ES2620511T3 - Tren de laminación de magnesio - Google Patents
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Abstract
Un tren de laminación de magnesio (10) que comprende: un laminador de inversión (42) que tiene por lo menos dos rodillos de trabajo para la laminación de plancha de magnesio; una bobinadora caliente (40, 44) colocada a cada lado del laminador para el calentamiento y el mantenimiento de una temperatura deseada de la plancha de magnesio que está siendo laminada por el laminador; caracterizado por que la bobinadora caliente (40, 44) es un calentador del tipo de convección que tiene un alojamiento aislado y boquillas de aire (136) en el interior del alojamiento para dirigir aire caliente contra la plancha de magnesio.
Description
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DESCRIPCION
Tren de laminacion de magnesio ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere a plancha de magnesio y mas particularmente a un aparato y un procedimiento para producir plancha de magnesio por laminacion.
La demanda de electronica personal, vehmulos de peso ligero eficientes desde el punto de vista del combustible y otros productos de consumo han dirigido la demanda hacia materiales de peso ligero competitivos desde el punto de vista del precio con una alta resistencia espedfica y una rigidez espedfica. En los ultimos anos el moldeo a presion de aleaciones de magnesio han sido utilizada con exito en muchas aplicaciones, pero reducciones adicionales del peso han requerido la utilizacion de plancha de magnesio forjada.
El magnesio es un metal con una estructura de cristal hexagonal compacta (HCP) que tiene una plasticidad muy limitada a la temperatura ambiente. Hasta recientemente, toda la plancha de magnesio se fabricaba mediante laminado en caliente de pequenos lingotes y los costes asociados con la operacion de recalentamiento para mantener el metal a las temperaturas de laminacion y los pequenos tamanos de las bobinas hadan la plancha final prohibitivamente cara para las aplicaciones del consumidor. En el caso del magnesio y las aleaciones de plancha de magnesio, la estructura de cristal hexagonal compacta del metal limita sus capacidades de deformacion a temperaturas mas bajas. Esto requiere un recalentamiento frecuente en hornos fuera de lmea para mantener la temperatura entre 250 °C y 450 °C. Por debajo de esta temperatura, el metal tiene una tendencia a agrietarse durante la laminacion. Restricciones de manipulacion y de recalentamiento del horno limitan el tamano maximo del desbaste plano y tradicionalmente hacen la produccion de plancha de magnesio virtualmente una operacion plancha por plancha. Este era un procedimiento de fabricacion ineficaz desde el punto de vista de la mano de obra y la energfa y contribrna al elevado coste de la plancha de magnesio.
Recientes avances en el moldeo de laminacion doble han permitido que las aleaciones de magnesio sean directamente moldeadas en bobinas de material que estan en la gama de 4 mm hasta 7 mm de grueso, sin embargo unicamente estan disponibles bobinas de plancha de magnesio laminado. Los procesos de laminacion convencionales unicamente pueden producir tamanos de bobina pequenos porque puesto que cuando el lingote se lamina, se hace mas largo y delgado, lo cual incrementa el area superficial y por lo tanto pierde calor rapidamente y se enfna demasiado para ser laminado adicionalmente. No es economico recalentar fuera de lmea secciones largas de desbaste plano. Por consiguiente, existe la necesidad de un laminador de magnesio el cual proporcione un proceso de laminacion industrial que no unicamente reduzca economicamente las bobinas moldeadas a la galga final requerida por los productos del consumidor, sino que tambien tenga la capacidad de modificar la micro estructura del magnesio en estado bruto de colada para mejorar la capacidad de formacion de la plancha laminada, mientras mantiene en una buena calidad de la superficie que requiera un tratamiento mmimo despues de la laminacion.
RESUMEN DE LA INVENCION
El laminador de magnesio de la presente invencion proporciona un proceso de laminacion industrial que no solo reduce economicamente las bobinas de moldeo a la galga final requerida por los productos del consumidor, sino que tambien modifica la micro estructura del magnesio como en estado bruto de colada para mejorar la capacidad de formacion de la plancha laminada, mientras mantiene una buena calidad de la superficie que requiere un mmimo tratamiento despues de la laminacion. El moldeo de laminacion doble proporciona la gran ventaja de producir bobinas muy grandes a la misma galga que la galga de bobinado a partir de un tren de laminacion de inversion.
El laminador de magnesio de la presente invencion consiste en un tren de laminacion de inversion, dos bobinadoras calientes opuestas en una posible combinacion de dos mesas calientes del laminador, equipo de manipulacion del material y accesorios calientes. Al producto de magnesio en la forma de placas o bobinas se le da un movimiento alternativo a traves del tren de laminacion hasta que se alcance la temperatura apropiada y se obtenga el grosor final apropiado sin deteriorar la calidad de la configuracion de producto final de aleacion de magnesio.
El documento EP 2 213 387 A1 revela un laminador en caliente de magnesio que comprende un laminador de inversion con por lo menos dos rodillos de trabajo para laminar una plancha de magnesio. En ambos lados de entrada y de salida del laminador estan colocados arrolladores de forma que son capaces de aplicar calor a la plancha de magnesio.
El laminador de magnesio de la presente invencion proporciona multiples pasadas de laminacion de la plancha de magnesio despues de que la plancha haya sido llevada a una temperatura elevada tfpicamente entre 250 °C y 350 °C. El tren de laminacion proporciona un recocido para reblandecer la estructura del material. El tren de laminacion incluye la capacidad de laminar con velocidades de los rodillos de trabajo asimetricas para introducir mas trabajo
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mecanico y calor en el interior de la mordedura del rodillo y por lo tanto reducir la textura plana basica de la estructura de cristal hexagonal compacta del magnesio mejorando de ese modo la ductilidad y la capacidad de formacion a baja temperatura de la banda laminada. El tren de laminacion de la presente invencion tiene la capacidad de incrementar la velocidad de laminacion para una capacidad de produccion global y permitir una velocidad de deformacion mas rapida. El tren de laminacion incluye un diametro del rodillo de trabajo que equilibra los requisitos de hacer minima la longitud de contacto con la banda de magnesio que esta siendo deformada mientras simultaneamente tenga una rigidez a la torsion suficiente y una resistencia para resistir las cargas creadas por la condicion de laminacion asimetrica. El tren de laminacion tiene un sistema de correccion del deficit hidraulico de alta velocidad capaz de trabajar con control de la presion o la posicion para controlar con precision la galga del tosco de laminacion de la aleacion de aluminio. El tren de laminacion proporciona una reduccion mas elevada por pasada para conseguir un mejor refinamiento del grano y mejorar las propiedades mecanicas generales de la banda laminada. El tren de laminacion incluye accionamientos de alta fuerza para proporcionar el plegado mecanico del rodillo de trabajo para una correccion de la forma de la banda e incluye una bobina para el procesamiento de la bobina asf como un procedimiento de fabricacion de placa a placa o de placa a bobina.
El laminador de magnesio de la presente invencion esta equipado con bobinadoras calientes con una capacidad de calentamiento suficiente como para calentar la bobina hasta la mejor temperatura de laminacion y para mantener la temperatura durante las pasadas de laminacion. El tren de laminacion adicionalmente incluye una camara caliente adicional para un calentamiento instantaneo adicional del extremo de la banda de magnesio a la que se le proporciona movimiento de inversion en la bobinadora. El tren de laminacion tambien puede incluir una combinacion de carretel de desenrollado para una carga inicial y la alimentacion de una bobina fna o previamente calentada y para volver a enrollar el producto final. El tren de laminacion puede incluir un enrollador independiente opcional para el bobinado final de la bobina procesada.
Ademas de los sensores requeridos para accionar un laminador normal, el tren de laminacion tambien esta equipado con galgas de grosor, medicion de la forma de la banda laminada y supervision y control de la temperatura de la banda. El tren de laminacion incluye cepillos del rodillo de trabajo para recoger y extraer el magnesio. Un sistema de aplicacion de lubricante esta incorporado para utilizarlo cuando no se lamine en el modo asimetrico.
El tren de laminacion adicionalmente puede incluir el guiado de la banda y el sistema de calefaccion para la laminacion de planchas/placas en lugar de bobinas. En este modo de funcionamiento se utilizan grnas de la banda para formar un puente con las cajas de la bobina. Un sistema de refrigeracion de la banda antes del bobinado final al volver a enrollar se incluye para evitar un crecimiento del grano durante un enfriamiento lento de la bobina. El tren de laminacion incluye un sistema de accionamiento para trabajo pesado con un cambio de engranajes posible para un momento de torsion mas elevado para el laminado asimetrico. El tren de laminacion incluye rodillos de trabajo calientes para minimizar las perdidas de temperatura de la banda cuando entra en contacto con los rodillos durante el moldeo.
El procedimiento para el moldeo por laminacion de planchas de magnesio incluye una aleacion de magnesio fna o previamente calentada en forma de una bobina que es cargada en un carretel de desenrollado o sobre un carretel de desenrollado/enrollado de funcion dual. Un primer enrollamiento de la bobina es separado y alimentado hacia el tren de laminacion. Un extremo delantero de la banda es apretado y enderezado por el laminador de entrada - apriete y el conjunto aplanador. El extremo delantero de la banda es entonces acondicionado mediante la cizalla de entrada como sea necesario. El extremo delantero de la banda es empujado a traves de una bobinadora caliente hacia la mordedura del rodillo y es bobinado sobre el lado opuesto de la bobinadora caliente. Si la bobina esta a la temperatura de laminacion el laminador se utiliza para la reduccion del grosor de la banda. Si la bobina esta por debajo de la temperatura de laminacion, el laminador se utiliza como un rodillo de apriete para ayudar a alimentar la banda. La banda puede entonces ser desenrollada de la bobina y vuelta a bobinar entre los dos conjuntos de bobinadoras calientes hasta que se alcance su temperatura de banda apropiada y la uniformidad de la temperatura. Una vez la banda esta a la temperatura de laminacion entonces es laminada en varias pasadas hasta que se alcance el grosor final. La banda es entonces enfilada hacia el carretel/enrollador de funcion dual o enrollador dedicado opcional en donde es enfriada y extrafda fuera de la lmea como un producto final. Durante el proceso la lmea esta controlada por un sistema automatico que determina el numero de pasadas, temperatura, reduccion y grosor, velocidad, perfil y forma del producto final deseado. En el caso del laminado de placas, mesas del laminador calientes en el lado de la entrada y la salida del tren de laminacion se utilizan para proporcionar un movimiento alternativo a las placas de aleacion de magnesio hasta que se alcance la temperatura de laminacion hasta que el grosor de la placa se reduzca hasta un valor que pueda ser manipulado por las bobinadoras calientes. Entonces las mesas del laminador calientes del lado de la entrada y la salida se mueven lateralmente fuera de la lmea y se empieza el laminado alternativo descrito entre las bobinadoras calientes.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1A es una vista frontal de un laminador de magnesio de la presente invencion; la figura 1B es una vista desde arriba del laminador de la figura 1A;
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la figura 2A es una vista frontal de una forma de realizacion alternativa del laminador de la presente invencion; la figura 2B es una vista desde arriba del laminador de la figura 2A;
la figura 3A es una segunda forma de realizacion alternativa del laminador de magnesio de la presente invencion; la figura 3B es una vista desde arriba del laminador de la figura 3A;
la figura 4A es una vista frontal en detalle del sistema de accionamiento del tren de laminacion del laminador de la figura 1A;
la figura 4B es una vista desde arriba del sistema de accionamiento de la figura 4A;
la figura 4C es una vista de desde arriba de un sistema de accionamiento del tren de laminacion alternativo; y la figura 5 es una vista en detalle de la seccion transversal de la bobinadora caliente del laminador de la figura 1A. DESCRIPCION DETALLADA
Con referencia a las figuras 1A y 1B, se ilustra un laminador de magnesio ejemplar 10 de la presente invencion. El laminador de magnesio 10 es un laminador de placa o bobina que tiene un carretel de desenrollado independiente y carreteles de descarga o rebobinado. El tren de laminacion 10 incluye un carro de entrada de la bobina 12 para recibir una bobina de magnesio caliente o fno a partir del almacenaje el cual la carga a un carretel de desenrollado 14. A partir de un area de almacenaje y refrigeracion, las bobinas que se van a laminar son cargadas sobre cunas de almacenaje utilizando una grua aerea. Las cunas de las bobinas se colocan a ambos lados un foso del carro de la bobina. El carro de la bobina 12 viaja perpendicularmente a la direccion de laminacion para recoger la bobina desde las cunas de almacenaje de la bobina. La bobina es recogida por el carro de la bobina y movida lateralmente hacia el carretel de desenrollado 14. El carro de la bobina se mueve mediante un motor hidraulico y eleva la bobina mediante un cilindro hidraulico. Sensores de laser son utilizados para supervisar la elevacion y la posicion transversal del carro de la bobina a fin de automatizar el ciclo de manipulacion de la bobina. El carro de la bobina corre sobre carriles.
El carretel de desenrollado 14 tiene un mandril extensible 16 el cual se utiliza para agarrar y sostener la bobina y alimentarla al equipo de procesamiento central y proporcionar una tension adecuada para un enrollado apretado en la bobinadora caliente. El carretel de desenrollado tambien proporciona un desplazamiento lateral de la bobina para el control del centro de la banda durante el funcionamiento del tren de laminacion. El mandril extensible del carretel de desenrollado es un mandril del tipo en voladizo con un soporte de apoyo exterior. El mandril tiene un diseno de inter bloqueo de cuatro segmentos con extension de cuna. La extension del mandril ocurre hidraulicamente para establecer el diametro interior de la bobina final (ID) y agarrar el diametro interior de la bobina que entra. El sistema de medicion del diametro y del ancho de la bobina del carretel de desenrollado se basa en un sensor del tipo de laser el cual mide el diametro de la bobina y una fotocelula mide el ancho de la bobina. La senal a partir del sensor es utilizada para las funciones de disminuir la velocidad y la compensacion de la tension. El carretel de desenrollado controla el movimiento lateral y la elevacion carro de la bobina a fin de centrar la bobina en el mandril del carretel de desenrollado. El carretel de desenrollado incluye un dispositivo de centrado de la banda que tiene un detector para detectar la posicion de la banda y procesadores de senales para controlar la posicion moviendo el carretel de desenrollado a cada lado de la lmea central del tren de laminacion durante la operacion de laminado. La combinacion del carretel de desenrollado tambien incluye un cilindro descargador de la bobina el cual esta montado encima de un reductor de engranajes para evitar el movimiento telescopico durante la extraccion de la bobina. Una placa del cilindro de descarga esta sostenida por varillas de grna de acero y es accionada hidraulicamente.
Despues del carretel de desenrollado, el tren de laminacion incluye un conjunto de preparacion de la bobina 18. El conjunto de preparacion de la bobina consiste en un separador de la banda 20, un rodillo de apriete con un rodillo deflector 24 y un conjunto aplanador 26. El rodillo de apriete 22 ayuda a la alimentacion de la primera arrollamiento de la bobina desenrollada y mantiene el ultimo arrollamiento de la bobina final despues del laminado. El rodillo de apriete consiste en un rodillo de acero macizo montado en rodamientos de rodillos y accionado por un motor de corriente alterna. Un cilindro hidraulico 28 presiona el rodillo contra la bobina. Una mesa de alimentacion oscilante que se puede extender 30 esta colocada entre el carretel de desenrollado 14 y el rodillo deflector 24. Despues de que la banda pase entre el rodillo de apriete y el rodillo deflector, pasa a traves del conjunto aplanador 26 el cual consiste en una configuracion de cinco rodillos accionados por un motor electrico que tiene los dos rodillos superiores con un accionamiento electrico de gato de rosca para ajustar una penetracion del rodillo independiente. Un control del centro de la banda el cual es un sensor optico 32 esta colocado en el conjunto de preparacion de la bobina a medida que la banda de la bobina sale del conjunto aplanador 26. El sensor 32 es un EMG del tipo optico o equivalente y tiene una doble funcion para el centrado de la banda en la lmea durante la operacion de desenrollado y el centrado de la banda o la alineacion del borde para la bobina durante la operacion de volver a enrollar.
La banda despues de pasar el sensor optico, entra en una cizalla de la banda 34 para acondicionar la parte
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delantera de la banda antes de que entre en la mesa de enfilado 36 y el rodillo de apriete de alimentacion 38 como se puede ver mejor en las figuras 2A y 2B. Las figuras 1A y 1B ilustran una mesa de rodillos termicos activos, la cual sera descrita en detalle a continuacion en este documento, colocada entre la cizalla de la banda y el rodillo de apriete. La mesa de enfilado y el rodillo de apriete de alimentacion alimentan la bobina a traves de una bobinadora caliente izquierda 40. El rodillo de apriete y la mesa de alimentacion estan montados en un bastidor el cual es atravesado por un motor y un sistema de accionamiento de cremallera y pinon para extenderse en el interior de la bobinadora caliente izquierda cuando es necesario y se retrae durante las pasadas intermedias del tren de laminacion de inversion. El rodillo de apriete es accionado por un motor electrico y accionado verticalmente por un cilindro hidraulico. La mesa de alimentacion consiste en una serie de rodillos locos en forma de V de acero inoxidable.
La bobinadora caliente izquierda 40 esta colocada en el lado izquierdo del laminador 42 y una bobinadora caliente derecha 44 esta colocada en el lado derecho del laminador 42. La bobinadora caliente izquierda 40 y la bobinadora caliente derecha 44 son imagenes especulares una de la otra. Cada una de la bobinadora caliente izquierda y de la bobinadora caliente derecha estan encerradas por una cubierta aislada 46. En el interior de la cubierta, una instalacion de conductos 48 con boquillas de canales 50 rodea aproximadamente el setenta y cinco por ciento de la circunferencia de la bobina. Un ventilador de circulacion aislado 52 con canalizaciones 54 se conecta a cada cubierta para suministrar aire caliente a las boquillas. La incidencia de aire caliente sobre la superficie de la banda proporciona una transferencia de calor de conveccion para calentar la banda. Con el calentamiento corrector, ninguna parte de la bobina sera calentada por encima de la temperatura del aire, lo cual evita que cualquier parte de la banda de magnesio se encienda. El encendido puede ocurrir con el calentamiento por radiacion y por lo tanto ha sido eliminado. Una camara de calentamiento aislada en la canalizacion de descarga del ventilador de circulacion proporciona espacio para el montaje de un quemador de gas o elementos de calefaccion electricos 56 para calentar el aire antes de la distribucion del aire previamente caliente a las boquillas en el interior de la cubierta. Un termo par 58 se coloca en la canalizacion antes de las boquillas y proporciona la retroalimentacion necesaria para modular el control de la temperatura del aire. Un ventilador de escape 60 se anade para proporcionar una presion negativa a la bobinadora para conservar el entorno de trabajo de fugas de calor. El aire caliente del escape es empujado a traves de una chimenea de chapa 62 fuera del edificio.
La canalizacion en el interior de las bobinadoras calientes esta construida de acero inoxidable y tiene soportes para mantener con precision la posicion de la boquilla. Los colectores de los conductos tienen placas de puerta que se pueden quitar para el acceso al interior del conducto con propositos de limpieza. Las cubiertas de la bobinadora estan construidas de placa de acero bajo un carbono reforzadas mediante canales y angulos en el exterior con aproximadamente de ocho pulgadas (20,32 cm) de aislamiento de fibra ceramica en la cara interior. La fibra ceramica esta anclada a la placa de acero bajo un carbono. Todas las juntas entre las secciones las puertas de acceso estan con juntas de estanqueidad para minimizar la fuga de calor. Los canales formados en el penmetro tienen muescas para minimizar la conduccion de calor hacia la superficie exterior. Estan provistos puertos con propositos de pruebas y la instalacion de termo pares. Una puerta de acceso para una persona esta prevista para el acceso para propositos de mantenimiento y limpieza. Las cubiertas estan unidas con bridas para permitir que sean divididas horizontalmente para un mantenimiento mayor. A fin de acceder al interior de las bobinadoras calientes, una brida de cuarenta y cinco grados 64 esta colocada en la canalizacion que alimenta la parte superior de la cubierta. La cubierta en su posicion de trabajo comprime las juntas de estanqueidad en la brida. Para acceder al interior de la cubierta de la bobinadora la brida se eleva recta para desacoplar automaticamente el conducto en la brida de cuarenta y cinco grados. Alternativamente, el acceso se puede obtener disponiendo de la mitad inferior de la cubierta deslizante transversalmente en carriles.
La banda sale de la primera o la bobinadora caliente de la izquierda hacia el laminador 42 a traves de una instalacion de rodillo de apriete 66 y de rodillo deflector 68. El rodillo deflector y el rodillo de apriete producen la abertura de la bobinadora caliente y minimizan las perdidas de calor, mantienen la parte trasera de la banda cuando es liberada por la mordedura del laminador y alimenta el nuevo extremo delantero de la banda a la mordedura del rodillo.
La banda despues de pasar a traves del rodillo deflector y el rodillo de apriete pasa por un sensor del grosor 70 el cual se puede retraer y articular y puede ser de isotopos o de rayos X como se requiera para medir el grosor de la banda. El sensor tambien posiblemente puede tener una funcion de rastreo para la galga de medicion o bien utilizar galgas de multiples cabezales a fin de medir el perfil de la banda. Existe un sensor del grosor de entrada y uno de salida, cada uno con un alojamiento de la fuente, un alojamiento del detector y un bastidor en forma de C de acero. Un mecanismo de accionamiento de grna de deslizamiento y neumatico sostiene los alojamientos de los sensores. Una grna de la banda y un dispositivo protector de las piezas de acero muy deformadas 72 se coloca en el laminador antes de la mordedura del rodillo para dirigir la banda hacia la mordedura del rodillo y evitar potenciales piezas de acero muy deformadas cuando se lamina bajo condiciones extremas.
El laminador 42 tiene un alojamiento de laminador 74 fabricado de acero fundido y esta mecanizado en cuatro lados y esta montado en vigas de base. Cuando se fabrica estiradores superior e inferior conectan los alojamientos a cada lado. Los alojamientos descansan sobre dos bases fabricadas de acero. Una placa de acero fabricada se provee para la alineacion y la instalacion mediante esparragos de anclaje. El diseno proporciona una elevada rigidez de la
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bancada del laminador para obtener estrechas tolerancias del producto acabado durante todas las pasadas de laminacion.
Una distancia de laminacion esta controlada por dos cilindros de carga montados en la parte superior de cada alojamiento. Se mantiene una lmea de pasada constante mediante un sistema de cuna montado inferior. Una bandeja de recogida de fluido esta soldada a las placas base por debajo de la bancada del tren de laminacion. Por debajo del tren de laminacion, y por encima de la bandeja de recogida del refrigerante, una bandeja de rejilla de malla esta provista para recoger recortes de piezas. El alojamiento del tren de laminacion es del tipo de anillo cerrado de alta rigidez, para configuraciones de dos en altura, cuatro en altura y seis en altura. El alojamiento del tren de laminacion tambien ha sido disenado con la posibilidad de incorporar rodillos que se puedan desplazar transversalmente. Los cilindros de carga estan montados en la parte superior o la parte inferior de un cilindro de fuerza de rodillo hidraulico 76 para controlar la carga de laminacion y la posicion del rodillo. El sistema de la lmea de pasada puede ser continuo montado por en la parte superior o la parte inferior o un sistema del tipo paso a paso para compensar las variaciones en el diametro del rodillo y como se representa en las figuras es un sistema de cuna montado en la parte inferior 78.
El laminador incluye una extension del alojamiento de la curvatura del rodillo 80 la cual incluye un cilindro hidraulico de alta presion para proporcionar mecanicamente la curvatura de los rodillos para la compensacion de la forma de la banda. La extension del alojamiento de la curvatura del rodillo se puede desplazar para seguir la posicion del rodillo si se requiere por la configuracion del tren de laminacion y puede ser utilizada para los rodillos de trabajo y los rodillos intermedios cuando sea aplicable. La fuerza de laminacion es aplicada por dos cilindros hidraulicos, montados en las ventanas de los alojamientos de los rodillos, por encima de los calzos del rodillo espaldar superior, un cilindro a cada lado. Los cilindros son del tipo de doble efecto, con un transductor de posicion montado centralmente que tiene juntas de baja friccion. La carrera de los cilindros es suficiente para mantener la altura de la lmea de pasada mediante la compensacion de la gama entera del cambio de diametro del rodillo de trabajo superior y el rodillo espaldar superior debido a la abrasion del rodillo. Una carrera adicional permite la extraccion del rodillo de trabajo y el rodillo espaldar. Un transductor de posicion digital de alta resolucion esta montado centralmente en cada cilindro de carga. Transductores de presion montados en la lmea hidraulica de alta presion proporcionan el valor de la fuerza de laminacion. Los cilindros son utilizados para mantener la lmea de pasada en la mitad superior del bloque a medida que los diametros de los rodillos disminuyen debido a la abrasion, para proporcionar la fuerza de laminacion, para mantener el control de la distancia y proporcionar un control gobernado del tren de laminacion. La fuerza de laminacion ejercida por los cilindros causa la deformacion elastica en los rodillos la cual se compensa mediante el mecanizado de una corona del rodillo mecanico en el interior de los rodillos. La mitad inferior del bloque de rodillos es llevada hacia la lmea de pasada por medio del sistema de cunas colocado en la parte inferior del alojamiento. Las cunas tienen una carrera suficiente para acomodar la gama entera del rodillo desgastado desde la mitad inferior del bloque de rodillos.
El laminador incluye un conjunto de rodillos de trabajo 82, los cuales son dos rodillos en una configuracion de dos por altura o cuatro por altura. Rodillos espaldares 84 estan colocados adyacentes a los dos rodillos de trabajo. En una configuracion de seis por altura un rodillo intermedio puede estar colocado entre los rodillos de trabajo y los rodillos espaldares. Los rodillos de trabajo, los rodillos intermedios y los rodillos espaldares tienen rodamientos refrigerados y pueden ser calentados por elementos de calefaccion interiores o exteriores. Cepillos de rodillo giratorios 86 estan colocados por encima de los rodillos de trabajo para la extraccion del metal recogido por los rodillos de trabajo superior e inferior. Los cepillos de los rodillos estan controlados por presion o posicion para una limpieza que se puede ajustar del rodillo de trabajo. Los cepillos de los rodillos pueden oscilar y pueden estar equipados con un sistema de vado para la extraccion del polvo. Barras de pulverizacion 88 estan colocadas a lo largo de la parte superior y la parte inferior y a ambos lados del tren de laminacion para permitir una posible laminacion a partir de condiciones en seco hasta condiciones en humedo o lubricadas hasta una condicion mas inundada. Las barras de pulverizacion pueden estar controladas por zona a diversos ajustes de ancho. El laminador puede incluir una cubierta con un sistema de escape 90, para un sistema completamente encerrado para proporcionar un entorno de trabajo limpio para el operario.
Los rodillos de trabajo estan fabricados de aleacion de acero forjado por electro erosion (ESR). Los rodamientos del rodillo de trabajo son de cuatro filas de rodillos conicos y tienen cuatro calzos de acero, completados con separadores de los rodamientos, tuercas de bloqueo, anillos de bloqueo, juntas y cubiertas extremas. Las caras laterales de los calzos estan ajustadas con recubrimientos de desgaste de bronce que se pueden sustituir. Los calzos estan refrigerados para controlar la temperatura de los rodamientos para optimizar la lubricacion. El control de curvatura son conjuntos de bloques en E unidos con esparragos a cada lado de la ventana del tren de laminacion aproximadamente de 120 t por calzo. Los rodillos de trabajo pueden ser calentados interiormente con calentadores de resistencia de 68 kW colocados en el eje central de los rodillos. Los calentadores estan encerrados en un casquillo de aleacion a base de cobre para una buena conduccion y una distribucion uniforme del calor en el interior del cuerpo del rodillo. La energfa a los calentadores se proporciona por medio de un distribuidor electrico giratorio que se une al extremo del rodillo del lado del operario. Los calentadores proporcionan una entrada termica de la lmea base la cual es entonces modificada mediante un sistema de calentamiento por induccion para el control del perfil al alcanzar la temperatura de trabajo final de los rodillos. Los rodillos espaldares son de aleacion de acero forjado y tienen cuatro rodamientos de cuatro filas de rodillos conicos y cuatro calzos de acero fundido. Los calzos
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del rodillo espaldar inferior estan ajustados con almohadillas oscilantes de acero para un contacto perfecto con las cunas inferiores del sistema de ajuste de la lmea de pasada. Los calzos de los rodillos espaldares inferiores estan ajustados con ruedas, que corren en carriles fijados en el interior del alojamiento del tren de laminacion. Los calzos del rodillo de trabajo y del rodillo espaldar estan retenidos en los alojamientos del laminador mediante chapas de sujecion accionadas hidraulicamente unidas al alojamiento.
La lmea de pasada se mantiene automaticamente a una altura constante sin tener en cuenta los cambios en el diametro de los rodillos por medio de un mecanismo del tipo de cuna accionado por motor montado en la parte inferior del tren de laminacion. Dos conjuntos de cunas de aleacion de acero, templadas y revenidas estan montados entre los calzos de los rodillos espaldares inferiores y las ventanas de los alojamientos del tren de laminacion. Placas oscilantes templadas y revenidas de acero estan fijadas a los calzos de los rodillos espaldares inferiores. Las cunas son accionadas por un accionamiento de tornillo accionado por un motor hidraulico. La posicion real de las cunas esta controlada mediante un transductor de posicion. El control de la sobre carrera de las cunas es por medio de conmutadores de proximidad. El control esta integrado en el interior del sistema de control principal del tren de laminacion y es completamente automatico. Despues del cambio de rodillos, el operario entra el nuevo valor del diametro de los rodillos en el sistema, el cual calcula la nueva posicion de las cunas y proporciona el accionamiento necesario al motor hidraulico.
Como tambien se puede ver en las figuras 4A y 4B, el laminador tiene un sistema de accionamiento del tren de laminacion 92. Los rodillos de trabajo son accionados independientemente por motores electricos 94 y 96. El sistema de accionamiento incluye un reductor de engranajes 102 y husillos de accionamiento 104 y 106. Los husillos de accionamiento estan individualmente controlados para proporcionar una laminacion de cizalladura asimetrica en donde los momentos de torsion del motor se ajustan para hacer maxima la deformacion interior de la banda de rodillo de magnesio para generar una micro estructura mas uniforme con una textura que tenga una ductilidad mejor durante las operaciones de conformacion subsiguientes. El cambio de marchas permite una baja velocidad de funcionamiento a un momento de torsion extremadamente alto para efectuar mejor el proceso de laminacion asimetrico.
Como se ve en la figura 4C alternativamente el sistema de accionamiento del tren de laminacion puede incluir una configuracion en la cual el sistema de accionamiento del rodillo de trabajo superior e inferior esta mecanicamente conectado a traves de un sistema de engranajes diferenciales 108. El sistema de engranajes diferenciales puede ser del tipo planetario del automovil para permitir una regeneracion del momento de torsion a partir del rodillo arrastrado de la condicion de laminacion asimetrica del rodillo accionado. Un motor principal 110 se utiliza para el accionamiento del tren de laminacion y un motor mas pequeno auxiliar 112 se utiliza para una correccion de la velocidad diferencial. Alternativamente, el sistema de engranajes diferenciales puede ser epicicloidal. Por ejemplo, la laminacion asimetrica en la presente invencion producida a una diferencia de 3:1 en la velocidad entre los rodillos de trabajo resulta en un refinamiento grandemente mejorado de la microestructura del tosco de laminacion de la banda.
Elementos de calefaccion de los rodillos exteriores 114 estan colocados para cada uno de los rodillos de trabajo superior e inferior. Los elementos de calefaccion de los rodillos exteriores tienen una capacidad de calentamiento de 350 °C. Los elementos de calefaccion de los rodillos exteriores son del tipo de induccion en toda la anchura con segmentos que permiten un control individual a traves del ancho del rodillo proporcionando la capacidad de controlar el perfil termico/corona del rodillo. Elementos de calefaccion interiores 116 tambien estan colocados para los rodillos de trabajo superior e inferior. La capacidad de calentamiento de los elementos de calefaccion interiores es aproximadamente 150 °C como elementos independientes. Los elementos de calefaccion interiores son electricos y estan colocados en un taladro longitudinal en el eje central del rodillo. Los elementos de calefaccion interiores tienen un diseno de blindaje extensible que proporciona un contacto mtimo con el cuerpo del rodillo de trabajo para proporcionar una conductividad termica excelente y optimizar la entrada de energfa. Los elementos de calefaccion interiores estan equipados con contactos electricos giratorios de alta velocidad.
Rodillos de forma 117 estan colocados adyacentes a las bobinas calientes y miden la forma de la banda durante cada pasada y proporcionan un control de bucle cerrado a los accionamientos. El rodillo de forma puede soportar las temperaturas elevadas utilizadas para la laminacion de magnesio y esta comercialmente disponible a partir de ABB vendido bajo la marca comercial Stressometer Roll. El rodillo de forma proporciona la medicion de la tension de la banda tanto a traves como a lo largo de la banda de magnesio laminada.
Un control de alimentacion con una mesa de enfilado 118 esta colocado en un lado de la salida de la bobinadora caliente del lado derecho para mover lateralmente la banda de magnesio con un conjunto de rodillo de apriete para desviarse de la bobinadora caliente de la derecha durante la alimentacion final de la banda a la rebobinadora.
Un sistema de refrigeracion de la banda 120 incluye un cabezal de refrigeracion de aire forzado para reducir la temperatura de la banda antes del bobinado final en la rebobinadora. El sistema de refrigeracion de la banda puede incluir refrigeracion con neblina o refrigeracion con agua seguida por una cuchilla de aire para secar la banda en aplicaciones en las que una etapa de procesamiento siguiente pueda tolerar alguna oxidacion menor de la superficie de la banda. Un rodillo deflector de salida 122 esta adyacente al sistema de refrigeracion de la banda para apretar y desviar la banda de magnesio hacia la rebobinadora y proporcionar un buen angulo de empaquetado para la
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estabilidad del bobinado. La rebobinadora 124 esta adyacente a un rodillo de medicion de la forma para un bobinado apretado de la banda final a la dimension del diametro interior apropiada como se requiere por la aplicacion particular de la banda de magnesio. Un empaquetador de banda 126 es una parte de la rebobinadora para iniciar el primer bobinado en el mandril de rebobinado. Un carro de la bobina de salida 128 descarga la banda de la bobina final para el movimiento hacia una ubicacion fuera de la lmea.
El sistema de laminador de magnesio 10 de la presente invencion puede incorporar una mesa de rodillos termicos activos 130 la cual se utiliza para invertir la laminacion de la plancha o placa de magnesio. La mesa de rodillos esta equipada con inyectores de aire caliente 132 los cuales son capaces de calentar desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 500 °C. La mesa de rodillos termicos puede estar colocada a cada lado del sistema de laminador adyacente a las bobinas calientes y las bobinas calientes pueden no ser utilizadas para la aplicacion de la placa o unicamente utilizadas parcialmente como se necesite. Las mesas de rodillos termicos activos pueden ser movidas lateralmente fuera de la lmea cuando la banda de magnesio es bobinada entre las bobinadoras calientes.
El sistema de laminador de magnesio de las figuras 1A y 1B tiene una rebobinadora de carga, un carretel de desenrollado y una rebobinadora de descarga independientes y pueden ser utilizados para la laminacion de una placa de magnesio y una bobina de magnesio. El sistema de laminador de magnesio de las figuras 2A y 2B tiene un carretel de desenrollado y una rebobinadora de descarga independientes pero es una configuracion unicamente para la laminacion de bobina de magnesio y no incorpora una mesa de rodillos termicos activos.
Las figuras 3A y 3B ilustran un sistema de laminador de magnesio para la laminacion de bobina de magnesio el cual combina la carga y la descarga de la bobina de magnesio mediante la provision de un carretel de desenrollado de funcion dual y rebobinado 134. El carretel de desenrollado de funcion dual y rebobinado es una unidad individual alternativa que tiene la doble funcion de carretel de desenrollado y carretel de rebobinado para ser utilizados para una primera separacion de la bobina nueva y un bobinado final de la bobina terminada. Como se puede ver en la figura 5 la bobinadora caliente en puede tener una pista de enfilado con boquillas de aire caliente integradas 136 alimentadas mediante inyectores de aire caliente 138.
Algunas de las caractensticas y ventajas de la presente invencion incluyen un sistema de laminador de magnesio que incorpora bobinadoras calientes para el procesamiento de aleaciones de magnesio disenado para producir un enrollado apretado y una tension de retorno hacia la banda que esta siendo laminada mientras mantiene la temperatura de laminacion apropiada. Las bobinadoras calientes son del tipo de conveccion para un calentamiento mas rapido que consiste en un ventilador de recirculacion, un intercambiador de calor, conductos aislados, valvulas de aire modulado y boquillas de aire superior, inferior y laterales para forzar aire caliente contra la superficie de la bobina que esta siendo enrollada. Un ventilador de escape adicional asegurara la presion negativa de la bobinadora caliente para evitar la dispersion de calor en el entorno de trabajo. Una extension de la camara de calefaccion separada rapidamente eleva la temperatura en los extremos de la banda. La camara esta colocada por encima de la cola de la bobina que permanece fuera de la cubierta de la bobinadora caliente cuando la bobina esta completamente enrollada sobre una de las bobinadoras calientes. La cola debe permanecer fuera de la cubierta para facilitar el volver a enfilar en el tren de laminacion para la siguiente pasada. La camara de calefaccion esta construida sobre el plano articulado del rodillo deflector. Este diseno coloca la camara cerca de la cola cuando el rodillo deflector esta cerrado y optimiza la transferencia de calor. La camara esta equipada con expulsores de aire caliente capaces de calentar el aire del ambiente hasta 500 °C.
El sistema de laminador de magnesio de la presente invencion proporciona que la bobina caliente sea evitada moviendo lateralmente las mesas de alimentacion. La mesa de rodillos con un rodillo de apriete agarrara la banda que esta siendo alimentada al tren de laminacion o hacia la rebobinadora para evitar el area de la bobinadora caliente. La mesa de rodillos es entonces retrafda hasta la posicion de reposo cuando la aleacion de magnesio es procesada a traves de las bobinadoras calientes.
Otra ventaja del sistema de laminador de la presente invencion es un sistema de accionamiento principal independiente de doble velocidad para la laminacion asimetrica para el procesamiento de magnesio utilizando dos motores principales independientes. La velocidad baja se utiliza para proporcionar un momento de torsion alto como se requiere para una laminacion asimetrica cuando la banda y la mordedura del rodillo son forzadas y tiradas por los dos rodillos de trabajo para mejorar el refinamiento de la microestructura mediante el incremento de la cizalladura y la generacion de calor. La microestructura resultante es menos propensa a agrietarse durante las operaciones de formacion subsiguientes. Alternativamente, un sistema de accionamiento principal independiente de doble velocidad para la laminacion asimetrica para el procesamiento de magnesio utiliza un sistema de regeneracion mecanico con un motor principal individual y un accionamiento accionado por engranajes diferenciales.
Otra ventaja de la presente invencion es el calentamiento del rodillo de trabajo interiormente y exteriormente para la laminacion de magnesio. El calentamiento exterior es mediante calentamiento por induccion para la superficie del rodillo. Los inductores son del tipo de zona para permitir una temperatura diferencial a traves del rodillo con eso es posible una corona del rodillo termico controlada para la correccion de la forma/perfil de la banda. El calentamiento interior se asegura mediante elementos de calefaccion electricos espedficos colocados en el nucleo del rodillo que producen un buen contacto termico con el cuerpo de rodillo para transferir calor rapidamente. La temperatura del
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rodillo sera de aproximadamente 300 °C para evitar extraccion de calor a partir de la banda que esta siendo laminada cuando entra en contacto con los rodillos de trabajo. Para mejorar la salida de la produccion del tren de laminacion, bobinas previamente calentadas pueden estar colocadas en el carretel de desenrollado y directamente alimentadas al tren de laminacion. Esto reducira o eliminara la necesidad de cualquier calentamiento en el tren de laminacion antes de la primera pasada.
Para proporcionar la posibilidad de una refrigeracion acelerada a fin de suprimir cualquier tendencia al crecimiento del grano en el rebobinado despues de la refrigeracion, el sistema de laminador de magnesio incluye un sistema de refrigeracion que mantiene las propiedades ffsicas mejoradas de la plancha de grano fino producida por el tren de laminacion.
Mesas de rodillos aisladas y calentadas con cubiertas pueden estar colocadas a ambos lados del laminador para calentar la placa de magnesio a la temperatura requerida para la laminacion y pueden estar colocadas tanto fuera de las bobinadoras calientes y/o entre las bobinadoras calientes como en el laminador. En la posicion incorporadas elevaran la temperatura de la banda que esta siendo laminada entre las bobinadora calientes.
Otra ventaja del sistema de laminador de magnesio de la presente invencion es la utilizacion de un carretel de desenrollado de funcion dual y un conjunto de rebobinado el cual reduce la longitud total global de la lmea y los costes de inversion del sistema. La expansion del mandril en el conjunto puede estar controlada a dos diametros, un diametro mayor para manipular bobinas de ojo abierto que normalmente son producidas por un moldeador de doble rodillo y un segundo diametro menor para acomodar la utilizacion de carretel de modo que el material laminado mas delgado pueda ser enrollado en estos carretes para operaciones de procesamiento subsiguientes.
Aunque la presente invencion ha sido descrita e ilustrada con respecto a varias formas de realizacion de la misma, se debe entender que se pueden realizar cambios y modificaciones a la misma los cuales estan dentro del ambito de la invencion como se reivindica mas adelante en este documento.
Claims (15)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un tren de laminacion de magnesio (10) que comprende:un laminador de inversion (42) que tiene por lo menos dos rodillos de trabajo para la laminacion de plancha de magnesio;una bobinadora caliente (40, 44) colocada a cada lado del laminador para el calentamiento y el mantenimiento de una temperatura deseada de la plancha de magnesio que esta siendo laminada por el laminador;caracterizado por que la bobinadora caliente (40, 44) es un calentador del tipo de conveccion que tiene un alojamiento aislado y boquillas de aire (136) en el interior del alojamiento para dirigir aire caliente contra la plancha de magnesio.
- 2. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 en el que la bobina caliente (40, 44) incluye un ventilador de escape (60).
- 3. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo una extension de la camara de calefaccion adyacente a la bobinadora caliente (40, 44) para calentar un extremo de la plancha de magnesio fuera de la bobinadora caliente.
- 4. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo una mesa de rodillos termicos activos (130) para calentar una plancha de magnesio o una placa de magnesio.
- 5. El tren de laminacion de la reivindicacion 4 en el que la mesa de rodillos termicos (130) tiene inyectores de aire caliente para calentar la plancha de magnesio o la placa de magnesio.
- 6. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo un sistema de accionamiento del tren de laminacion (92) en el que los rodillos de trabajo son accionados independientemente para una laminacion asimetrica de la plancha de magnesio.
- 7. El tren de laminacion de la reivindicacion 6 en el que cada rodillo de trabajo es accionado por un motor independiente (94, 96).
- 8. El tren de laminacion de la reivindicacion 6 en el que un rodillo de trabajo es accionado mediante un motor independiente principal (110) y otro rodillo de trabajo es accionado mediante un sistema de engranajes diferenciales y un motor auxiliar (112).
- 9. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 en el que los rodillos de trabajo son calentados exteriormente por inductores de zona para permitir una temperatura diferencial a traves del ancho del rodillo de modo que se produce una corona termica del rodillo controlada para la correccion del perfil o la forma de la banda de plancha de magnesio.
- 10. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 en el que los rodillos de trabajo tienen elementos de calefaccion interiores en el interior de un nucleo de los rodillos de trabajo.
- 11. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo por lo menos una mesa de alimentacion y un rodillo de apriete (22).
- 12. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo una estacion de carga de la bobina caliente y de desenrollado.
- 13. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo un sistema de refrigeracion (120) para la refrigeracion final de la plancha de magnesio.
- 14. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo un carretel de desenrollado de funcion dual y una estacion de rebobinado (134).
- 15. El tren de laminacion de la reivindicacion 1 adicionalmente comprendiendo:un rodillo deflector de la bobinadora caliente de doble carrera para sellar la bobinadora caliente (40, 44); yuna pista de enfilado de la bobinadora caliente con boquillas de aire caliente integradas (136) alimentadas por inyectores de aire caliente, en el que la bobinadora caliente adicionalmente incluye una brida en las canalizaciones que alimentan el alojamiento aislado para el acceso al interior del alojamiento aislado.
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