ES2231688T3 - Procedimiento para el ajuste especifico de la estructura superficial de material laminado en el caso de post-laminado en frio en cajas de laminacion enderezadoras. - Google Patents
Procedimiento para el ajuste especifico de la estructura superficial de material laminado en el caso de post-laminado en frio en cajas de laminacion enderezadoras.Info
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Abstract
Procedimiento para el ajuste específico de la estructura superficial de material laminado en el caso de post-laminado en frío en cajas de laminación enderezadoras, produciéndose una transmisión parcial de la estructura superficial de los cilindros de trabajo (2) sobre el material laminado (3), caracterizado porque con ayuda de un modelo tribológico para la descripción matemática de los grados de rozamiento en la rendija entre cilindros (1), se calcula la variación de la rugosidad del material laminado (3) en el proceso de laminado de un tren de enderezado con una o varias cajas, con preferencia dos cajas, en un cálculo de optimización con variación de los parámetro de laminado teniendo en cuenta los límites existentes de la máquina, y se utilizan los resultados obtenidos para el ajuste previo de al menos una parte de los parámetros de laminado usados para el cálculo.
Description
Procedimiento para el ajuste específico de la
estructura superficial de material laminado en el caso de
post-laminado en frío en cajas de laminación
enderezadoras.
La invención se refiere a un procedimiento para
el ajuste específico de la estructura superficial de material
laminado en el caso de post-laminado en frío en
cajas de laminación enderezadoras, produciéndose una transmisión
parcial de la estructura superficial de los cilindros de trabajo
sobre el material laminado.
Mediante la conformación en caliente o frío
precedente con recocido a continuación, el material laminado
adquiere irregularidades y límites de alargamiento marcados que
pueden conducir a la formación de figuras de fluencia durante el
tratamiento ulterior subsiguiente. Para eliminar estas
irregularidades y evitar la aparición de figuras de fluencia, el
material laminado se somete a una conformación en frío
(post-laminado en frío) con un grado de deformación
reducido de sólo hasta el 3%. En el caso de esta conformación en
frío se produce después adicionalmente una rectificación de la
superficie del material laminado, unida a una transmisión
parcialmente deseada de la estructura superficial de los cilindros
de trabajo sobre el material laminado para ajustar una rugosidad
superficial determinada. Esta rugosidad superficial o estructura
superficial deseada ayuda, entre otras cosas, a evitar problemas en
el caso de embutición profunda (desgaste por abrasión o adhesión a
causa de contacto metálico así como fluencia incontrolada) y una
insuficiente capacidad de barnizado.
La transmisión de la estructura superficial de
los cilindros de trabajo sobre el material laminado se ve con ello
influenciada decisivamente por una multitud de parámetros de
laminado así como el grosor del material laminado, la rugosidad de
partida del material laminado, la rugosidad de los cilindros de
trabajo, la velocidad de post-laminado y la
temperatura de post-laminado.
Como ventaja para llevar a cabo el
post-laminado ha quedado demostrado, según una
investigación de Kurt Steinhoff ("Untersuchung des Nachwalzens von
metallish beschichtetem Feinblech", Umformtechnische Schriften,
tomo 47, editorial Stahl-Eisen), que mediante el
post-laminado en dos pasadas puede conseguirse una
mejora de la transmisión. Con ello es importante la distribución de
los grados de deformación en las diferentes pasadas, ya que el
efecto de aplanamiento ya marcado con bajos grados de deformación en
la primera pasada de post-laminado conduce en la
segunda pasada a premisas de transmisión favorables.
Partiendo de este estado de la técnica conocido,
que está marcado por elevados requisitos en las características
mecánicas de los materiales a laminar y acoplado a ello elevados
requisitos en la calidad superficial (en especial homogeneidad en
anchura y longitud del material laminado), se han desarrollado
nuevos conceptos de post-laminado en frío que han
conducido en especial al concepto de tren enderezador con dos cajas.
En el tipo de instalación de esta nueva tecnología de enderezado se
dispone de diferentes parámetros, para hacer frente a los requisitos
de un grado de enderezado constante a ajustar con una calidad
superficial constante, por ejemplo en el caso de velocidad variable
(fase de arranque y frenado). En este tipo de tren se dispone entre
otras cosas de la distribución de los diferentes grados de
enderezado, la tracción de caja intermedia, en determinada medida la
tracción de devanadera y la fuerza de laminado resultante, para
mantener constante la rugosidad de banda obtenida.
La tarea de la invención consiste en indicar un
procedimiento por el que se hace posible un acuerdo sobre los
diferentes parámetros relevantes para el laminado, de tal manera que
se hace posible un cálculo previo del factor de rozamiento en la
rendija entre cilindros y de la variación de la superficie del
material laminado mediante el post-laminado
(enderezado) y, basado en ello, un ajuste previo de los parámetros
de laminado.
La tarea impuesta es resuelta para un tren de
enderezado de varias cajas con las particularidades características
de la reivindicación 1, por medio de que, con ayuda de un modelo
tribológico para la descripción matemática de los grados de
rozamiento en la rendija entre cilindros, se calcula la variación de
la rugosidad del material laminado en el proceso de laminado de un
tren de enderezado con una o varias cajas, con preferencia dos
cajas, en un cálculo de optimización con variación de los parámetro
de laminado teniendo en cuenta el límite existente de la máquina, y
se utilizan los resultados obtenidos para el ajuste previo de al
menos una parte de los parámetros de laminado usados para el
cálculo.
Para el cálculo optimizador es conveniente
construir el modelo tribológico a partir de modelos parciales
combinados entre sí, de tal manera que en primer lugar se calculan
diferentes parámetros separados entre sí y después se combinan entre
sí los resultados obtenidos. De este modo pueden calcularse por
ejemplo, en dependencia de la coordenada de la rendija entre
cilindros, el factor de rozamiento \mu, la parte sustentadora T y
de aquí la cordillera de presión de laminado (distribución de
presión en la rendija entre cilindros). En estos cálculos se
incluyen y varían con optimización parámetros relevantes para el
laminado, debiéndose tener en cuenta en especial los parámetros
disponibles para un tren enderezador con dos cajas.
- -
- distribución de los diferentes grados de enderezado
- -
- tracción de la caja intermedia
- -
- tracciones de devanadera
- -
- fuerza de laminado resultante
- -
- velocidad de laminado.
Como magnitud objetivo debe preverse con ello que
el cálculo se lleve a cabo de tal modo, que el material laminado
tenga una rugosidad constante a todas las velocidades de laminado
detrás de la última caja. Como segunda magnitud objetivo se lleva a
cabo el cálculo de tal manera, que se mantenga constante el grado de
enderezado total (suma de los grados de enderezado de las diferentes
cajas).
Para vislumbrar el principio de la invención se
han representado gráficamente a continuación algunos contextos.
Aquí muestran:
la figura 1 un corte vertical parcial esquemático
a través de una rendija entre cilindros,
la figura 2 el recorrido del factor de rozamiento
\mu en la rendija entre cilindros,
la figura 3 el recorrido de la parte sustentadora
T en la rendija entre cilindros,
la figura 4 el recorrido de la presión normal P
en la rendija entre cilindros,
la figura 5 la función de laminado K en función
de la velocidad de laminado v,
la figura 6 la tracción de la caja intermedia Z
en función de la velocidad de laminado v,
la figura 7 el grado de enderezado D en función
de la velocidad de laminado v,
la figura 8 la rugosidad de banda Ra en función
de la velocidad de laminado v.
En las figuras 1 a 4 se ha representado la acción
conjunta de los modelos parciales, que son necesarios para un modelo
tribológico total de la rendija entre cilindros.
En la figura 1 se muestra un corte parcial
vertical a través de una rendija entre cilindros 1, en el que entre
el cilindro de trabajo superior 2 y el cilindro de trabajo inferior
(no representado) se encuentra la banda de laminado 3. La dirección
de laminado discurre en la posición mostrada de forma
correspondiente a la dirección de flecha 4, de izquierda a derecha.
Para apoyar el proceso de laminado las superficies de los cilindros
de trabajo 2 y de la banda de laminado están regadas con una
emulsión 5 que, como consecuencia de la subida de presión, se
enriquece con aceite en la pechina entre la banda de laminado 3 y el
cilindro de trabajo 2. Esta emulsión 6 enriquecida con aceite es
arrastrada ahora en el proceso de laminado, junto con la banda de
laminado 3, a través de la rendija entre cilindros 1 de izquierda a
derecha.
En el caso de usarse aceite de laminado o medio
de post-enderezado se prescinde de este proceso de
enriquecimiento. Después se embute el lubricante como tal a través
de la rendija entre cilindros.
Para entender mejor las siguiente consideraciones
se han aplicado las magnitudes relevantes en función de la
coordenada de la rendija entre cilindros WSK, y precisamente
partiendo de un valor -10 mm (región de la entrada), pasando por
+/-0 mm, hasta +4 mm (región de la separación entre cilindro de
trabajo y banda de laminado).
Las figuras 2 a 4, en las que se han representado
el desarrollo del factor de rozamiento \mu (figura 2), el
desarrollo de la parte de sustentación T de las rugosidades
superficiales (figura 3) y el desarrollo de la presión normal P en
la rendija entre cilindros (figura 4) en función de esta coordenada
de la rendija entre cilindros WSK, están dispuestas de tal modo por
debajo de la representación de la rendija entre cilindros de la
figura 1, que la coordenada de la rendija entre cilindros WSK se
corresponden entre sí.
En una vista conjunta de las figuras 1 a 4 pueden
leerse ahora las siguientes particularidades en el caso de las
siguientes coordenadas de la rendija entre cilindros WSK.
En la entrada se forma una cuña de entrada, con
lo que se produce una subida de presión 7 del lubricante
(suspensiones 6 enriquecidas con aceite) a causa de efectos
hidrodinámicos (aproximadamente desde la coordenada de la rendija
entre cilindros WSK de -10 mm a aproximadamente -8 mm), que se
mantiene hasta que se alcanza la tensión de fluencia descontando la
tensión de recuperación y la banda se plastifica. Con el grosor de
la capa de película lubricante embebida en este punto 8 puede
calcularse la parte sustentadora T (véase la figura 3) -se trata de
la relación
entre la superficie de contacto microscópica de los picos de rugosidad de la banda 3 y el cilindro de trabajo 2 con relación a la superficie de contacto macroscópica- en la entrada en un modelo parcial. Este modelo parcial describe el desarrollo de la rugosidad superficial (aproximadamente desde el punto 8) con una coordenada de la rendija entre cilindros WSK de aproximadamente -8 mm hasta aproximadamente el punto 9 con una coordenada de la rendija entre cilindros de aproximadamente +2 mm) y el ascenso ligado a ello de la parte sustentadora T al pasar por la rendija entre cilindros 1.
entre la superficie de contacto microscópica de los picos de rugosidad de la banda 3 y el cilindro de trabajo 2 con relación a la superficie de contacto macroscópica- en la entrada en un modelo parcial. Este modelo parcial describe el desarrollo de la rugosidad superficial (aproximadamente desde el punto 8) con una coordenada de la rendija entre cilindros WSK de aproximadamente -8 mm hasta aproximadamente el punto 9 con una coordenada de la rendija entre cilindros de aproximadamente +2 mm) y el ascenso ligado a ello de la parte sustentadora T al pasar por la rendija entre cilindros 1.
Con ayuda de la parte sustentadora T en función
de la coordenada de la rendija entre cilindros WSK (véase la figura
3) pueden calcularse el factor de rozamiento \mu correspondiente
en función de la coordenada de la rendija entre cilindros WSK (véase
la figura 2) y después con ayuda de la teoría de tiras
elástico-plástica la cordillera de presión de
laminado (véase el desarrollo de la presión normal P, figura 4).
En el caso de la teoría de tiras el material
laminado que se encuentra en la rendija entre cilindros se divide en
tiras verticales. Se supone que la presión de laminado P que actúa
sobre una tira de este tipo se extiende sin variación, en dirección
vertical, a través de la tira. Debido a que el grosor de la banda es
menor en el laminado en frío que la longitud de la rendija entre
cilindros, está justificada esta suposición. Mediante la aplicación
del equilibrio estático sobre la tira puede derivarse la variación
de la presión de laminado P con la coordenada de la rendija entre
cilindros en función de la situación de rozamiento local y de la
resistencia local del material. El modelo aquí utilizado se ha
ampliado teniendo en cuenta el comportamiento
elástico-plástico del material y el achatamiento
elástico de los cilindros de trabajo, en dependencia de la
distribución de la presión de laminado. Esto es necesario en
especial en cuanto a las aplicaciones del laminado enderezador.
Un modelo tribológico de esta clase nunca será
capaz de predecir exactamente el rozamiento, y una adaptación
seguirá siendo también necesaria. A pesar de ello el apoyo en
modelos básicos físicos tiene la ventaja de que una variación de las
magnitudes de influencia también provoca una respuesta física lógica
del modelo. Con esto es también en cierta medida posible una
capacidad de extrapolación a combinaciones de parámetros no
adaptados.
Una visión ejemplificativa del uso de un modelo
tribológico matemático de este tipo, con los resultados obtenidos de
un cálculo ejemplo para un tren enderezador de dos cajas, se ha
representado en las siguientes figuras 5 a 8.
Los ajustes del cálculo ejemplo se han realizado
en dependencia de la velocidad de laminado v, de tal manera que la
banda tiene una rugosidad constante a todas las velocidades detrás
de la caja 2. Al mismo tiempo se ha mantenido también constante el
grado total de enderezado (suma de los grados de enderezado D de la
caja 1 (G1) y la caja 2 (G2)).
A causa de los grados de enderezado D en las dos
cajas de laminación G1, G2 (véase la figura 7), la tracción de la
caja intermedia Z (véase la figura 6) y las fuerzas de laminado K
resultantes (véase la figura 5) se obtienen los valores de rugosidad
de banda Ra aplicados en la figura 8. Los resultados obtenidos
pueden usarse ahora también para el ajuste previo del proceso de
enderezado.
Claims (5)
1. Procedimiento para el ajuste específico de la
estructura superficial de material laminado en el caso de
post-laminado en frío en cajas de laminación
enderezadoras, produciéndose una transmisión parcial de la
estructura superficial de los cilindros de trabajo (2) sobre el
material laminado (3), caracterizado porque con ayuda de un
modelo tribológico para la descripción matemática de los grados de
rozamiento en la rendija entre cilindros (1), se calcula la
variación de la rugosidad del material laminado (3) en el proceso de
laminado de un tren de enderezado con una o varias cajas, con
preferencia dos cajas, en un cálculo de optimización con variación
de los parámetro de laminado teniendo en cuenta los límites
existentes de la máquina, y se utilizan los resultados obtenidos
para el ajuste previo de al menos una parte de los parámetros de
laminado usados para el cálculo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el modelo tribológico se compone de
modelos parciales combinados entre sí, mediante los cuales se
realizan entre otros los siguientes cálculos:
- \text{*}
- Combinación de la parte sustentadora (T) con el factor de rozamiento (\mu) (modelo de rozamiento)
- \text{*}
- Aumento de la parte sustentadora (T) al pasar por la rendija entre cilindros (1) - desarrollo de la rugosidad superficial (Ra) en función de la coordenada de la rendija entre cilindros (WSK)
- \text{*}
- Cálculo de la cordillera de presión de laminado, es decir, el desarrollo de la presión normal P en función de la coordenada de la rendija entre cilindros (WSK).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque para ajustar un grado de enderezado
constante (D) con una calidad superficial constante, en especial
rugosidad de banda Ra constante, se tienen en cuenta adicionalmente
en especial los parámetros de laminado:
- \text{*}
- Distribución de los diferentes grados de enderezado (D)
- \text{*}
- Tracción de la caja intermedia (Z)
- \text{*}
- Tracciones de devanadera
- \text{*}
- Fuerza de laminado resultante (K)
- \text{*}
- Velocidad de laminado, en especial fase de arranque y frenado (v)
para calcular el ajuste previo en
el modelo tribológico
matemático.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2
ó 3, caracterizado porque el cálculo del modelo tribológico
se lleva a cabo de tal modo, que el material laminado (3) tiene una
rugosidad (Ra) constante a todas las velocidades de laminado (v)
detrás de la última caja.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2,
3 ó 4, caracterizado porque el cálculo del modelo
tribológico se lleva a cabo de tal modo, que se mantiene constante
el grado de enderezado total, es decir la suma de los grados de
enderezado D de las diferentes cajas.
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