ar e, além de ferrugem,poderiam surgir outros problemas. Isso é, uma vez que a proporção de fluxode água de resfriamento seja zerada (0) e neste ponto de tempo operaçãodo aparelho, de modo que a proporção de fluxo de ar torna-se zero (0), aágua de resfriamento iria retornar à câmara de ar (reservatório de ar) e osbocais iriam bloquear, assim, normalmente, o sistema de alimentação deágua de resfriamento está ajustado por um temporizador para fazer com quea proporção de fluxo de ar seja zero (0).

Aplicabilidade Industrial

De acordo com a presente invenção, é possível resfriar unifor-memente placas de aço em toda a sua extensão sem deformar a placa emum resfriamento controlado de placas de aço de espessura grossa.

Claims

1. Aparelho de resfriamento para misturar e para vaporizar ar eágua para resfriar placas de aço, sendo o referido aparelho de resfriamentocontrolado caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de resfriamen-to está equipado com um cabeçote de ar para alimentação de ar e uma mul-tiplicidade de bocais conectados a este cabeçote de ar, cada um apresen-tando uma abertura de introdução de ar em seu topo, aberturas de introdu-ção de água de resfriamento em seu corpo e uma abertura de descarga paraar e água de vaporização em seu fundo,a área em torno das aberturas de introdução de água dos referi-dos bocais formam um cabeçote de água, uma altura de uma abertura dealimentação de um tubo de água de alimentação para aquele cabeçote deágua sendo ajustada mais abaixo que as alturas das aberturas de introduçãode água dos referidos bocais e sendo prevista uma válvula de escape de arna metade do referido tubo de alimentação de água.

2. Método de resfriamento de placa de aço caracterizada porusar um aparelho de resfriamento controlado, como definido na reivindicação 1, para iniciar o resfriamento de uma placa de aço, durante o qual primeira-mente efetua a circulação do ar para os referidos bocais, depois efetua aabertura da referida válvula de escape de ar, consideravelmente de modosimultâneo alimentando água para o referido cabeçote de água, expulsando oar principalmente do tubo e, depois disso, fechando a válvula de escape de ar.

3. Método de resfriamento de placa de aço caracterizado porusar um aparelho de resfriamento controlado, como definido na reivindicação 1, para finalizar o resfriamento da placa de aço e interromper a circulação dear e água, durante o qual primeiramente interrompe a circulação de água edepois disso interrompe a circulação de ar.