ES2351361T3

ES2351361T3 - Enfriamiento en espiral de una pieza de acero en un proceso de laminado.

Info

Publication number: ES2351361T3
Application number: ES07015286T
Authority: ES
Inventors: Mario Fabris
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: EP1944097A1; ATE482777T1; CA2594450A1; JP2008168347A; US7257976B1; JP4714752B2; DE602007009471D1; CA2594450C; EP1944097B1

Abstract

Una caja de enfriamiento (10) para enfriar una pieza de trabajo de acero mientras pasa entre las etapas de reducción de un laminador de acero que comprende: un tubo hueco de enfriamiento (14) Para permitir el paso de una pieza de trabajo de acero a su través, dicho tubo hueco de enfriamiento (14) tiene una cámara cilíndrica (26) formada en su interior, caracterizándose la caja de enfriamiento (10) porque incluye: una base (12) conformada de modo que pueda ser fijada un soporte fijo de montaje, dicho tubo hueco de enfriamiento (14) asegurado a dicha base (12) dicha cámara (26) que tiene una serie de ranuras curvas en forma de cuña (28) formadas en la misma para permitir el paso de un líquido de enfriamiento a su través de modo que éste incida sobre dicha pieza de trabajo.

Description

CAMPO DE LA INVENCIÓN [0001] La presente invención se refiere a una caja de enfriamiento conforme al preámbulo de la reivindicación 1, a un dispositivo de enfriamiento conforme al preámbulo de la reivindicación 5 y a un método de enfriamiento conforme al preámbulo de la reivindicación 6, véase, por ejemplo, la JP –A62093009. [0002] Se sabe con toda certeza que la temperatura de una pieza de acero aumenta durante un proceso de reducción en un laminador. El trabajo realizado en una pieza de trabajo de acero hace que la temperatura de la pieza de trabajo de acero aumente, por la que la pieza de trabajo se debe enfriar a través de algún elemento externo de absorción de calor, como agua, para mejorar el proceso de laminación, de modo que el laminador pueda funcionar de manera continua. [0003] El acero es una aleación de metales compuesta de hierro y carbono. Esta sustancia compleja adopta muchas formas pudiéndose presentar a modo de Austenita, Perlita, Cementita, Bainita o Martensita por mencionar algunas de las formas en las que existe esta sustancia. Todos los aceros arriba mencionados se han formado sometiendo el producto de acero caliente a distintas velocidades de enfriamiento. Por tanto, el enfriamiento de un producto de acero es importante durante un proceso de laminación. Si el producto de trabajo caliente se enfría demasiado rápido en zonas locales, el acero al que se ha sometido a un enfriamiento excesivo puede presentar una serie de características no deseadas para la ejecución de un proceso de reducción por laminación continua. Esta solicitud se refiere precisamente a la manera de evitar tales situaciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0004] En cualquier laminador de acero en el que una pieza de trabajo de acero se va a reducir a partir de un tocho, barra o alambre, la temperatura de la pieza de trabajo aumenta conforme avanza el proceso de reducción por laminación. Los operarios de los laminadores de acero se han dado cuenta de este fenómeno y han pulverizado el producto de trabajo caliente con agua fría entre las cajas de reducción de cilindros para reducir su temperatura y poder continuar así con el proceso de laminación. El problema que presenta este método de enfriamiento es que al pasar la varilla de acero caliente a través del elemento de enfriamiento (normalmente agua), algunas zonas de la varilla de acero caliente se enfrían con mayor rapidez que otras, con lo que se obtiene un producto que presenta un fenómeno conocido como "veteado" según el cual en la superficie de algunas zonas de la pieza de trabajo de acero aparecen unas rayas oscuras y entre medio de ellas unas rayas que presentan temperaturas más altas. Estas rayas aparecen a lo largo de toda la pieza de trabajo y causan problemas a la hora de someter a la pieza de trabajo a las operaciones de laminación subsiguientes, pudiendo llevar a la producción de un producto de acero para chatarra. En este caso el producto de trabajo se convierte en una aleación de acero con distintas características físicas (por ejemplo, una dureza no uniforme) y resulta difícil laminarlo para obtener unas características uniformes. [0005] En la JP 56041326 se presenta un método para la fabricación de un alambrón que consiste en formar una pluralidad de estrías espirales a intervalos iguales en la superficie interior de una guía para el alambrón de acero, enfriar toda la superficie del alambrón de acero a alta temperatura de manera uniforme con el agua de reflujo resultante del agua de enfriamiento que se pulveriza sobre un tubo interno a través del cual pasa el alambrón de acero.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

[0006] La invención presentada en esta solicitud se refiere al uso de un sistema de enfriamiento que se interpone entre las cajas de un laminador reductor de acero y que enfría de manera uniforme el producto de acero caliente obteniéndose una barra o varilla de acero con una estructura de grano uniforme y que puede ser sometido a un proceso de laminado continuo que permite mantener las características físicas requeridas para que el operario pueda comercializar con éxito el producto final. [0007] El sistema de enfriamiento objeto de esta invención generalmente utiliza agua como medio de enfriamiento a aplicar al producto de acero caliente. El líquido de enfriamiento pasa a través del dispositivo de enfriamiento y sale a modo de espiral alrededor del producto de trabajo caliente. El medio de enfriamiento es dirigido a través del dispositivo de modo que incida en toda la superficie del producto de acero caliente durante el paso del producto de acero caliente entre las etapas de reducción de un laminador. [0008] El medio de enfriamiento se dirige de modo que incida en el producto de acero caliente a través de una serie de orificios conformados de un modo especial que tienden a ser curvos para rodear así al producto de trabajo caliente en movimiento y las ranuras curvas tienen distintas anchuras para que así puedan aplicar una cantidad decreciente de líquido de enfriamiento a la varilla de acero conforme éste pasa a su través. La cantidad de líquido de enfriamiento será mayor en la posición aguas arriba del producto de trabajo e irá disminuyendo en la dirección de desplazamiento a través del dispositivo de enfriamiento. [0009] El dispositivo de enfriamiento rodea la totalidad del producto de trabajo de acero caliente para que la aplicación del líquido de enfriamiento al producto de acero caliente sea uniforme y constante por todos los lados del producto de acero caliente conforme éste pasa a su través.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0010]

La Figura 1 es una perspectiva del dispositivo de enfriamiento de esta invención. La Figura 2 es una sección del dispositivo de la Figura 1 en la que se muestran los orificios para el paso del líquido de enfriamiento. La Figura 3 es una instalación típica del dispositivo de enfriamiento mostrado en la Figura 1.

DESCRIPCIÓN DE LA REALIZACIÓN PREFERIDA

[0011] En relación con la Figura 1, se muestra una vista en perspectiva del dispositivo de enfriamiento 10 de esta invención. En este caso, el dispositivo 10 mostrado incluye una base 12 que se conformará de modo que pueda sujetar el dispositivo 10 en un bastidor preexistente en el cual pueden montarse en serie varios de los dispositivos 10 para enfriar una varilla o barra de acero caliente sometida a un proceso de reducción. El dispositivo 10 también tiene una porción cilíndrica 14 hueca para permitir el paso del producto de trabajo de acero caliente a su través. [0012] En la Figura 1 se muestra un dispositivo 10 que tiene una abertura de entrada ahusada 16 para facilitar la entrada del producto de acero caliente al dispositivo 10. [0013] Respecto a la Figura 2, se verá que se muestra una sección del dispositivo 10. Se verá que la base 12 incluye una abertura 18 para permitir que un líquido de enfriamiento (agua, por ejemplo) entre en el dispositivo 10. El líquido de enfriamiento es dirigido a través de un conducto 20 hasta el interior de una cámara cilíndrica 14 que comprende un par de carcasas huecas convenientemente aseguradas entre sí para

formar una estructurar herméticamente cerrada. [0014] Básicamente, la cámara 14 incluye un cilindro 22 y una cámara 24 montada en su interior en una posición concéntrica. La cámara 24, cuya forma general es la de un cilindro hueco, incluye una abertura ahusada 16 para facilitar la entrada del producto de trabajo de acero caliente a su interior. Básicamente, los cilindros 22 y el cilindro 24 forman un cámara impelente 26 entre ellos. [0015] Se verá que el cilindro hueco 24 incluye unas aberturas conformadas de un modo especial 28 que pasan totalmente a través del cilindro 24. [0016] La forma de las aberturas 28 es importante; las porciones de las aberturas 28 que miran hacia adelante son sustancialmente mayores que las porciones de atrás 30. Las aberturas 28 se extienden completamente alrededor de la superficie del cilindro 24 de modo que causen que el líquido de enfriamiento sea bombeado al interior del conducto 20 para incidir de manera uniforme sobre el producto de trabajo caliente. Es importante que toda la superficie del producto de trabajo pase a su través para poder quedar expuesto al líquido de enfriamiento que incide sobre él. [0017] El volumen de líquido de enfriamiento que incide sobre la superficie del producto de trabajo caliente es mayor al principio del paso del producto de trabajo a su través; la corriente de líquido de enfriamiento disminuye gradualmente a medida que el producto de trabajo pasa a su través. No se sabe exactamente por qué el dispositivo de enfriamiento produce un producto superior, pero lo hace. El compuesto conocido como acero es el resultado de un material que hace honor a su historia. Si se templa a partir de una temperatura alta a una temperatura más baja a rápida velocidad, el componente de carbono forma una estructura de grano particular en el compuesto de acero. [0018] Si el proceso de enfriamiento es más lento, la estructura de grano del producto de acero es completamente diferente. De este modo, la forma de la apertura para el líquido de enfriamiento formada en el cilindro 24 alterará la estructura de grano del producto de acero que es está produciendo en el laminador. [0019] También resulta necesario que el producto de acero enfriado que se envíe a la siguiente etapa de laminado esté seco, por lo que es preciso purgar con aire el producto de trabajo de acero caliente al final del paso mediante el uso del dispositivo de enfriamiento 10 de esta invención. [0020] En la Figura 3 se muestra la disposición típica de un laminador para el sistema de enfriamiento de esta invención. Hay incluidos unos conductos para el líquido de enfriamiento 32 y 34 dispuestos para dirigir a través de ellos el líquido de enfriamiento al interior y al exterior del sistema. Con el número 36 se muestra un conducto de distribución para el líquido de enfriamiento. Aquí se muestra una varilla de acero caliente 38 (representada de forma imaginaria) entrando en una guía 46. Tras su paso a través de la guía 46, el producto de trabajo caliente entra en un cilindro guía 42. A continuación, la pieza de trabajo entra en un par de dispositivos decapantes 40 que eliminan cualquier residuo extraño de la superficie del producto de trabajo de acero caliente 38 antes de que el producto de trabajo caliente 38 entre en los dispositivos de enfriamiento 10. Esto evita cualquier problema que pudiera surgir como consecuencia de la obstrucción de los orificios para el líquido de enfriamiento formados en los dispositivos 10. El proceso se vuelve a repetir de nuevo tras el paso de la pieza de trabajo a través de los dispositivos 10 y de los dispositivos de purga con aire 40. [0021] Se verá que el líquido de enfriamiento es aplicado al producto de trabajo caliente (en este caso) en seis etapas individuales entre un par de soportes de laminado en esta operación. [0022] Dado que el producto de trabajo es acero, siempre existirá el permanente problema de las escorias de laminación. Debe impedirse que dichas escorias bloqueen cualquiera de los pasadizos 28 del dispositivo de enfriamiento 10. Por tanto, antes de que la pieza de trabajo pase a través de los dispositivos 10, se toman medidas para eliminar las escorias. [0023] Esta invención es muy importante para la industria de fabricación de acero. Los dispositivos de enfriamiento 10 de esta invención tienen por lo general una longitud mucho más corta que los dispositivos de enfriamiento conocidos hasta la fecha. [0024] Se sabe con toda seguridad, que en los dispositivos fabricados hasta la fecha se producía una cantidad enorme de vapor en los mismos y que las propiedades de enfriamiento del vapor son mucho menores que las del agua. Según esta invención, el producto de trabajo se somete a un enfriamiento a base de exponerlo a una pluralidad de dispositivos de enfriamiento en donde cada dispositivo de enfriamiento pulveriza con agua toda la superficie del producto de trabajo antes de que haya tenido la oportunidad de vaporizarse. No debe ponerse demasiado énfasis en la forma en espiral de los orificios que proporcionan el agua a la superficie de la pieza de trabajo caliente. Debe recordarse que la forma interna de los dispositivos de enfriamiento 10 debe coincidir con la forma y el tamaño del producto de trabajo caliente que pasa a su través. Por ejemplo, si se va a producir una barra con una sección transversal hexagonal, el pasadizo para la pieza de trabajo formado en los dispositivos 10 tendrá que tener también necesariamente una sección transversal hexagonal. Debe dejarse un espacio libre adecuado entre el pasadizo de la pieza de trabajo y el producto de trabajo.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el 5 máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad al respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

10 • JP 2093009 A [0001] • JP 56041326 B [0005]

Claims

Reivindicaciones

1.

Una caja de enfriamiento (10) para enfriar una pieza de trabajo de acero mientras pasa entre las etapas de reducción de un laminador de acero que comprende: un tubo hueco de enfriamiento (14) Para permitir el paso de una pieza de trabajo de acero a su través, dicho tubo hueco de enfriamiento (14) tiene una cámara cilíndrica (26) formada en su interior, caracterizándose la caja de enfriamiento (10) porque incluye: una base (12) conformada de modo que pueda ser fijada un soporte fijo de montaje, dicho tubo hueco de enfriamiento (14) asegurado a dicha base (12) dicha cámara (26) que tiene una serie de ranuras curvas en forma de cuña (28) formadas en la misma para permitir el paso de un líquido de enfriamiento a su través de modo que éste incida sobre dicha pieza de trabajo.
2.

Una caja de enfriamiento (10) como la reivindicada en la reivindicación 1 en donde dicha base (12) tiene un conducto (20) para que dicho pleno (26) se comunique con una fuente de líquido de enfriamiento a presión.
3.

Una caja de enfriamiento (10) como la reivindicada en la reivindicación 1 en donde dicha pieza de trabajo y dicho tubo hueco (14) son redondos.
4.

Una caja de enfriamiento (10) como la reivindicada en la reivindicación 1 en donde dicha pieza de trabajo no es redonda.
5.

Un dispositivo de enfriamiento (10) para enfriar una pieza de trabajo de acero caliente que comprende: un cuerpo hueco alargado (14) que tiene una abertura de entrada (16) y un pasadizo de un tamaño tales que a su través pueda pasar una pieza de trabajo de acero caliente, estando dicho cuerpo (14) compuesto de dos miembros, un miembro exterior (22) y un miembro interior (24) asegurados de forma solidaria entre sí para formar una cámara impelente herméticamente cerrada (26) entre dichos miembros (22, 24), que se caracteriza porque: dicho miembro interior (24) tiene unas ranuras curvas en forma de cuña para el líquido de enfriamiento (28) formadas en el mismo para permitir que el líquido de enfriamiento pase a su través e incida sobre dicha pieza de trabajo,

dichas ranuras (28) dispuestas de modo que la parte más ancha de cada una de las ranuras en forma de cuña para el refrigerante (28) sea adyacente a dicha abertura de entrada (16) y a un conducto (20) que conecta dicha cámara impelente (26) a una fuente de líquido de enfriamiento.

5
6. Un método de enfriamiento de una pieza de trabajo de acero caliente conforme pasa entre los soportes de laminado de un laminador de acero que consiste en: pasar dicha pieza de trabajo de acero caliente a través de un tubo hueco de enfriamiento (14) que tiene una cámara impelente cilíndrica (26) que permite que el

10 líquido de enfriamiento se escape e incida sobre dicha pieza de trabajo caliente conforme ésta pasa a su través, caracterizándose el método porque: dicha cámara impelente cilíndrica (26) tiene una serie de ranuras curvas en forma de cuña (28) para permitir que el líquido de enfriamiento se escape a su través, teniendo dichas ranuras (28) el ancho más grande en la parte aguas arriba de dicha caja (14).