ES2278330T3 - Proceso y sistema termoelectromecanico para el enrollado y desenrollado de un fleje laminado en linea en caliente procedente de una colada en continuo de plancha delgada. - Google Patents
Proceso y sistema termoelectromecanico para el enrollado y desenrollado de un fleje laminado en linea en caliente procedente de una colada en continuo de plancha delgada. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema termo-electromecánico que comprende dos dispositivos de enrollado (A) superpuestos uno encima del otro, cada uno de ellos con su respectiva envoltura resistente al fuego (A¿) con quemadores internos (7) de gas natural, capaces de enrollar, en un correspondiente mandril central (6) por medio de pares de cilindros de entrada y de salida (2), un fleje preconformado (a) con un espesor comprendido entre 30 y 8 mm para un laminador de desbaste que está conectado directamente con un tren de colada para desbaste delgado, y subsiguientemente girar sobre sí mismo y desenrollar dicho fleje preconformado para permitir la entrada al siguiente descascarillador y tren de laminado de acabado, caracterizado porque - dichos dispositivos de enrollado (A) están provistos de quemadores de gas natural (4), - dichos quemadores interiores (7) son capaces de optimizar la temperatura del fleje preconformado (a) para la entrada en el tren de laminado acabado, mediante un adecuado software de control también provisto de un algoritmo capaz de cambiar el caudal de los quemadores para conseguir automáticamente una temperatura estable y uniforme entre los extremos delantero y trasero del fleje tanto cuando se enrolla como cuando se desenrolla en función del tipo del fleje preconformado (a) y de las características que se pretenden obtener en el producto acabado; - dichos quemadores exteriores (4) son capaces de homogeneizar a través de un software de control especial la temperatura del fleje preconformado (a) en toda la longitud del mismo desde el núcleo enrollado hasta la parte de cola terminal (c), que permanece fuera, asegurándose la completa uniformidad de las características mecánicas y geométricas del producto, que responden a los cambios de temperatura; - se proporcionan medios actuadores para la rotación del mandril (6) de los dispositivos de enrollados superior e inferior (A) estando controlados tanto durante el enrollado como durante el desenrollado mediante algoritmos especiales del software de control para acelerar o desacelerar el enrollado de un fleje preconformado; - se proporcionan los medios de control para controlar la velocidad de dicho fleje preconformado (a) tanto durante el enrollado como el desenrollado, consistentes en un software de proceso especial con el fin de evitar estiramientos o compresiones de fleje preconformado, que pudieran perjudicar la calidad geométrica del producto final; y - se proporcionan medios para la operación de la parada del mandril (6) dejando dicho extremo de cola (c) del fleje preconformado, durante el enrollado, en el exterior de dichos dispositivos de enrollado (A) y dichos pares de cilindros (2) para una longitud comprendida entre 0 y 800 mm, haciendo así más fácil, durante un desenrollado consecutivo, su entrada hacia el descascarillado y el laminado de acabado siguiente hasta el tren de laminado de acabado.
Description
Proceso y sistema termoelectromecánico para el
enrollado y desenrollado de un fleje laminado en línea en caliente
procedente de una colada en continuo de plancha delgada.
La presente invención se refiere a un proceso y
a un sistema asociado formado por un doble dispositivo
electromecánico superpuesto, calentado mediante quemadores de gas y
adaptado para enrollar y desenrollar a una velocidad controlada
flejes preconformados de acero alimentados desde un aparato de
colada de desbaste colado delgado con laminado en caliente en línea
("laminado en colada") capaz de conectar, de un modo
controlado dicha etapa con la siguiente de laminado final, estando
separado de la misma por diferentes velocidades de trabajo.
Un sistema según el preámbulo de la
reivindicación 1 y un proceso según el preámbulo de la
reivindicación 6 se conoce, por ejemplo, a partir del documento
"ISP-THIN SLAB CHALLENGE TO NUCOR", Steel
Times, Fuel & Metallurgical Journals Ltd. London, GB, Vol. 221,
n° 10, 1 de octubre 1993, páginas 416, 418-419.
Es conocido en las plantas de fabricación de
productos de aceros planos, utilizar aparatos para el enrollado
temporal de los productos antes de pasar al tren de laminado en
caliente de acabado a fin de separar la porción de baja velocidad
conectada con la colada continua del tren de laminado de acabado
que funciona por el contrario con alta velocidad, de manera que se
formen bobinas utilizables como stock de almacén. Un aparato típico
es la denominada "caja de arrollamiento" ("coil box")
desarrollada por Selco y utilizada tanto en las plantas
convencionales como en los denominados minilaminadores que utilizan
la tecnología del desbaste delgado.
Este sistema está formado sustancialmente por
una serie de cilindros de entrada para doblar y provocar que el
producto plano se enrolle, así como por cilindros accionados
adecuados para impartir al producto la rotación requerida para la
formación de la bobina, que tiene lugar libremente sin ningún
mandril central y sin ninguna envoltura de protección. El aparato
utilizado presenta sin embargo algunos inconvenientes, el primero
de los cuales es la imposibilidad de enrollar desbastes delgados o
flejes preconformados que tengan un espesor menor de 15 mm,
consistiendo el peligro en el colapso de la bobina sobre ella misma
lo cual impediría el subsiguiente desenrollado de la propia bobina.
Además la ausencia de una envoltura exterior acarrea problemas de
pérdida de temperatura debida a la irradiación y de temperatura no
homogénea, que dificultaría la obtención de productos de buena
calidad tanto desde el punto de vista de geometría como de sus
propiedades mecá-
nicas.
nicas.
Es cierto que la patente US 4.703.640 trata de
resolver estos problemas proporcionando un empotramiento y la
posibilidad de utilizar un mandril convencional, mientras que DE
4013582 proporciona una posible solución con dos enrolladores, cada
uno de los cuales empotrado en su propia envoltura y superpuestos
mutuamente, pero ambas soluciones presentan inconvenientes técnicos.
Inconvenientes que se deben a la presencia de cabezas y colas
inevitablemente más frías que la parte central del fleje; esto
acarrea problemas en el subsiguiente proceso de laminado
especialmente en el caso de espesores delgados y ultradelgados,
ocasionando especialmente:
- -
- la imposibilidad de comprobar la temperatura del fleje preconformado ya que el equipo no tiene sistemas de calentamiento, y en consecuencia la imposibilidad de producir flejes con tolerancias limitadas o características particulares tales como aceros termomecánicos de fase doble o del tipo HSLA (acero hipoaleado de gran resistencia);
- -
- la falta de control de la velocidad de enrollado/desenrollado del fleje preconformado, y por consiguiente la imposibilidad de producir flejes delgados y ultradelgados con tolerancias estrictas debido a los esfuerzos de estiramiento ocasionados por un desenrollado no controlado;
- -
- problemas de los denominados "rechazos" de las cajas de laminado para aceptar un material que presenta en la zona de cabeza, en una longitud de unos pocos centímetros, diferencias de temperatura de algunas decenas de grados;
- -
- fuera de tolerancia en la primera y en la última longitud del fleje (decenas de metros), especialmente en la fabricación de flejes delgados y ultradelgados;
- -
- posicionamiento incorrecto o "fuera de tabla" de la cabeza con una consiguiente deformación de los primeros metros de fleje, con los consiguientes problemas de estabilidad y enrollado del fleje;
- -
- incorrecto posicionamiento o "fuera de tabla" de la cola con los consiguientes daños en el fleje y en los cilindros de laminado.
El documento WO 96/32509 proporciona dos
dispositivos de enrollado y desenrollado de fleje de acero
superpuestos que tienen calentadores por inducción sólo en las
guías de salida del fleje hacia el exterior, configuradas como
carrileras, sin ninguna posibilidad de optimizar y hacer que sea
uniforme la temperatura a lo largo de todo el fleje.
Aún haciendo referencia a las patentes
anteriormente mencionadas, se puede destacar que para evitar
cualquier enfriamiento de la cola del fleje, ésta última debe
enrollarse internamente, pero esto supone importantes dificultades
a la hora de retirar la misma, y como alternativa el dispositivo
debería tener una abertura ancha, condición que causaría
considerables pérdidas de temperatura; por estos motivos dichos
aparatos no tienen aplicaciones prácticas.
Partiendo de los problemas descritos y de los
inconvenientes del tipo citado, la presente invención pretende
mejorar un dispositivo para enrollar/desenrollar un fleje
preconformado que sale de un sistema de colada en línea y laminado,
asegurando a la vez que dicho producto tenga un alto grado de
uniformidad del calor y un control electrónico de la velocidad de
enrollado/desenrollado, considerada como esencial para obtener un
producto final con tolerancias geométricas estrictas y
características mecánicas uniformes.
Este objetivo se consigue, según la invención
mediante un sistema electromecánico que tiene las características
indicadas en la reivindicación 1, y un proceso según la
reivindicación 6.
Otros objetivos, ventajas y características del
sistema según la presente invención, así como el proceso relevante
se pondrán de manifiesto claramente a partir de la siguiente
descripción de una forma de realización preferida de la misma
haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 ilustra una vista en sección de
dicha forma de realización en la que los dos dispositivos que
forman el sistema de la invención están superpuestos uno encima del
otro;
La figura 2 ilustra una vista esquemática en
sección transversal del mandril central de cada dispositivo
individual de enrollado/desenrollado del sistema; y
Las figuras 3 y 4 ilustran respectivamente una
vista frontal y una vista en sección a lo largo de la línea
IV-IV del mismo de una forma de realización
preferida para unir mediante encaje el cuerpo central del mandril
con los segmentos laterales.
Haciendo referencia ahora a la Fig. 1, se
ilustra la configuración según la invención en la que según los dos
dispositivos de enrollado/desenrollado superpuestos A del fleje
preconformado a pueden girar alternativamente alrededor de su
propio eje horizontal en el sentido horario y antihorario con un
ángulo comprendido entre 40 y 120°, con el fin de asegurar
continuidad entre la etapa de colada en línea y laminado en
caliente y la etapa del laminado caliente final. Cada uno de los
dos dispositivos A viene encabezado separadamente por quemadores 4
de gas natural adecuados y se hace funcionar independientemente por
medio de un software especial capaz de controlar tanto la velocidad
de enrollado/desenrollado como la temperatura de calentamiento.
Además, para asegurar una rápida inserción a los sistemas de
descascarillado y subsiguientemente al tren de laminado de acabado
dispuesto "aguas abajo", se permite intencionadamente que la
cola c del fleje preconformado salga de la envoltura de protección
una longitud comprendida entre 0 y 800 mm y, antes del laminado
final, se calienta mediante dichos quemadores 4 (apagados durante
la etapa de enrollado) requeridos para asegurar la uniformidad
térmica con el fleje preconformado restante siendo enrollado y
calentado dentro del dispositivo A.
Debe destacarse que el dispositivo de
enrollado/desenrollado A puede incluir preferentemente equipos
subsidiarios para ayudar a la entrada o a la salida del fleje
preconformado en las aberturas de la envolvente exterior.
Para este fin, como solución preferida pero no
limitante, se podría adoptar el tipo anterior dado a conocer en la
patente IT 1245612 (DE-C-4013582) en
el que los flejes son dirigidos hacia adentro y hacia fuera por un
par de cilindros 2 colocados en la entrada de los dispositivos A y
soportados durante la etapa de enrollado por una placa 3 que está
situada dentro de la envoltura de protección para ayudar a la
inserción de los mismos en un mandril de enrollado 6.
Para este fin, como solución preferida, cada
dispositivo de enrollado A comprende dentro de una envoltura
aislada A' un mandril fijo no expandible 6, en cuya estructura hay
una ranura 5 para la inserción de la cabeza b del fleje
preconformado así como los segundos quemadores 7 para homogeneizar
la temperatura del fleje a tanto en la etapa de enrollado como en
la del desenrollado. La combustión de los quemadores 7 se controla
mediante un software específico según un algoritmo que controla la
relación estequiométrica relevante desequilibrada intencionadamente
con un exceso de gas (combustión de reducción) a fin de ayudar a la
formación de un óxido fácilmente retirable mediante los dispositivos
de descascarillado dispuestos "aguas abajo" antes del
laminado final. El software de control de los quemadores 7 está
provisto también de un algoritmo capaz de aumentar o disminuir el
caudal de los quemadores para obtener una temperatura estable entre
el extremo delantero y el extremo trasero del fleje tanto durante
la etapa de enrollado como en la etapa del desenrollado, o en
función del tipo de acero del fleje preconformado y de las
propiedades que deba tener el producto acabado.
La envoltura A' tiene una abertura definida por
el par de cilindros 2 que en la etapa de enrollado está orientada
en el sentido de "aguas arriba" con respecto a la dirección de
laminación para recibir el fleje preconformado a que se ha de
enrollar (fig. 1 - dispositivo inferior), mientras que en la etapa
de desenrollado se orienta "aguas abajo" cuando el fleje
preconformado se desenrolla para ser dirigido hacia el laminado
final (fig. 1 - dispositivo superior). Esta operación se hace
posible porque la totalidad del dispositivo A puede girar sobre sí
mismo un ángulo comprendido entre 40 y 120° alrededor de su propio
eje, de modo que permita el correcto alineamiento de la apertura
definida por los cilindros 2 con las porciones "aguas arriba",
y "aguas abajo" respectivamente para el dispositivo inferior
y el dispositivo superior de la línea en que está insertado.
Medios de control adecuados provocan la rotación
de un elemento curvador o línea de pasada 1 hasta que se oriente
hacia la abertura de los cilindros 2, de modo que se guíe el fleje
preconformado hacia el dispositivo A (el inferior de la fig. 1), y
una vez alimentado hacia delante por los cilindros 2, entrar y
enganchar en la ranura 5 del mandril 6, que girando en el sentido
horario tal como se representa por la flecha, causa su enrollado
sobre sí mismo.
En la abertura entre los cilindros 2, en el
estado de desenrollado (dispositivo superior), después de que los
quemadores 4 han calentado el extremo de cola c del fleje, el
elemento curvador se orienta hacia arriba para soportar dicha cola
y ayudar al encaje de la misma en los dispositivos "aguas
abajo", y por tanto hacia el laminado final. Obviamente, el
elemento curvador o el elemento que ayuda al enrollado 1 así como
el elemento que ayuda al desenrollado 1' del fleje preconformado
puede construirse de cualquier otro modo equivalente y que sea
adecuado para la finalidad pretendida.
Con vistas a evitar dificultades indeseadas
entre las etapas de enrollado y desenrollado en los dispositivos
superior e inferior, un algoritmo especial del software de control
de los dispositivos A acelera la etapa de enrollado del fleje
preconformado cuando éste es cortado por las cizallas (no
representadas) situadas en el extremo del sistema de colada en
línea y laminado en caliente (laminado de la colada) de modo que se
cree el espacio requerido para asegurar el correcto posicionamiento
del elemento auxiliar 1.
El software de control comprende también un
algoritmo que permite desacelerar la etapa de enrollado cuando ésta
llega al final y la distancia respecto al siguiente fleje es
suficiente para asegurar el enrollado del mismo, mejorando así el
caldeo de la cola c que quedará fuera del dispositivo A y cilindros
2.
Una forma de realización preferida del mandril 6
que se ha de utilizar para el dispositivo A se representa con
mayor detalle en las figs. 2-4. Haciendo referencia
a la fig. 2, se ve el eje central hueco 6.1 del mandril dentro de
un cuerpo central 6.2; en los laterales del mismo están provistos
dos segmentos de acero 6.3, que se han aligerado de peso
adecuadamente como el propio cuerpo central 6.2. El eje 6.1 se
refrigera con agua que circula por el orificio del eje 6.4 y tiene
en su parte exterior una capa aislante 6.5, la cual limitando el
paso del calor entre el eje y el cuerpo central 6.2 minimiza la
refrigeración de la primera longitud b del fleje de enrollado que
corresponde a la cola de desenrollado para el laminado
subsiguiente, así como de la parte interior del dispositivo A.
Dicha forma de realización preferida permite que
el cuerpo central 6.2 esté unido sólidamente con los segmentos
laterales 6.3 por medio de mordazas de forma 6.6, 6.6' que encajan
con los espaciadores 6.7 insertados para permitir el ensamblaje sin
la ayuda de tirantes como los que se requieren en las formas de
realización convencionales. Estos últimos serían muy poco fiables
debido a los inevitables fallos que se producen como consecuencia de
estrés con altas temperaturas de trabajo y la sustitución de los
mismos implican cada vez un período de parada de dos o tres
días.
La forma de realización particular representada
en las figuras 3 y 4 no sólo tiene la finalidad de aumentar la
fiabilidad del mandril y su fácil factibilidad, sino también de ser
capaz de mantener el tensado antagonista entre dicho dispositivo y
los dispositivos que hay "aguas abajo", es decir entre el
descascarillador y el tren de laminado de acabado.
Claims (7)
1. Sistema termo-electromecánico
que comprende dos dispositivos de enrollado (A) superpuestos uno
encima del otro, cada uno de ellos con su respectiva envoltura
resistente al fuego (A') con quemadores internos (7) de gas
natural, capaces de enrollar, en un correspondiente mandril central
(6) por medio de pares de cilindros de entrada y de salida (2), un
fleje preconformado (a) con un espesor comprendido entre 30 y 8 mm
para un laminador de desbaste que está conectado directamente con
un tren de colada para desbaste delgado, y subsiguientemente girar
sobre sí mismo y desenrollar dicho fleje preconformado para
permitir la entrada al siguiente descascarillador y tren de
laminado de acabado, caracterizado
porque
porque
- -
- dichos dispositivos de enrollado (A) están provistos de quemadores de gas natural (4),
- -
- dichos quemadores interiores (7) son capaces de optimizar la temperatura del fleje preconformado (a) para la entrada en el tren de laminado acabado, mediante un adecuado software de control también provisto de un algoritmo capaz de cambiar el caudal de los quemadores para conseguir automáticamente una temperatura estable y uniforme entre los extremos delantero y trasero del fleje tanto cuando se enrolla como cuando se desenrolla en función del tipo del fleje preconformado (a) y de las características que se pretenden obtener en el producto acabado;
- -
- dichos quemadores exteriores (4) son capaces de homogeneizar a través de un software de control especial la temperatura del fleje preconformado (a) en toda la longitud del mismo desde el núcleo enrollado hasta la parte de cola terminal (c), que permanece fuera, asegurándose la completa uniformidad de las características mecánicas y geométricas del producto, que responden a los cambios de temperatura;
- -
- se proporcionan medios actuadores para la rotación del mandril (6) de los dispositivos de enrollados superior e inferior (A) estando controlados tanto durante el enrollado como durante el desenrollado mediante algoritmos especiales del software de control para acelerar o desacelerar el enrollado de un fleje preconformado;
- -
- se proporcionan los medios de control para controlar la velocidad de dicho fleje preconformado (a) tanto durante el enrollado como el desenrollado, consistentes en un software de proceso especial con el fin de evitar estiramientos o compresiones de fleje preconformado, que pudieran perjudicar la calidad geométrica del producto final; y
- -
- se proporcionan medios para la operación de la parada del mandril (6) dejando dicho extremo de cola (c) del fleje preconformado, durante el enrollado, en el exterior de dichos dispositivos de enrollado (A) y dichos pares de cilindros (2) para una longitud comprendida entre 0 y 800 mm, haciendo así más fácil, durante un desenrollado consecutivo, su entrada hacia el descascarillado y el laminado de acabado siguiente hasta el tren de laminado de acabado.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque "aguas abajo" de la etapa de
colada en línea y laminado en caliente, una cizalla corta el fleje
preconformado y porque un primero de los algoritmos del software de
control de los dispositivos (A) es capaz de acelerar el enrollado
del mismo de tal modo que se crea el espacio requerido para
asegurar el correcto posicionamiento de un dispositivo auxiliar (1)
para recibir en el dispositivo de enrollado (A) el fleje
siguiente.
3. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un segundo algoritmo del
software de control adecuado para permitir la desaceleración de la
etapa de enrollado, inmediatamente antes de que se complete, cuando
la distancia respecto al fleje siguiente es suficiente para
asegurar su enrollado, ayudando así al calentamiento de la parte
terminal (C) que queda fuera del dispositivo de enrollado (A) y de
los cilindros (2).
4. Un sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho mandril (6) en el que se enrolla
el fleje preconformado (a) comprende un tambor formado por un
cuerpo central (6.2) con un eje central (6.1) y unos segmentos
laterales (6.3) que se mantienen ensamblados mediante componentes
que se encajan entre sí (6.6, 6.7, 6.6', 6.7') sin la ayuda de
tornillos.
5. Un sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicho mandril (6) está aislado
térmicamente del eje central (6.1) en el que está montado, siendo
este último hueco con un orificio axial (6.4) para el agua de
refrigeración, evitando así que la cabeza y la cola saliente del
fleje conformado que entra (b) sufran una refrigeración tal que se
ponga en riesgo su capacidad de ser laminados.
6. Proceso para el tratamiento termomecánico de
un fleje preconformado (a) con un espesor comprendido entre 30 y 8
mm de un laminador de desbaste conectado directamente a una línea
de colada para desbastes delgados, comprendiendo el enrollado en
uno o dos dispositivos de enrollado superpuestos entre sí, la
subsiguiente rotación de dicho dispositivo de enrollado y el
subsiguiente desenrollado del mismo para permitir su avance hasta
una etapa de laminado de acabado, proporcionando el calentamiento
(7), del fleje preconformado (a) quemando gas natural durante las
etapas de enrollado y desenrollado dentro de los dispositivos de
enrollado (A), caracterizado porque además comprende:
- -
- un calentamiento adicional (4) del fleje preconformado, quemando gas natural fuera de dichos dispositivos de enrollado (A), estando dicho calentamiento interior y exterior (7;4) controlado por un software especial;
- -
- el control, a través de algoritmos especiales del software de proceso, de la etapa de enrollado para su respectiva aceleración o desaceleración; y
- -
- el control, mediante un software de proceso especial de la velocidad del fleje preconformado (a) durante las etapas de enrollado y de desenrollado.
7. Proceso según la reivindicación 6,
caracterizado porque la combustión para el caldeo del fleje
preconformado dentro del dispositivo de enrollado tiene lugar con
un exceso de gas con respecto a la relación estequiométrica a fin
de ayudar, en un ambiente de reducción, a la formación de un óxido
superficial que pueda retirarse fácilmente como cascarilla en una
subsiguiente capa de descascarillado.
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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