ES2251632T3 - Control de la planeidad de los bordes de una cinta. - Google Patents
Control de la planeidad de los bordes de una cinta.Info
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Abstract
Un procedimiento para el control de la planeidad de una cinta metálica al laminarla en frío, en especial al laminar en frío reduciendo, por medio de al menos una caja de laminación con cilindros de trabajo, medios para calentar al menos parcialmente los cilindros de trabajo y un control, en que se determina la demanda de calor de las áreas de los cilindros de trabajo próximas a los bordes de la cinta, y se calienten las áreas correspondientes de los cilindros de trabajo, caracterizado porque el procedimiento es un procedimiento de regulación previa, en el cual se predetermina la demanda de calor de las áreas de los cilindros de trabajo próximas al borde de la cinta e independientemente de ello se controlan los medios para calentar al menos parcialmente los cilindros de trabajo.
Description
Control de la planeidad de los bordes de una
cinta.
La invención se refiere a un procedimiento y a un
dispositivo para el control de la planeidad de una cinta metálica al
laminarla en frío, en especial al laminar reduciendo, mediante al
menos una caja de laminación con cilindros de trabajo, medios para
calentar al menos parcialmente los cilindros de trabajo y un
control, en la cual o bien en el cual se determina la demanda de
calor de las áreas de los cilindros de trabajo próximas a los bordes
de la cinta, y se calienten las áreas correspondientes de los
cilindros de trabajo. Un procedimiento de tipo similar, así como un
dispositivo de tipo similar se conocen del documento
DE-A 2 743 130.
En la laminación, en especial en la laminación
reductora de metales, la configuración de fallas en las áreas de los
bordes de las cintas es un problema conocido. Debido al calor de
conformación generado a partir del trabajo de conformación para la
reducción del espesor del material y al calor de la fricción, al
laminar aparece un perfil térmico en los cilindros de trabajo. Como
consecuencia del perfil térmico que aparece en los cilindros de
trabajo, se presenta una expansión local del calor, produciéndose
diferentes incrementos de los diámetros de los cilindros de trabajo.
Las inhomogeneidades de la deformación de los cilindros de trabajo
resultantes del salto del perfil térmico en el borde de la cinta y
dispuestas verticalmente al sentido de la laminación, se localizan
en especial en el área de los bordes de la cinta. Éstas producen
típicas fallas en la planeidad de los bordes de la cinta al cabo de
la laminación.
En los procedimientos convencionales se intenta
mediante elementos mecánicos de ajuste de la planeidad, tales como
curvaturas de los cilindros de trabajo, cilindros de apoyo
inflables, o cilindros de trabajo destalonados por muela, aplicar un
efecto positivo a los bordes de la cinta. Si bien estos
procedimientos pueden mejorar el aspecto general de la planeidad del
producto laminado, no es posible, sin embargo, evitar o disminuir
con ellos las fallas en los bordes de las cintas.
En procedimientos más recientes, que aún se
hallan en desarrollo, para resolver el problema se tratan los bordes
de los cilindros con lubricantes calientes, por lo general mediante
el rociado (hot edge spray), siendo que el tratamiento se
controla en el marco de un valor de medición de la planeidad, por
medio de un registro de la situación del plano tras la luz entre los
cilindros. Por el suministro complementario de energía a las áreas
de los cilindros de trabajo próximas a los bordes de las cintas,
puede actuarse de tal modo sobre el perfil térmico que aparece en
los cilindros de trabajo, que las inhomogeneidades de la deformación
del cilindro de trabajo se localizan fuera de la cinta metálica que
deba laminarse. No obstante y debido a la mala conducción de
temperatura en este procedimiento, ello se logra tan sólo
acotadamente.
En los procedimientos conocidos hasta ahora es
desventajoso que sobre la base de la regulación asistida por un
registro de la situación del plano, solamente pueda realizarse una
nivelación de fallas de los bordes de cinta ya producidas, con lo
cual las fallas de los bordes de cinta no pueden evitarse. Por lo
demás, en el procedimiento
"hot-edge-spray" debe ponerse a
disposición una prestación de calentamiento relativamente elevada,
para poder actuar efectivamente los bordes de cintas, dado que en el
procedimiento mencionado precedentemente, a causa de las
regulaciones posteriores se obtienen temperaturas más elevadas, que
deben compensarse mediante la aplicación de altas prestaciones de
calor.
Partiendo del estado de la técnica que se expuso,
la invención se funda pues en el objetivo de poner a disposición un
procedimiento o bien un dispositivo para la realización del
procedimiento, con los cuales pueda evitarse con mayor efectividad
la presentación de fallas en los bordes de las cintas.
De acuerdo a la invención, el objetivo
precedentemente referido y explicado para un procedimiento de
control de la planeidad de una cinta al laminarse, se resuelve con
que la demanda de calor de las áreas de los cilindros de trabajo
próximas a los bordes de la cinta está predeterminada e
independientemente de ello se controlan los medios para calentar al
menos parcialmente los cilindros de trabajo. La predeterminación
según la invención de la demanda de calor de las áreas de los
cilindros de trabajo próximas a los bordes de la cinta y el
correspondiente control de los medios para calentar al menos
parcialmente los cilindros de trabajo, aseguran que los cilindros
de trabajo se expandan térmicamente de modo homogéneo más allá de
los bordes de la cinta y que con ello la luz entre los cilindros
permanezca constante también en el área de los bordes de la cinta.
Así puede suprimirse efectivamente la aparición de fallas en los
bordes de la cinta.
En consecuencia, el procedimiento según la
invención es un procedimiento de regulación previa, el cual no está
sometido a una medición posterior de la planeidad del borde de la
cinta para suprimir fallas del borde de la cinta.
Si de acuerdo con una forma de realización del
procedimiento según la invención para el control de la planeidad de
una cinta metálica durante la laminación, se predetermina la demanda
de calor de los sectores de los cilindros de trabajo adyacentes a la
cinta, entonces el calentamiento de los cilindros de trabajo puede
circunscribirse a los sectores adyacentes a la cinta, en cuyo caso
solamente se suministra la exacta cantidad de energía requerida para
mantener nivelada la luz entre los cilindros junto al borde de la
cinta.
Debido a que mediante una forma más avanzada de
realización del procedimiento según la invención, un registro de la
situación del plano tendiente a mejorar la predeterminación de la
demanda de calor, establece un valor de medición de la planeidad de
la cinta metálica luego de su laminación, en especial con un rollo
de medición de la planeidad, la planeidad de la cinta metálica
laminada puede controlarse y eventualmente adecuarse los parámetros
para la predeterminación de la demanda de calor.
De acuerdo a una siguiente forma ventajosa de
realización del procedimiento según la invención, se logra un
control de planeidad especialmente exacto, predeterminando el
control la demanda de calor a través de una simulación del proceso
al menos parcialmente continua. Adicionalmente también se pueden
tener en cuenta discrepancias de los cilindros durante la operación
corriente, a fin de la predeterminación de la demanda de calor.
De acuerdo a una forma más avanzada de
realización del procedimiento, la exactitud de la predeterminación
de la demanda de calor puede seguir incrementándose, calculando la
simulación del proceso el balance de energía, especialmente los
flujos de energía entre la cinta metálica y los cilindros de trabajo
para predeterminar la demanda de calor. En especial puede tenerse en
cuenta de este modo el trabajo de conformación efectuado, el calor
de la fricción que se genera, así como la conducción del calor desde
la cinta metálica hacia los cilindros de trabajo y a la inversa.
Esta forma de realización puede desarrollarse
ventajosamente, si los flujos de energía se determinan con sujeción
a datos de material de la cinta metálica y/o datos de la caja de
laminación y/o datos de la condición actual de laminación y/o del
valor de medición de planeidad. Con ello el procedimiento según la
invención no está restringido a un determinado material de la cinta
metálica, por ejemplo aluminio o una aleación de aluminio, ni
tampoco hay restricciones con respecto a las cajas de laminación a
utilizarse. El procedimiento entonces es aplicable a prácticamente
todos aquellos procesos de laminación, que presentan como potencial
fuente de errores las fallas de planeidad en la proximidad de los
bordes de la cinta.
Dado que según una forma más avanzada de
realización del procedimiento según la invención, el calor se
suministra al menos parcialmente en forma continua, no se producen
grandes oscilaciones temporales de temperatura en las zonas del
cilindro de trabajo adyacentes a la cinta, que deban compensarse. El
calor, que para compensar hay que suministrar por cada rotación del
cilindro, es pues relativamente reducido, lo cual lleva a pocas
prestaciones caloríficas a instalarse y a modos de construcción con
costos correspondientemente beneficiosos.
Si se procede al suministro de calor antes de la
introducción de la cinta o tras la luz entre los cilindros, el calor
podrá suministrarse directamente junto a las áreas de los cilindros
de trabajo, las cuales tendrán el próximo contacto con el material a
laminarse, siendo de preferencia el calentamiento del cilindro de
trabajo inmediatamente tras la luz entre los cilindros, en atención
a que el perfil de calor que se introduce al sector de los cilindros
de trabajo ya está alisado debido a la disipación del calor, previo
a que el área del cilindro de trabajo entre en contacto con el
material a laminarse.
De acuerdo a una siguiente forma ventajosa de
realización del procedimiento según la invención, el suministro de
calor procede mediante inducción y/o convección y/o irradiación.
Ello asegura por un lado, que el suministro de calor, por ejemplo
por calentamiento de resistencia mediante flujo de corriente a
través de los propios cilindros de trabajo, emisiones infrarrojas,
emisiones láser o, empero, con el rociado con lubricantes calientes,
pueda controlarse y dosificarse con especial precisión, así como,
por otro lado, que las requeridas fuentes de calor puedan realizarse
correspondientemente pequeñas y compactas.
De acuerdo a la invención, se mejoran los
dispositivos conocidos hasta ahora para el control de la planeidad
al laminar una cinta metálica con al menos una caja de laminación
con cilindros de trabajo y medios para calentar al menos
parcialmente los cilindros de trabajo, previendo un medio que
asegure una dosis exacta de energía, en especial medios que trabajen
por inducción para calentar al menos parcialmente los cilindros de
trabajo. Mediante una precisa dosificación del calor suministrado,
pueden también mejorarse notoriamente los dispositivos conocidos
hasta ahora para el control de la planeidad, dado que los sistemas
conocidos hasta ahora sólo permiten una imprecisa conducción de la
temperatura. Mediante la mejorada conducción de la temperatura, el
perfil térmico de los cilindros de trabajo en la proximidad del
borde de la cinta puede ajustarse con mayor precisión, reduciéndose
las fallas en el borde de la cinta, siendo que para calentar
parcialmente los cilindros de trabajo, para su empleo en un
dispositivo según la invención, son especialmente apropiados los
medios que trabajan por inducción, porque pueden poner a disposición
las cantidades necesarias de energía, permitiendo una precisa
dosificación de esas cantidades de energía, no siendo además
propensos a fallos.
Siendo que en una forma de realización más
desarrollada del dispositivo según la invención para el control de
la planeidad al laminarse una cinta metálica, se prevé un control
que predetermina y regula la demanda de calor de las áreas de los
cilindros de trabajo próximas al borde de la cinta, así como los
medios para calentar al menos parcialmente los cilindros de trabajo,
puede eliminarse efectivamente la presentación de fallas en los
bordes de la cinta, mejorando aún más la calidad de los productos
laminados.
La predeterminación de la demanda de calor de las
áreas de los cilindros de trabajo próximas al borde de la cinta
puede continuar mejorando de acuerdo con una siguiente forma
ventajosa de realización de la forma de realización según la
invención del dispositivo según la invención, previendo un rollo de
medición de la planeidad para el registro de la situación del plano
de la cinta metálica posterior a los cilindros. Como ya fuera
descrito, los parámetros para la predeterminación de la demanda de
calor pueden adecuarse mediante una posterior verificación de
la
planeidad.
planeidad.
Si los medios para calentar al menos parcialmente
los cilindros de trabajo se disponen antes de la introducción de la
cinta metálica y/o tras la luz entre los cilindros, entonces puede
de modo sencillo suministrarse el calor al cilindro de trabajo en
las áreas próximas al borde de la cinta y previo al contacto con la
cinta metálica a laminarse. Como ya se mencionara anteriormente, es
de preferencia aquí para el calentamiento al menos parcial, la
disposición de los medios tras la luz entre los cilindros, porque la
disipación del calor suministrado hasta el contacto de los cilindros
de trabajo con la cinta metálica a laminarse genera un perfil
térmico especialmente homogéneo de los cilindros de
trabajo.
trabajo.
Se obtiene una predeterminación especialmente
precisa y rápida de la demanda de calor en las áreas de los
cilindros de trabajo próximas al borde de la cinta, según una
siguiente forma de realización en la que para control se prevé un
procesador con un módulo de simulación integrado.
Existen numerosas posibilidades de
acondicionamiento del procedimiento según la invención o bien del
dispositivo según la invención para el control de la planeidad al
laminar una cinta metálica. A ese efecto, por ejemplo, se remite por
un lado a las Reivindicaciones sujetas a las Reivindicaciones 1 y 10
y por otro lado a la descripción de un ejemplo de realización en
relación al dibujo. En el dibujo se muestra,
Fig. 1 esquemáticamente un ejemplo de
realización de un dispositivo según la invención para el control de
planeidad al laminar una cinta metálica y
Fig. 2 el curso del perfil térmico de un
cilindro de trabajo en el área del borde de la cinta.
El ejemplo de realización de un dispositivo para
el control de la planeidad al laminarse una cinta metálica 1
representado en la Figura 1, presenta dos cilindros de trabajo 2, 3
en una caja de laminación, medios 4 para al menos calentar
parcialmente el cilindro de trabajo 2, un control 5, así como un
rollo de medición de la planeidad 6. Si se lamina la cinta metálica
1 con este dispositivo, entonces el control 5 por lo pronto calcula
en una simulación del proceso de laminación el virtual trabajo de
laminación que debe llevarse a cabo. Éste se compone del trabajo de
conformación para la reducción del espesor del material, del calor
de conformación generado en la ocasión y del calor de fricción en el
proceso de laminación propiamente dicho. En la simulación del
proceso se calcula la específica prestación de calor suministrado a
la cinta o bien al cilindro de trabajo, referida a la superficie de
contacto para el volumen de energía en la luz entre los cilindros.
De la suma de esta prestación de calor resulta luego la prestación
de calor que debe suministrarse al cilindro de trabajo 2, para
compensar un salto en el perfil térmico del cilindro de trabajo 2 en
el área del borde de la cinta. Aquí, para predeterminar la demanda
de calor, el control 5 de los medios 4 para calentar al menos
parcialmente el cilindro de trabajo 2 recurre mediante una
simulación del proceso a los datos 8 de la caja de laminación, así
como a los datos 9 de material de la materia prima a laminarse. Como
medio 4 para calentar al menos parcialmente el cilindro de trabajo
2, se prevé aquí una fuente de calor inductiva, la cual está
dispuesta tras la luz 7 entre los cilindros. Esta disposición
permite mediante la disipación de calor un alisado del perfil
térmico producido sobre el cilindro de trabajo en sentido
circunferencial, estando sometido aquél a la influencia de la fuente
de calor inductiva que trabaja con precisión. De este modo el perfil
térmico del cilindro de trabajo 2 también es prácticamente constante
en dirección axial. Adicionalmente y con ayuda del rollo de medición
de la planeidad 6, que está dispuesto tras la luz 7 entre los
cilindros, puede efectuarse un registro de la situación del plano, a
cuyos datos puede recurrirse para mejorar la predeterminación de la
demanda de calor. Mediante la corrección del perfil del cilindro de
trabajo, puede evitarse entonces una falla antes de que se produzca
en el borde de la cinta.
La predeterminación de la demanda de calor será
ahora explicada por medio de un cálculo ejemplificativo, habiéndose
tomado como base los siguientes datos típicos de una pasada de cinta
de aluminio:
\vskip1.000000\baselineskip
| decremento de pasada | 0,5 mm a 0,275 mm |
| ancho de cinta | 1325 mm |
| aleación | AA 1050 |
| temperatura de cinta | 25ºC |
| velocidad de laminación | 1200 m/min |
| avance de cinta | 15 kN |
| retroceso de cinta | 10 kN |
| diámetro de cilindro de trabajo | 370 mm |
| temperatura de aceite | 38ºC |
Sobre la base de estos datos, la simulación del
proceso genera un trabajo virtual de laminación de 919 kW. A partir
del balance de energía del trabajo de conformación para la reducción
del espesor del material, del calor de conformación generado en la
ocasión y del calor de fricción en el proceso de laminación, resulta
del volumen de energía en la luz entre los cilindros, que a la cinta
se le suministra una prestación específica de calor de 44,6
W/mm^{2} y al cilindro una prestación de calor de W 7,8 W/mm^{2}
referida a la superficie de contacto del cilindro de trabajo 2. El
cálculo arroja que el medio 4 para calentar al menos parcialmente el
cilindro de trabajo, debe suministrar al cilindro de trabajo 2 anejo
al borde de la cinta una prestación de 62 W/mm^{2}.
El efecto de este suministro de calor se ilustra
en la representación esquemática de la Fig. 2 del área 10 de los
cilindros de trabajo próxima al borde de la cinta. Así, la Fig. 2
muestra el área de un borde de cinta de una cinta metálica 1, así
como el perfil térmico 11, 12 de los cilindros de trabajo en el área
10 del borde de la cinta, con y sin calentamiento de bordes. El
perfil térmico del cilindro de trabajo son calentamiento de bordes
11 no es homogéneo en el área del borde de la cinta, porque debido a
la temperatura del cilindro de trabajo la que disminuye hacia
afuera, el diámetro del cilindro de trabajo ya se reduce en el área
del borde de la cinta. Si ahora se dispone un sector de
calentamiento 4 adicional en el área 10 del borde de la cinta, en
especial directamente junto a los sectores del cilindro de trabajo,
los cuales están en contacto con la cinta metálica, entonces puede
modificarse el perfil térmico de los cilindros de trabajo mediante
el preciso suministro de calor. Tal como muestra el perfil térmico
de los cilindros de trabajo con calentamiento de bordes 12, el
perfil térmico es constante en el área de los bordes de la cinta
merced al suministro adicional de calor por medio de la fuente de
calor 4. De este modo, la totalidad de la cinta metálica está
sometida a las mismas condiciones de laminación, de manera que se
evitan las fallas en los bordes de la cinta. Por el suministro
adicional de calor, la parte nivelada de la abertura de la luz entre
los cilindros se extiende más allá de la superficie de contacto con
la cinta metálica 1 en la medida de la porción que en la Fig. 2 se
indica con \deltaX.
Claims (13)
1. Un procedimiento para el control de la
planeidad de una cinta metálica al laminarla en frío, en especial al
laminar en frío reduciendo, por medio de al menos una caja de
laminación con cilindros de trabajo, medios para calentar al menos
parcialmente los cilindros de trabajo y un control, en que se
determina la demanda de calor de las áreas de los cilindros de
trabajo próximas a los bordes de la cinta, y se calienten las áreas
correspondientes de los cilindros de trabajo,
caracterizado porque
el procedimiento es un procedimiento de
regulación previa, en el cual se predetermina la demanda de calor de
las áreas de los cilindros de trabajo próximas al borde de la cinta
e independientemente de ello se controlan los medios para calentar
al menos parcialmente los cilindros de trabajo.
2. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque
se predetermina la demanda de calor de los
sectores del cilindro de trabajo adyacentes a la cinta.
3. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque
un registro de la situación del plano establece
un valor de medición de planeidad de la cinta metálica luego de la
laminación, especialmente mediante un rollo de medición de la
planeidad, para mejorar la predeterminación de la demanda de
calor.
4. Un procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
el control predetermina la demanda de calor por
medio de una simulación del proceso al menos parcialmente
continua.
5. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque
la simulación del proceso calcula el balance de
energía, en especial los flujos de energía, entre la cinta metálica
y los cilindros de trabajo, para predeterminar la demanda de
calor.
6. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque
los flujos de energía se determinan con sujeción
a los datos de material de la cinta metálica y/o datos de la caja de
laminación y/o datos de la condición actual de laminación y/o del
valor de medición de la planeidad.
7. Un procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque
el calor se suministra al menos parcialmente en
forma continua.
8. Un procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque
el suministro de calor se efectúa antes de la
introducción de la cinta metálica o tras la luz entre los
cilindros.
9. Un procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque
el suministro de calor se efectúa por inducción
y/o por convección y/o por irradiación y/o por conducción de
calor.
calor.
10. Un dispositivo para el control de la
planeidad al laminar una cinta metálica con al menos una caja de
laminación con cilindros de trabajo y medios para calentar al menos
parcialmente los cilindros de trabajo, previendo medios que aseguren
una dosis exacta de energía, en especial medios que trabajen por
inducción para calentar al menos parcialmente los cilindros de
trabajo, para el cumplimiento de un procedimiento de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque
se prevé un control que predetermina la demanda
de calor en las áreas de los cilindros de trabajo próximas a los
bordes de las cintas y controla los medios para calentar al menos
parcialmente los cilindros de trabajo.
11. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque
se prevé un punto de medición de planeidad para
el registro de la situación del plano de la cinta metálica luego de
la laminación.
\newpage
12. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10 u 11, caracterizado porque
los medios para calentar al menos parcialmente
los cilindros de trabajo están dispuestos antes de la introducción
de la cinta metálica y/o tras la luz entre los cilindros.
13. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10 a 12, caracterizado porque
para el control se prevé un procesador con un
módulo de simulación integrado.
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