BRPI0719634B1 - método de tratamento térmico de produtos de aço alongado - Google Patents

Description

"MÉTODO DE TRATAMENTO TÉRMICO DE PRODUTOS DE AÇO ALONGADO".

[0001] A presente invenção relaciona-se a um método de tratamento térmico para produtos de aço alongados.

[0002] Durante o processamento de produtos de aço, as propriedades mecânicas, metalúrgicas, e químicas superficiais são alteradas. Pode ser necessário alterar estas propriedades antes do uso e/ou processamento subsequente. O aquecimento seguido de resfriamento é um método para alterar as propriedades de um material.

[0003] Um material é aquecido a uma temperatura de processamento, por exemplo, 1150°C para trefilar lingotes em hastes, arames, ou tubos, antes de processar o material. O material é resfriado após uma operação de processamento, que é feita em um leito de resfriamento ou similar. O calor suprido ao material para executar o processamento térmico, algumas vezes, é recuperado em trocadores de calor, mas, na maior parte das vezes, se perde.

[0004] As classes de material que devem sofrer processamento a frio devem ser tratadas termicamente, na maior parte dos casos, para obter propriedades de material adequadas para um processamento a frio. O material é aquecido tão rapidamente quanto possível, para um patamar de temperatura, durante o tratamento térmico, e, a seguir, sofre um resfriamento lento e controlado para temperatura ambiente, ou, ao invés, sofre repetidos ciclos de aquecimento e resfriamento, i.e., sofre um tratamento cíclico, seguido de resfriamento para a temperatura ambiente.

[0005] Naqueles casos em que o tratamento térmico deve ser executado como processo imediatamente subsequente de um processamento térmico, é desejável que o calor remanescente, depois do processamento térmico, possa ser usado para aumentar rapidamente a temperatura.

[0006] Um problema que ocorre durante a laminação de um produto consiste no fato de produtos alongados nem sempre apresentarem a mesma temperatura ao longo de todo seu comprimento. As extremidades do produto, por exemplo, podem ter uma temperatura diferente do resto do produto. Isto afeta o produto durante a laminação. Portanto, há necessidade de aquecer rapidamente as extremidades, por exemplo, do produto.

[0007] Um segundo problema consiste no fato de os produtos serem frequentemente resfriados após laminação para uma temperatura mais baixa que, por exemplo, 720°C, através do que a superfície do material é convertida, depois do que a superfície do material é aquecida para recristalização. O calor interno do material não é suficiente para isto. Assim, seria desejável aquecer rapidamente a superfície, para conservar o calor interno do material.

[0008] O método da presente invenção resolve os problemas descritos acima, e proporciona um meio eficiente para aumentar rapidamente a temperatura de produtos alongados.

[0009] A presente invenção, assim, relaciona-se a um método para tratar termicamente produtos de aço alongados, tal como hastes, tubos, cilindros, etc., enquanto os produtos estão em movimento, caracterizado pelo fato de os produtos serem aquecidos por queimadores DFI (onde "DFI" é abreviação de "Direct Flame Impingement" ("Aplicação Direta de Chama")), quais queimadores são localizados de modo que um arranjo de queimadores cubra essencialmente a circunferência do produto, e que os queimadores sejam localizados integrados em arranjos que transportam o produto na direção perpendicular a um plano em que as chamas dos queimadores essencialmente se localizam.

[0010] A invenção será descrita com mais detalhes a seguir, parcialmente com referência às configurações mostradas nos desenhos anexos, nos quais: [0011] A Figura 1 mostra uma linha de laminação, com três pares de rolos;

[0012] A Figura 2 mostra uma parte de uma esteira de rolos;

[0013] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos; e [0014] As Figuras 4 a 6 mostram seções transversais de diferentes produtos.

[0015] A presente invenção relaciona-se a um método de tratamento térmico para produtos de aço alongados, tais como hastes, tubos, e peças alongadas em geral. O termo "tratamento térmico", aqui, é usado para indicar o aquecimento de um produto, para elevar ou ajustar sua temperatura.

[0016] O tratamento térmico é executado enquanto os produtos estão em movimento.

[0017] Os produtos são aquecidos, de acordo com a invenção, por queimadores DFI localizados de modo que os conjuntos de queimadores essencialmente cubram a circunferência do produto. Ademais, os queimadores são localizados integrados em arranjos que transportam o produto em uma direção perpendicular ao plano em que as chamas dos queimadores essencialmente se localizam.

[0018] De acordo com uma configuração preferida, o combustível dos queimadores pode ser líquido ou gasoso, e o gás, contendo pelo menos 80% em volume de gás oxigênio, é oxidante.

[0019] A Figura 1 mostra uma linha de laminação 1 compreendendo três pares de rolos 2, 3, 4. Os pares de rolos podem ser reversíveis. Um arranjo 5, 5A é disposto entre os pares de rolos, e cada arranjo tem três conjuntos de queimadores 6, 7, 8, 9, 10, 11. Quando o produto 12 é transportado na linha de laminação, o produto pode ser aquecido por um, dois, ou mais conjuntos de queimadores. Por exemplo, pelo menos uma de parte da frente ou parte de trás do produto, ou mesmo o produto inteiro, pode ser aquecido conforme necessário.

[0020] O calor suprido para atender um processamento térmico do material, tal como, por exemplo, um processo de laminação, é otimamente usado, pelo fato de o calor residual ser conservado durante tratamento térmico direto.

[0021] A Figura 2 mostra uma seção transversal de uma esteira de rolo 13 para transporte de um produto 14. A esteira de rolos 13 compreende, da maneira convencional, um número de rolos motrizes 15. Os conjuntos de queimadores 16 a 20 são dispostos entre os rolos 15 para aquecer o produto 14 inteiramente ou partes do mesmo.

[0022] As Figuras 4 a 6 ilustram os conjuntos de queimadores e seções transversais de diferentes produtos. Quatro queimadores 28 a 31, por exemplo, são dispostos em cada conjunto de queimadores. Os queimadores são suportados por uma estrutura adequada 32. O número 33 no desenho indica uma peça de trabalho retangular, o número 34 indica um tubo, e o número 35 indica uma haste.

[0023] Os conjuntos de queimadores com queimadores DFI requerem pouco espaço, e podem ser arranjados facilmente ao longo de uma esteira de rolos. Assim, o processo de aquecimento, desta maneira, resulta compacto e eficiente.

[0024] O forno de espera, ademais, pode ser relativamente pequeno, uma vez que é requerida uma pequena potência para manter o calor no material.

[0025] De acordo com uma configuração preferida, os sensores de temperatura 21 a 24, 25 e 26 são dispostos ao longo de uma trajetória de transporte do produto, quais sensores determinam a temperatura do produto que passa por um sensor de temperatura.

[0026] De acordo com uma segunda configuração preferida, um circuito de controle 27 é disponível para cada conjunto de queimadores, para controlar os queimadores dependendo da temperatura do produto, que é determinada pelos um ou mais sensores de temperatura. Isto está ilustrado na Figura 3, com respeito aos conjuntos de queimadores 9, 10, 11 e sensores de temperatura 23, 24.

[0027] Os sensores de temperatura podem ser de qualquer tipo adequado, incluindo sensores infravermelho (IR).

[0028] Por exemplo, um produto na forma de um material de aço pode ser trazido para a esteira de rolos 13, depois de um processo de laminação a quente. O calor da laminação é usado, e a temperatura do material é elevada para um patamar de temperatura, quando o produto passa pelos conjuntos de queimadores que aquece diretamente o material. Uma vez alcançado o patamar de temperatura, o material entra em um forno de espera, no qual é mantido e resfriado, como especificado pelo protocolo para o material.

[0029] O material pode alcançar as propriedades de material corretas com um ciclo de aquecimento, onde apropriado. O material, neste caso, é aquecido a partir da temperatura do leito de resfriamento, para um primeiro patamar de temperatura, com ajuda dos conjuntos de queimadores, resfriado para a temperatura requerida, e rapidamente aquecido com ajuda dos conjuntos de queimadores para um segundo patamar de temperatura, resfriado, etc., e finalmente resfriado para a temperatura ambiente, como especificado no protocolo.

[0030] Uma vez que um resfriamento (em leito de resfriamento) e um aquecimento lento convencional em feixes são evitados, ambas, formação de carepas de óxidos e descarbonetação são radicalmente reduzidas, melhorando a produção e qualidade do produto.

[0031] Uma distribuição regular da energia ao longo da circunferência da superfície do produto de aço alongado é garantida fazendo o material passar por um número de conjuntos de queimadores. O aquecimento é rápido e cada produto alongado é tratado individualmente, em contraste com o método atual, onde o material é tratado em feixes, conferindo propriedades diferentes ao material, dependendo da posição do material no feixe.

[0032] É muito freqüente nos atuais métodos de tratamento térmico o caso em que o material é dividido em múltiplos comprimentos iguais, para permitir um tratamento térmico simples e regular do material em feixes. O uso de aquecimento direto garante que o aquecimento em um forno de espera possa operar com uma mistura de comprimentos diferentes de material. Isto permite uma maior produção, não apenas para o processo de laminação, mas também para os processos subseqüentes.

[0033] Um número de configurações foi descrito acima.

No entanto, como deve ser óbvio àqueles habilitados na técnica, o número de queimadores pode variar, assim como sua localização em relação ao produto, e também a localização dos sensores de temperatura.

[0034] Assim, a presente invenção não deve ser tomada em caráter limitante com respeito às configurações descritas, ao invés, podendo variar em uma estrutura definida apenas pelas reivindicações de patente a seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Método de tratamento térmico de produtos de aço alongados, tais como, por exemplo, hastes, tubos, peças alongadas em geral, etc., enquanto os produtos estão em movimento, caracterizado pelo fato de os produtos (14, 33, 34, 35) serem aquecidos por meio de queimadores DFI (6-11, 16-20), (onde "DFI" é abreviação de "Direct Flame Impingement" ("Aplicação Direta de chama"), que aquecem os produtos diretamente, tais queimadores estão localizados de modo que um conjunto de queimadores (6, 7, 8, 9, 10, 11), (16, 17, 18, 19, 20) cubra a circunferência dos produtos, e em que pelo menos um conjunto de queimadores (6, 7, 8, 9, 10, 11) seja localizado em um arranjo compreendendo duas estações de laminação ao longo de uma linha de laminação, entre as citadas estações de laminação, da qual o arranjo transporta o produto em uma direção que é perpendicular a um plano no qual as chamas dos queimadores estão localizadas e em que o combustível dos queimadores deve ser líquido ou gasoso e em que, um gás contendo pelo menos 80% em volume de oxigênio de seja oxidante.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dois ou mais conjuntos de queimadores (6, 7, 8, 9, 10, 11), (16, 17, 18, 19, 20) serem localizados ao longo dos citados arranjos (2-4) e das esteiras de rolo (13), que são arranjados para transportar os produtos.

3. Método, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de os queimadores aquecerem o material a diferentes graus de temperatura ao longo do comprimento do produto.

4. Método, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de os sensores de temperatura (21 a 26) localizados ao longo da trajetória de transporte do produto fazerem a leitura da temperatura do produto que passa pelo mesmo.

5.

Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de um circuito de controle (27) estar presente para cada conjunto de queimadores (6, 7, 8, 9, 10, 11), (16, 17, 18, 19, 20) no qual o circuito de controle controla os queimadores dependendo da temperatura do produto que um ou mais dos sensores de temperatura (21 a 26) determinaram.