ES2939738T3 - Sistemas y métodos para el control de la planaridad de un sustrato metálico con laminación a baja presión - Google Patents

Sistemas y métodos para el control de la planaridad de un sustrato metálico con laminación a baja presión Download PDF

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Abstract

Un sistema de control de planitud incluye un puesto de trabajo de una línea de acabado, una pluralidad de actuadores, un dispositivo de medición de planitud y un controlador. El soporte de trabajo incluye un par de rodillos de trabajo alineados verticalmente. Un primer rodillo de trabajo del par de rodillos de trabajo incluye una pluralidad de zonas de control de planeidad configuradas para aplicar una presión localizada a una región correspondiente en un sustrato. Cada accionador se corresponde con una de la pluralidad de zonas de control de planitud. El dispositivo de medición de planitud está configurado para medir un perfil de planitud real del sustrato. El controlador está configurado para ajustar la pluralidad de actuadores de modo que las presiones localizadas modifiquen el perfil de planitud real para lograr el perfil de planitud deseado a la salida del soporte. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para el control de la planaridad de un sustrato metálico con laminación a baja presión
CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta solicitud se refiere a sistemas y métodos de control para controlar la planaridad de un sustrato metálico con laminación a baja presión en una línea de acabado.
ANTECEDENTES
El laminado de metal se puede utilizar para formar tiras de metal (p. ej., placas, láminas, hojas, losas, etc.) (en adelante en el presente documento, "sustratos metálicos") a partir de materia prima como lingotes o tiras de metal más gruesas. Una característica importante de un sustrato metálico es la planaridad del sustrato, o la capacidad del sustrato para quedar plano cuando se coloca sobre una superficie nivelada sin cargas aplicadas externamente. La falta de planaridad o las desviaciones de la planaridad, son causadas por tensiones internas en el sustrato metálico y pueden presentarse en diversas formas, como ondas de borde, ondas centrales, pandeo, bolsas cerca del borde, etc. Los sustratos metálicos con poca planaridad son difíciles de procesar a altas velocidades, pueden causar problemas de dirección durante el procesamiento, son difíciles de recortar y/o cortar y, en general, pueden ser insatisfactorios para diversos clientes o procesos posteriores. Actualmente, las láminas metálicas se aplanan durante las operaciones de acabado de bobina a bobina utilizando configuraciones de nivelación de láminas controladas por tensión. Sin embargo, el equipo necesario para la nivelación de láminas controlada por tensión generalmente impide que la línea de acabado sea compacta.
El artículo científico "strip shape control system of MITSUBISHI CR mill" de SUZUKI S et al en la Conferencia de Industria y Aplicaciones del IEEE de 1999 de la 34a Reunión Anual de la IAS del 3-7 de octubre de 1999 en Phoenix describe un laminador Mitsubishi CR, que permite una mayor reducción del enrollado de tiras de anchura elevada sin causar efectos de engaste que afecten realmente a la gama de mezcla de productos. Este artículo científico, que representa el estado de la técnica más relevante para la materia-objeto de la reivindicación 1 y la reivindicación 7, revela que la planaridad de un sustrato metálico se controla al: dirigir el sustrato a un puesto de trabajo y entre un par de rodillos de trabajo alineados verticalmente del puesto de trabajo; aplicar, mediante un primer rodillo de trabajo del par de rodillos de trabajo alineados verticalmente, una pluralidad de presiones localizadas al sustrato a lo ancho del sustrato, en donde cada una de la pluralidad de presiones localizadas se aplica mediante una zona de control de planaridad correspondiente del primer rodillo de trabajo, y en donde la presión localizada aplicada por cada zona de control de planaridad es controlada por un accionador correspondiente; medir un perfil de planaridad real del sustrato con un dispositivo de medición de planaridad; comparar, mediante un controlador, el perfil de planaridad real con un perfil de planaridad deseado; y ajustar, mediante el controlador, los accionadores de manera que la pluralidad de presiones localizadas modifique el perfil de planaridad real del sustrato.
El documento EP 2292341 A2 se refiere a un laminador inversor, en donde la tira se hace pasar varias veces de un lado a otro entre los rodillos de trabajo que giran conjuntamente entre sí para laminar la tira hasta un espesor de tira y ancho de tira predeterminados.
El documento WO 2006/002784 A1 describe un método y dispositivo para medir y ajustar la uniformidad de una tira de acero inoxidable durante el laminado en frío.
Un objetivo de la presente solicitud es proporcionar un sistema y un método para controlar la planaridad de un sustrato metálico con laminación a baja presión en una línea de acabado.
El objetivo se logra mediante un método según se reivindica en la reivindicación 1, así como un sistema según se reivindica en la reivindicación 7.
SUMARIO
Algunos aspectos y características de la presente divulgación se refieren a un método para aplicar una textura sobre un sustrato. El sustrato es un sustrato metálico (por ejemplo, una hoja de metal o una hoja de aleación de metal). Por ejemplo, el sustrato puede incluir aluminio, aleaciones de aluminio, acero, materiales a base de acero, magnesio, materiales a base de magnesio, cobre, materiales a base de cobre, materiales compuestos, láminas utilizadas en materiales compuestos o cualquier otro metal adecuado.
Según la invención, el sustrato es un sustrato metálico. De acuerdo con un aspecto de la invención, un método para controlar la planaridad de un sustrato metálico incluye dirigir un sustrato metálico a un puesto de trabajo de una línea de acabado y entre un par de rodillos de trabajo alineados verticalmente. El método incluye aplicar, mediante un primer rodillo de trabajo del par de rodillos de trabajo, una pluralidad de presiones localizadas del rodillo de trabajo al sustrato metálico a lo ancho del sustrato metálico. Cada presión de rodillo de trabajo localizada se aplica mediante una zona de control de planaridad correspondiente del primer rodillo de trabajo, y la presión de rodillo de trabajo aplicada por cada zona de control de planaridad es controlada mediante un accionador correspondiente. El método incluye medir un perfil de planaridad real del sustrato metálico con un dispositivo de medición de planaridad. Además, el método incluye comparar, mediante un controlador, el perfil de planaridad real con un perfil de planaridad deseado, y ajustar, mediante el controlador, al menos uno de los accionadores. Los accionadores se ajustan de tal manera que las presiones localizadas del rodillo de trabajo modifican el perfil de planaridad real para lograr el perfil de planaridad deseado y un espesor global y una longitud del sustrato metálico permanecen sustancialmente constantes como se define en la reivindicación 1 cuando el sustrato metálico sale del puesto de trabajo. En comparación con el control de planaridad convencional en un laminador, el método divulgado no cambia significativamente el calibre nominal global de la tira durante esta operación, y solo las áreas localizadas que estaban bajo una tensión de entrada relativa más alta se reducen muy ligeramente. El cambio de espesor localizado requerido para corregir la planaridad es una pequeña fracción de un porcentaje del espesor nominal, normalmente menos del 0,2 %, y es menor que el cambio de espesor impartido por las operaciones típicas de nivelación por tensión.
Según otro aspecto de la invención, un sistema de control de planaridad incluye un puesto de trabajo de una línea de acabado, una pluralidad de accionadores, un dispositivo de medición de planaridad y un controlador. El puesto de trabajo incluye un par de rodillos de trabajo alineados verticalmente. Un primer rodillo de trabajo del par de rodillos de trabajo incluye una pluralidad de zonas de control de planaridad a lo ancho del primer rodillo de trabajo, y cada zona de control de planaridad está configurada para aplicar una presión de rodillo de trabajo localizada a una región correspondiente sobre un sustrato metálico. Cada accionador de la pluralidad de accionadores se corresponde con una de la pluralidad de zonas de control de planaridad y está configurado para hacer que la zona de control de planaridad correspondiente aplique la presión del rodillo de trabajo localizada. El dispositivo de medición de planaridad está configurado para medir un perfil de planaridad real del sustrato metálico. El controlador está configurado para ajustar la pluralidad de accionadores de tal manera que las presiones localizadas del rodillo de trabajo modifican el perfil de planaridad real para lograr el perfil de planaridad deseado mientras que un espesor global y una longitud del sustrato metálico permanecen sustancialmente constantes como se define en la reivindicación 7 cuando el sustrato metálico sale del puesto de trabajo. Como se indicó anteriormente, una diferencia entre el control de planaridad convencional en un laminador y el método divulgado es que el calibre nominal global de la tira no cambia significativamente durante esta operación. Más bien, solo las áreas localizadas que estaban bajo una tensión de entrada relativa más alta se reducen muy ligeramente. El cambio de espesor localizado necesario para corregir la planaridad es una pequeña fracción de un porcentaje del espesor nominal, normalmente menos del 0,2 %. Esto es menor que el cambio de espesor impartido por las operaciones típicas de nivelación por tensión.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las características y componentes de las siguientes figuras se ilustran para enfatizar los principios generales de la presente divulgación. Las características y componentes correspondientes a través de las figuras se pueden designar mediante coincidencia de caracteres de referencia en aras de consistencia y claridad.
FIG. 1 es un esquema de una línea de acabado que incluye un puesto de trabajo y un sistema de control de planaridad según aspectos de la presente divulgación.
FIG. 2 es una vista final esquemática del puesto de trabajo de la FIG. 1.
FIG. 3 es otro esquema del puesto de trabajo de la FIG. 1.
FIG. 4A es un ejemplo de un perfil de planaridad de un sustrato metálico.
FIG. 4B es un gráfico que ilustra el perfil de deformación del sustrato metálico de la FIG. 4A.
FIG. 5A es otro ejemplo de un perfil de planaridad de un sustrato metálico.
FIG. 5B es un gráfico que ilustra el perfil de deformación del sustrato metálico de la FIG. 5A.
FIG. 6 es un esquema de una línea de acabado multi-puesto que incluye uno o más puestos de trabajo y un sistema de control de planaridad según aspectos de la presente divulgación.
FIG. 7 es un esquema de un puesto de trabajo según aspectos de la presente divulgación.
FIG. 8 es un esquema de un puesto de trabajo según aspectos de la presente divulgación.
FIG. 9 es un esquema de un puesto de trabajo según aspectos de la presente divulgación.
FIG. 10 es un esquema de un puesto de trabajo según aspectos de la presente divulgación.
FIG. 11 es una vista final esquemática del puesto de trabajo de la FIG. 10.
FIG. 12 es un esquema de un puesto de trabajo según aspectos de la presente divulgación.
FIG. 13 es una vista final esquemática del puesto de trabajo de la FIG. 12.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Algunos aspectos y características de la presente divulgación se refieren a un método de aplicación de una textura sobre un sustrato. El sustrato es un sustrato metálico (por ejemplo, una hoja de metal o una hoja de aleación de metal). Por ejemplo, el sustrato puede incluir aluminio, aleaciones de aluminio, acero, materiales a base de acero, magnesio, materiales a base de magnesio, cobre, materiales a base de cobre, materiales compuestos, láminas utilizadas en materiales compuestos o cualquier otro metal adecuado.
Se divulgan sistemas de control de planaridad para controlar un perfil de planaridad de un sustrato metálico procesado por una línea de acabado.
La línea de acabado incluye al menos un puesto de trabajo que tiene un par de rodillos de trabajo alineados verticalmente. Durante el procesamiento, se alimenta un sustrato metálico entre los rodillos de trabajo en una dirección de procesado. Cada rodillo de trabajo incluye un ancho que se extiende transversalmente a la dirección de procesado. Cada rodillo de trabajo tiene una cierta cantidad de rigidez de manera que, a través de su ancho, los accionadores del sistema de control de planaridad pueden provocar la flexión localizada del rodillo de trabajo aplicando una fuerza a regiones localizadas del rodillo de trabajo. Estas regiones de flexión localizada son zonas de control de planaridad del rodillo de trabajo, y en todo su ancho, cada rodillo de trabajo incluye una pluralidad de zonas de control de planaridad. La flexión localizada en las zonas de control de planaridad hace que el rodillo de trabajo aplique presiones de rodillo de trabajo localizadas que pueden variar a través de la superficie del sustrato metálico para controlar la planaridad del sustrato metálico. En otras palabras, cada rodillo de trabajo tiene una cierta cantidad de rigidez de modo que el rodillo de trabajo se puede flexionar, conformar o deformar de otro modo según se desee a través de los accionadores para finalmente impartir un perfil de planaridad deseado (por ejemplo, sustancialmente plano, curvo, ondulado, etc. ) sobre el sustrato metálico a medida que sale del puesto de trabajo.
La fuerza aplicada a los rodillos de trabajo por cada accionador es una fuerza tal que la carga promedio aplicada por el rodillo de trabajo a lo ancho del sustrato metálico (es decir, la presión promedio aplicada por cada zona de control de planaridad del rodillo de trabajo) está cerca o por debajo de un límite elástico del sustrato metálico. El límite elástico del sustrato metálico se refiere a una cantidad de tensión o presión a la que ocurre deformación plástica a través de una parte del espesor o galga del sustrato metálico (por ejemplo, una cantidad de tensión o presión que pueda causar un cambio sustancialmente permanente en una parte del espesor o galga del sustrato metálico). Las fuerzas aplicadas a los rodillos de trabajo pueden provocar que los rodillos de trabajo impartan una presión de rodillo de trabajo promedio sobre el sustrato metálico que está cerca o por debajo del límite elástico del sustrato metálico a medida que el sustrato metálico pasa entre los rodillos de trabajo. Debido a que la presión del rodillo de trabajo impartida por los rodillos de trabajo sobre el sustrato metálico está por debajo del límite elástico del sustrato metálico, el espesor del sustrato metálico permanece sustancialmente constante (por ejemplo, no hay reducción sustancial en el espesor del sustrato metálico). De la misma manera, una longitud del sustrato metálico permanece sustancialmente constante.
En algunos ejemplos, mientras que la presión promedio del rodillo de trabajo está por debajo del límite elástico del sustrato metálico, las zonas de control de planaridad individuales pueden aplicar fuerzas que hacen que el rodillo de trabajo aplique presiones localizadas del rodillo de trabajo por encima del límite elástico del sustrato metálico en regiones localizadas en la superficie del sustrato metálico. En estas áreas localizadas, debido a que la presión del rodillo es mayor que el límite elástico del sustrato metálico, el rodillo de trabajo puede crear regiones localizadas de deformación plástica en la superficie del sustrato metálico y crear alargamiento de hilo mientras que el resto del sustrato metálico sin deformar (por ejemplo, el rodillo de trabajo provoca deformación plástica en una localización particular en la superficie del sustrato metálico mientras que el espesor y la longitud del sustrato metálico permanezca sustancialmente constante a lo largo del resto del sustrato metálico). Por ejemplo, una zona de control de planaridad puede aplicar una presión del rodillo de trabajo que está significativamente por debajo del límite elástico y otra zona de control de planaridad puede aplicar una presión del rodillo de trabajo que está por encima del límite elástico, pero la presión promedio del rodillo de trabajo es menor que el límite elástico del sustrato metálico. En algunos ejemplos, la presión del rodillo de trabajo aplicada en una zona de control de planaridad es mayor que el límite elástico de modo que partes del sustrato metálico tienen alargamiento de hilo localizado en las regiones localizadas, pero la presión del rodillo de trabajo no es suficiente para causar una reducción sustancial en un espesor del sustrato metálico en las regiones localizadas.
Como un ejemplo, los rodillos de trabajo pueden aplicar presiones de rodillos de trabajo al sustrato metálico de manera que un espesor del sustrato metálico que sale del puesto de trabajo se reduce en menos de aproximadamente 1,0 %. De acuerdo con la invención, el espesor del sustrato metálico que sale del puesto de trabajo se reduce de aproximadamente 0,0 % a aproximadamente 1,0 %. Como ejemplo, el espesor del sustrato metálico puede reducirse en menos de aproximadamente 0,2 %. Como ejemplo, el espesor del sustrato metálico puede disminuir menos de aproximadamente 0,1 %.
La presión promedio del rodillo de trabajo aplicada por los rodillos de trabajo es tal que una longitud del sustrato metálico permanece sustancialmente constante (por ejemplo, sustancialmente no hay alargamiento ni aumento de la longitud del sustrato metálico) a medida que el sustrato metálico pasa a través de un hueco entre el par de rodillos de trabajo. Las presiones del rodillo de trabajo aplicadas al sustrato metálico por los rodillos de trabajo provocan que la longitud del sustrato metálico aumente entre aproximadamente 0,0 % y aproximadamente 1,0 %. Por ejemplo, la longitud del sustrato metálico puede aumentar en menos de aproximadamente 0,5 % a medida que el sustrato metálico pasa a través del hueco. Como un ejemplo, la longitud del sustrato metálico puede aumentar menos de aproximadamente 0,2 % o aproximadamente 0,1 %.
El sistema de control de planaridad incluye un controlador, uno o más dispositivos de medición de planaridad y la pluralidad de accionadores. El dispositivo de medición de planaridad puede ser cualquier dispositivo adecuado para medir un perfil de planaridad del sustrato metálico a través de su ancho. Un rodillo de medición de planaridad multizona es un ejemplo no limitativo de un dispositivo de medición de planaridad adecuado, aunque pueden usarse otros diversos tipos de dispositivos y sensores. El uno o más dispositivos de medición de planaridad miden el perfil de planaridad del sustrato metálico en diversas localizaciones dentro de la línea de acabado con respecto a un puesto de trabajo de la línea de acabado. Por ejemplo, en algunos casos, el uno o más dispositivos de medición de planaridad miden el perfil de planaridad antes de que el sustrato metálico entre en el puesto de trabajo. En otros ejemplos, el uno o más dispositivos de medición de planaridad miden el perfil de planaridad después de que el sustrato metálico sale del puesto de trabajo. El controlador está en comunicación con el dispositivo de medición de planaridad y la pluralidad de accionadores. El controlador recibe el perfil de planaridad medido desde el uno o más dispositivos de medición de planaridad y ajusta uno o más de la pluralidad de accionadores de modo que el perfil de planaridad del sustrato metálico logre un perfil de planaridad deseado (que puede ser predeterminado o introducido por un usuario o basado en modelaje).
En diversos ejemplos, la línea de acabado está configurada para proporcionar al sustrato metálico tanto el perfil de planaridad deseado como aplicar una textura a la superficie del sustrato metálico. En algunos ejemplos en los que la línea de acabado incluye un puesto de trabajo, cada rodillo de trabajo puede tener una rugosidad superficial cerca de la rugosidad superficial del sustrato metálico para proporcionar al sustrato metálico el perfil de planaridad deseado y una topografía superficial uniforme. En otros ejemplos, la línea de acabado puede incluir más de un puesto de trabajo, como dos o más puestos de trabajo. En tales casos, el primer puesto de trabajo y el segundo puesto de trabajo pueden ser sustancialmente similares excepto por las superficies de los rodillos de trabajo. Por ejemplo, los rodillos de trabajo del primer puesto de trabajo pueden tener una superficie exterior relativamente lisa, de modo que el primer puesto pueda proporcionar simultáneamente el perfil de planaridad deseado y pueda alisar la topografía del sustrato metálico (es decir, tener una rugosidad superficial inferior a aproximadamente 0,4 - 0,6 pm). Los rodillos de trabajo del segundo puesto de trabajo pueden tener una superficie texturizada de modo que los rodillos de trabajo puedan imprimir diversas texturas, características o patrones en la superficie del sustrato metálico sin reducir el espesor global del sustrato metálico. En ejemplos adicionales o alternativos, los múltiples rodillos de trabajo pueden imprimir las diversas texturas, características o patrones en la superficie del sustrato metálico mientras se mantiene el espesor del sustrato metálico (por ejemplo, los múltiples rodillos de trabajo pueden no reducir el espesor del sustrato metálico mientras imprimen las texturas, las características o los patrones), lo que a veces se puede denominar texturizado de reducción cero.
FIG. 1 ilustra un ejemplo de una línea de acabado 100 de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. La línea de acabado 100 incluye un puesto de trabajo 102. En algunos ejemplos, la línea de acabado 100 incluye más de un puesto de trabajo 102 (véase, por ejemplo, FIG. 6). Además del puesto de trabajo 102, la línea de acabado 100 puede incluir otras diversas estaciones de procesado y puede tener diversas configuraciones de línea (que se refieren a las estaciones de procesado, así como al orden de las estaciones de procesado). Por ejemplo, la configuración de la línea de acabado 100 podría incluir el puesto de trabajo 102 y una estación de corte longitudinal. La línea de acabado 100 puede tener otras diversas configuraciones de línea.
El puesto de trabajo 102 incluye un par de rodillos de trabajo 104A-B alineados verticalmente . En diversos ejemplos, el puesto de trabajo 102 incluye más de un par de rodillos de trabajo 104A-B alineados verticalmente (véanse FIGs. 8 y 9). Por ejemplo, en algunos casos, el puesto de trabajo 102 incluye dos pares de rodillos de trabajo 104A-B, tres pares de rodillos de trabajo 104A-B, cuatro pares de rodillos de trabajo 104A-B o cualquier otro número deseado de rodillos de trabajo 104A-B . Se define un hueco 106 entre los rodillos de trabajo 104A-B que está configurado para recibir un sustrato metálico 108 durante el procesado de un sustrato metálico 108, como se describe en detalle a continuación. Durante el procesado, los rodillos de trabajo 104A-B están configurados para contactar y aplicar presiones de rodillo de trabajo a la superficie superior 110 y la superficie inferior 112 del sustrato metálico 108, respectivamente, a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106 en una dirección de procesado 101. En diversos ejemplos, los rodillos de trabajo 104A-B procesan el sustrato metálico 108 de manera que la tensión es de aproximadamente 2 a 45 MPa, que es típicamente menor que (y a menudo mucho menor que) el límite elástico del material. Como un ejemplo no limitativo, en algunos casos, la tensión puede ser de aproximadamente 15 MPa.
Los rodillos de trabajo 104A-B se pueden accionar por un motor u otro dispositivo adecuado para accionar los rodillos de trabajo 104A-B y hacer que los rodillos de trabajo 104A-B giren. Cada rodillo de trabajo 104A-B tiene una superficie exterior 114 que hace contacto con las superficies 110 y 112 del sustrato metálico 108 durante el procesado. En algunos ejemplos, la superficie exterior 114 de uno o ambos rodillos de trabajo 104A-B tiene la misma rugosidad o es más lisa que la tira entrante (es decir, tiene una rugosidad superficial menor que aproximadamente 0,4 - 0,6 pm), de modo que durante el procesado, la(s) superficie(s) exterior(es) 114 de los rodillos de trabajo 104A-B alisan una topografía de las superficies 110 y/o 112 del sustrato metálico 108. En otros ejemplos, la(s) superficie(s) exterior(es) 114 de los rodillos de trabajo 104A-B incluye(n) una o más texturas que se transfieren al menos parcialmente a una o ambas superficies 110 y 112 del sustrato metálico 108 a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106. En algunos ejemplos, la textura en la(s) superficie(s) exterior(es) 114 de los rodillos de trabajo 104A-B coincide o se aproxima mucho a una rugosidad superficial de las superficies 110 y/o 112 del sustrato metálico 108 para proporcionar una topografía superficial uniforme al sustrato metálico 108. La rugosidad de la superficie se puede cuantificar utilizando técnicas de interferometría óptica u otros métodos adecuados. En algunos ejemplos, la lámina texturizada puede tener una rugosidad superficial de aproximadamente 0,4 pm a aproximadamente 6,0 pm. En algunos ejemplos, la lámina texturizada puede tener una rugosidad superficial de aproximadamente 0,7 pm a aproximadamente 1,3 pm. En diversos ejemplos, uno o ambos rodillos de trabajo 104A-B se puede texturizar mediante diversas técnicas de texturizado que incluyen, pero no se limitan a, texturizado por electrodescarga (EDT), texturizado por electrodeposición, texturizado por haz de electrones (EBT), texturizado por rayo láser, recubrimientos por electrofusión y otras diversas técnicas adecuadas.
Los rodillos y las pilas de rodillos 104A-B, 119A-B, 116A-B (los rodillos intermedios 119A-B y los accionadores 116A-B se describen en detalle a continuación) cada uno tiene una cierta cantidad de rigidez (o flexibilidad ). La propiedad de rigidez de estos artículos 104A-B, 119A-B, 116A-B se describe generalmente mediante la siguiente ecuación (1):
Figure imgf000006_0001
En la ecuación anterior (1), L es la longitud del rollo y C es un coeficiente que varía en función de la carga aplicada. E es el módulo elástico de los rodillos, e I es el momento de inercia del área de los rodillos y las pilas de rodillos 104A-B, 119A-B, 116A-B. Una pila de rodillos se refiere a la combinación de rodillos de trabajo 104A-B y rodillos intermedios 119A-B. El momento de inercia del área I para los rodillos (o Ipila para la pila de rodillos) generalmente se describe mediante la siguiente ecuación (2):
Figure imgf000006_0002
En la ecuación (3) anterior, Iwr es el momento de inercia del área de cada rodillo de trabajo 104A-B respectivo, Awr es el área de la sección transversal de cada rodillo de trabajo 104A-B respectivo, dwR es la distancia del centroide del rodillo desde el eje x en la dirección del eje y (ver FIG. 1). De manera similar, Iimr es el momento de inercia del área de cada rodillo intermedio respectivo 119A-B, A imr es el área de la sección transversal de cada rodillo intermedio respectivo 119A-B, diMR es la distancia del centroide del rodillo desde x y el eje y.
En diversos ejemplos, la pila de rodillos tiene un momento de inercia de área a la flexión alrededor del eje x de aproximadamente 7,85E-08 m a aproximadamente 0,0105 m4. En algunos ejemplos, la pila de rodillos tiene un momento de inercia de área a la flexión alrededor del eje x de aproximadamente 9,69E-06 m a aproximadamente 1,55E-04 m4. En diversos casos, la pila de rodillos tiene un momento de inercia de área a la flexión alrededor del eje x de aproximadamente 1,49E-05 m a aproximadamente 1,13E-04 m4.
En algunos ejemplos, la longitud de estos rodillos puede ser de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 3000 mm, aunque en algunos ejemplos la longitud puede ser superior a 3000 mm. En algunos ejemplos, la rigidez de al menos uno de los rodillos 104A-B, 119A-B, 116A-B puede controlarse ajustando cualquiera de las variables antes mencionadas o disponiendo los rodillos en un patrón diferente. Como un ejemplo no limitativo, puede ajustarse el diámetro de los rodillos 104A-B, 119A-B y/o 116A-B y el patrón espacial en el que están dispuestos estos rodillos para conseguir la rigidez deseada. En diversos ejemplos, cada rodillo de trabajo 104A-B, 119A-B y/o 116A-B puede tener un diámetro de aproximadamente 0,020 m a aproximadamente 0,200 m. En algunos ejemplos, el diámetro es de aproximadamente 0,030 m a aproximadamente 0,060 m. En algunos ejemplos, el diámetro puede ser de aproximadamente 0,045 m. Como se describe en detalle a continuación, la rigidez de al menos uno de los rodillos 104A-B, 119A-B y/o 116A-B está por debajo de una cantidad predeterminada para permitir el control localizado de la presión del rodillo de trabajo por parte de la pila de rodillos 104A-B, 119A-B y/o 116A-B.
Las presiones del rodillo de trabajo aplicadas por los rodillos de trabajo 104A-B sobre el sustrato metálico 108 permite que el espesor del sustrato metálico 108 y la longitud del sustrato metálico 108 permanezca sustancialmente constante (por ejemplo, no hay sustancialmente reducción en el espesor global del sustrato metálico 108 y no hay sustancialmente reducción en la longitud del sustrato metálico 108). Las presiones del rodillo de trabajo aplicadas por los rodillos de trabajo 104A-B provocan que el espesor del sustrato metálico 108 disminuya de aproximadamente 0,0% y aproximadamente 1,0%. Por ejemplo, el espesor del sustrato metálico 108 puede disminuir menos de aproximadamente 0,5 % a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106. Como ejemplo, el espesor del sustrato metálico 108 puede disminuir menos de aproximadamente 0,2 % o aproximadamente 0,1 %.
Más específicamente, los rodillos de trabajo 104A-B aplican presiones de rodillo de forma tal que la presión promedio de rodillo de trabajo aplicada a través del ancho del sustrato metálico 108 está cerca o por debajo de un límite elástico del sustrato metálico 108, lo que puede evitar que el espesor del sustrato metálico 108 se reduzca sustancialmente (por ejemplo, se reduzca en más de aproximadamente 1,0 %) a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106. El límite elástico de un sustrato se refiere a una cantidad de resistencia o presión a la que ocurre deformación plástica sustancialmente a través de todo el espesor o galga del sustrato 108 (por ejemplo, una cantidad de resistencia o presión que puede causar un cambio sustancialmente permanente en sustancialmente todo el espesor o galga del sustrato 108). Durante el procesado, para evitar que se reduzca el espesor del sustrato metálico, las fuerzas impartidas a los rodillos de trabajo 104A-B por los accionadores son tales que los rodillos de trabajo 104A-B imparten una presión de rodillo de trabajo sobre el sustrato metálico 108 que está cerca o por debajo del límite elástico del sustrato metálico 108 a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106. Debido a que la presión promedio del rodillo de trabajo impartida por los rodillos de trabajo 104A-B sobre el sustrato metálico 108 está cerca o por debajo del límite elástico del sustrato metálico 108, el espesor del sustrato metálico 108 permanece sustancialmente constante (por ejemplo, el espesor del sustrato metálico 108 permanece sustancialmente constante y sustancialmente no hay reducción en el espesor del sustrato metálico 108).
Mientras que la presión promedio del rodillo de trabajo aplicada por los rodillos de trabajo 104A-B está por debajo del límite elástico del sustrato metálico 108, el control de la presión localizada de rodillo de trabajo mediante los rodillos de trabajo 104A-B puede crear regiones localizadas en el sustrato metálico 108 donde la presión de rodillo de trabajo aplicada por los rodillos de trabajo 104A-B está por encima del límite elástico del sustrato metálico 108 a medida que el sustrato metálico 108 pasa entre los rodillos de trabajo 104A-B. En estas regiones localizadas, debido a que la presión de rodillo de trabajo es mayor que el límite elástico del sustrato metálico 108, se forman regiones localizadas de deformación plástica parcial para alargamiento de hilo localizado para mejorar la planaridad que deja el resto del sustrato metálico 108 no deformado (por ejemplo, la presión de rodillo de trabajo localizada causa deformación plástica en una localización particular en el sustrato metálico 108 mientras que el espesor global del sustrato metálico 108 permanece sustancialmente constante a lo largo del resto del sustrato metálico 108). Por tanto, en algunos ejemplos, los rodillos de trabajo 104A-B se pueden usar para causar regiones localizadas de deformación plástica en la superficie del sustrato metálico 108 sin cambiar el espesor global del sustrato metálico 108 (por ejemplo, sin reducir el espesor de todo el sustrato metálico 108).
La presión promedio del rodillo de trabajo aplicada por los rodillos de trabajo 104A-B es tal que una longitud del sustrato metálico 108 permanece sustancialmente constante (por ejemplo, sustancialmente no hay alargamiento ni aumento en la longitud del sustrato metálico 108) a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106. La presión de rodillo de trabajo aplicada por los rodillos de trabajo 104A-B causa que la longitud del sustrato metálico 108 aumente entre aproximadamente 0,0 % y aproximadamente 1,0 %. Por ejemplo, la longitud del sustrato metálico 108 puede aumentar menos de aproximadamente 0,5 % a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106. Como un ejemplo, la longitud del sustrato metálico 108 puede aumentar menos de aproximadamente 0,2 % o aproximadamente 0,1 %.
Como se describió anteriormente, la falta de planaridad, o las desviaciones de planaridad a lo ancho del sustrato metálico 108 son causadas por tensiones o estrés internos en el sustrato metálico 108. Durante el procesado dentro de la línea de acabado 100, uno o ambos de los rodillos de trabajo 104A-B pueden aplicar presiones de rodillo de trabajo localizadas por encima del límite elástico del sustrato metálico 108 en regiones de alta tensión en el sustrato metálico 108 para causar alargamiento localizado de hilo en regiones de alta tensión (es decir, la longitud aumentará solo en la localización en la que se ha sobrepasado el límite elástico localmente). El alargamiento localizado del hilo reduce la tensión en esas regiones, lo que a su vez mejora la planaridad general de la tira. Por lo tanto, al proporcionar control de presión del rodillo de trabajo localizado, la línea de acabado 100 puede mantener sustancialmente el espesor y la longitud del sustrato metálico 108 mientras aplica selectivamente presiones del rodillo de trabajo a regiones particulares del sustrato metálico 108 con alta tensión para provocar el alargamiento localizado del hilo, que mejora la planaridad.
La línea de acabado 100 también puede incluir un sistema de control de planaridad 120. Como se ilustra en la FIG. 1, el sistema de control de planaridad 120 incluye un controlador 118, un dispositivo de medición de planaridad 122 y una pluralidad de accionadores 116A-B (también conocidos como "rodillos de apoyo"). El número o localización de los accionadores 116A-B en una región particular de un rodillo de trabajo correspondiente 104A-B no debería considerarse limitante de la divulgación actual. Por ejemplo, la FIG. 1 ilustra un ejemplo de una configuración de dos accionadores 116A-B en una región correspondiente del respectivo rodillo de trabajo 104A-B. Sin embargo, en otros ejemplos, se puede proporcionar un accionador 116A-B o más de dos accionadores 116A-B para la región particular de los respectivos rodillos de trabajo 104A-B respectivos.
El controlador 118 está en comunicación con el dispositivo de medición de planaridad 122 y la pluralidad de accionadores 116A-B. Como se describe a continuación, en base a diversos datos de sensor detectados desde el dispositivo de medición de planaridad 122, el controlador 118 está configurado para ajustar uno o más de la pluralidad de accionadores 116A-B de modo que el sustrato metálico 108 alcance el perfil de planaridad deseado.
El dispositivo de medición de planaridad 122 mide un perfil de planaridad real del sustrato metálico 108 a medida que se procesa. En el ejemplo ilustrado, el dispositivo de medición de planaridad 122 es un rodillo de medición de planaridad multizona. Sin embargo, en otros ejemplos, el dispositivo de medición de planaridad 122 puede ser uno o más diversos dispositivos o sensores adecuados. La localización del dispositivo de medición de planaridad 122 en relación con el puesto de trabajo 102 no debería considerarse limitativa de la divulgación actual. Por ejemplo, en algunos ejemplos, el dispositivo de medición de planaridad 122 está más arriba del puesto de trabajo 102, de modo que el perfil de planaridad real del sustrato metálico 108 se mide antes de que el sustrato metálico 108 entre en el puesto de trabajo 102. En otros ejemplos, el dispositivo de medición de planaridad 122 está más abajo del puesto de trabajo 102, de modo que el perfil de planaridad real del sustrato metálico 108 se mide después de que el sustrato metálico 108 entre en el puesto de trabajo 102.
La pluralidad de accionadores 116A-B se proporciona para impartir fuerzas localizadas en los respectivos rodillos de trabajo 104A-B, a veces a través de los rodillos intermedios 119A-B, respectivamente. Como se ilustra en la FIG. 1, los rodillos intermedios 119A soportan el rodillo de trabajo 104A y los rodillos intermedios 119B soportan el rodillo de trabajo 104B. Aunque se muestran dos rodillos intermedios 119A con el rodillo de trabajo 104A y dos rodillos intermedios 119B con el rodillo de trabajo 104B, el número de rodillos intermedios 119A-B no debería considerarse limitativo de la divulgación actual. En algunos ejemplos, se proporcionan los rodillos intermedios 119A-B para ayudar a evitar que los rodillos de trabajo 104A-B se separen a medida que el sustrato metálico 108 pasa a través del hueco 106. Los rodillos intermedios 119A-B se proporcionan además para transferir las fuerzas localizadas en los rodillos de trabajo 104A-B respectivos desde los respectivos accionadores 116A-B. En algunos ejemplos, los rodillos intermedios tienen un diámetro y una rigidez igual o mayor que el diámetro y la rigidez de los rodillos de trabajo 104A-B, aunque no es necesario. De esta forma, los rodillos de trabajo 104A-B aplican las presiones de los rodillos de trabajo localizadas al sustrato metálico 108 dentro de cada zona de control de planaridad para alargar localmente el sustrato metálico 108. Si bien se ilustran los rodillos intermedios 119A-B, en algunos ejemplos, los rodillos intermedios 119A-B se pueden omitir de la línea de acabado 100, y los accionadores 116A-B pueden impartir fuerzas directa o indirectamente sobre los rodillos de trabajo 104A-B, respectivamente (véanse, por ejemplo, FIGs. 7 y 8).
En diversos ejemplos, se proporcionan los accionadores 116A para impartir las fuerzas sobre el rodillo de trabajo 104A y se proporcionan los accionadores 116B para impartir las fuerzas en el rodillo de trabajo 104B. El número y la configuración de los accionadores 116A-B no debería considerarse limitante de la divulgación actual, ya que el número y la configuración de los accionadores 116A-B se puede variar según se desee. En diversos ejemplos, los accionadores 116A-B están orientados sustancialmente perpendiculares a la dirección de procesamiento 101. En algunos ejemplos, cada accionador 116A-B tiene un perfil con una corona o chaflán a través de una anchura de accionador 116A-B respectivo, donde corona generalmente se refiere a una diferencia de diámetro entre una línea central y los bordes del accionador (por ejemplo, el accionador es en forma de barril). La corona o chaflán puede tener una altura de aproximadamente 0 pm a aproximadamente 50 pm. En un ejemplo no limitativo, la corona es de alrededor de 30 pm. En otro ejemplo no limitativo, la corona es de aproximadamente 20 pm. En algunos ejemplos, la corona de los accionadores 116A-B puede controlarse para controlar aún más las fuerzas impartidas sobre los rodillos de trabajo 104A-B, respectivamente. En algunos ejemplos, los accionadores 116A-B se controlan individualmente mediante un controlador 118. En otros ejemplos, se pueden controlar juntos dos o más accionadores 116A-B.
Como se ilustra en la FIG. 2, cada accionador 116A-B corresponde a una región particular (es decir, zona de control de planaridad) de los respectivos rodillos de trabajo 104A-B, que a su vez corresponde a una región particular del sustrato metálico 108. Debido a que cada accionador 116A-B se controla individualmente, se puede lograr un perfil de planaridad deseado del sustrato metálico 108. Por ejemplo, como se ilustra en la FIG.
3 (que solo muestra los accionadores 116A, el rodillo de trabajo 104A y el sustrato metálico 108), diferentes accionadores 116A pueden aplicar diferentes fuerzas al rodillo de trabajo 104A para provocar la flexión, la conformación u otra deformación del rodillo de trabajo 104A. En diversos ejemplos, se minimiza la diferencia en la presión del rodillo de trabajo de zona a zona. En algunos casos, ambos rodillos de trabajo 104A-B incluyen zonas de control de planaridad; en otros casos, solo uno de los rodillos de trabajo 104A-B incluye zonas de control de planaridad. En algunos aspectos, una densidad de los accionadores 116A-B, o un número de accionadores que actúan sobre una parte particular de los rodillos de trabajo 104A-B, se puede variar a lo largo de los rodillos de trabajo 104A-B. Por ejemplo, en algunos casos, el número de accionadores 116A-B en las regiones de borde de los rodillos de trabajo 104A-B puede ser diferente del número de accionadores 116A-B en una región central de los rodillos de trabajo 104A-B. En algunos ejemplos, una característica de los accionadores 116A-B se puede ajustar o controlar dependiendo en la localización deseada de los accionadores 116A-B particulares a lo largo de la anchura de los rodillos de trabajo. Como ejemplo no limitativo, la corona o chaflán de los accionadores 116A-B próximos a los bordes de los rodillos de trabajo puede ser diferente de la corona o chaflán de los accionadores 116A-B hacia el centro de los rodillos de trabajo. En otros aspectos, el diámetro, la anchura, la separación, etc. se pueden controlar o ajustar de modo que la característica particular de los accionadores 116A-B pueda ser la misma o diferente dependiendo de la localización. En algunos aspectos, los accionadores que tienen diferentes características en las regiones de borde de los rodillos de trabajo en comparación con los accionadores en las regiones centrales de los rodillos de trabajo pueden permitir además una presión uniforme u otros perfiles de presión deseados durante el texturizado. Por ejemplo, en algunos casos, los accionadores se pueden controlar para cambiar intencionalmente la planaridad y/o textura del sustrato metálico 108. Como algunos ejemplos, los accionadores 116A-B se pueden controlar para crear intencionalmente una onda de borde, crear un borde más delgado, etc. Se pueden crear otros diversos perfiles.
Al doblar o deformar diferentes regiones del rodillo de trabajo 104A durante el procesamiento del sustrato metálico 108, algunas regiones del sustrato metálico 108 pueden tener una presión de rodillo de trabajo reducida de modo que haya poca o ninguna reducción de tensión, mientras que otras regiones del sustrato metálico tienen presiones de rodillos de trabajo incrementadas de manera que hay una reducción de la tensión.
Como un ejemplo no limitativo, con referencia a las FIGs. 4A y 4B, el sustrato metálico 108 puede tener regiones de tensión 401 aumentada en las regiones de borde del sustrato metálico 108. En este ejemplo, los accionadores 116A y/o 116B pueden hacer que los rodillos de trabajo 104A y/o 104B apliquen presiones localizadas en los rodillos de trabajo aumentadas en las regiones de borde (para disminuir la tensión en las regiones correspondientes del sustrato metálico 108) del(de los) rodillo(s) de trabajo y/o presiones de rodillos de trabajo localizadas reducidas en la región central (de manera que hay poca o ninguna reducción de tensión en las regiones correspondientes del sustrato metálico 108) del(de los) rodillo(s) de trabajo. FIG. 4B ilustra esquemáticamente la tensión residual (MPa) frente al desplazamiento (m) del sustrato metálico 108 de la FIG.
4A.
Otro ejemplo no limitativo se ilustra en las FIGs. 5A y 5B. En este ejemplo, el sustrato metálico 108 tiene regiones muy localizadas de tensión 401 aumentada en las regiones de borde del sustrato metálico 108. En este ejemplo, los accionadores 116A y/o 116B pueden hacer que los rodillos de trabajo 104A y/o 104B apliquen presiones localizadas en los rodillos de trabajo aumentadas en las regiones de borde del(de los) rodillo(s) de trabajo (para disminuir la tensión en las regiones correspondientes del sustrato metálico 108) y/o presiones de rodillos de trabajo localizadas reducidas en la región central del(de los) rodillo(s) de trabajo (de manera que hay poca o ninguna reducción de tensión en las regiones correspondientes del sustrato metálico 108). FIG. 5B ilustra esquemáticamente la tensión residual (MPa) frente al desplazamiento (m) del sustrato metálico 108 de la FIG. 5A.
Con relación a la FIG. 1, en algunos casos, durante el texturizado, el rodillo de trabajo superior 104A se puede accionar en la dirección generalmente indicada por la flecha 103 y el rodillo de trabajo inferior 104B se puede accionar en la dirección generalmente indicada por la flecha 105. En tales ejemplos, los rodillos de trabajo se accionan contra tanto la superficie superior 110 como la superficie inferior 112 del sustrato metálico 108. Sin embargo, en otros ejemplos, solo un lado del soporte 102 / solo uno de los rodillos de trabajo 104A-B se puede accionar, y se puede omitir el accionamiento indicado por la flecha 103 o el accionamiento indicado por la flecha 105. En tales ejemplos, durante el texturizado, los accionadores de un lado se pueden inmovilizar y/o se pueden omitir por completo de manera que uno de los rodillos de trabajo 104A-B no se acciona (es decir, la actuación sobre el sustrato metálico es solo desde un lado del sustrato metálico). Por ejemplo, en algunos casos, los accionadores inferiores 116B se pueden inmovilizar de manera que el rodillo de trabajo inferior 104B se inmovilice (y no se acciona en la dirección indicada por la flecha 105). En otros ejemplos, los accionadores inferiores 116B se pueden omitir de manera que el rodillo de trabajo inferior 104B se inmovilice.
FIG. 6 ilustra un ejemplo de una línea de acabado 600 de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. En comparación con la línea de acabado 100, la línea de acabado 600 incluye dos puestos de trabajo 102A-B.
En este ejemplo, el puesto de trabajo 102A incluye rodillos de trabajo 104A-B que tienen una superficie exterior lisa para aplanar y alisar simultáneamente el sustrato metálico 108. El puesto de trabajo 102B incluye rodillos de trabajo 104A-B, uno o ambos de los cuales tienen una textura en la superficie exterior que se aplica al sustrato metálico 108. En este ejemplo, el puesto de trabajo 102A está más arriba del puesto de trabajo 102B. Como se indicó anteriormente, son posibles otras diversas implementaciones y configuraciones.
En diversos ejemplos, un método para controlar la planaridad del sustrato metálico 108 con la línea de acabado 100 (o la línea de acabado 600) incluye dirigir el sustrato metálico 108 entre los rodillos de trabajo 104A-B del puesto de trabajo 102 de la línea de acabado 100. El dispositivo de medición de planaridad 122 del sistema de control de planaridad 120 mide un perfil de planaridad real del sustrato metálico 108. En algunos ejemplos, el dispositivo de medición de planaridad 122 mide el perfil de planaridad real más arriba del puesto de trabajo 102. En algunos ejemplos, el dispositivo de medición de planaridad 122 mide el perfil de planaridad real más abajo del puesto de trabajo 102.
El controlador 118 del sistema de control de planaridad 120 recibe los datos detectados del dispositivo de medición de planaridad 122 y compara el perfil de planaridad real con un perfil de planaridad deseado. En algunos ejemplos, el perfil de planaridad deseado puede ser predeterminado o introducido por un operador de la línea de acabado 100 o puede basarse en el modelado. El perfil de planaridad deseado puede ser cualquier perfil de planaridad del sustrato metálico 108 que se desee, incluidos, pero no limitados a, sustancialmente planos, curvos o arqueados, ondulados, etc.
Basándose en la comparación del perfil de planaridad real con el perfil de planaridad deseado, el controlador 118 puede ajustar al menos uno de los accionadores 116A-B para ajustar una fuerza aplicada por los accionadores 116A-B sobre al menos uno de los rodillos de trabajo 104A-B. Como se describe anteriormente, cada accionador 116A-B corresponde a una zona de control de planaridad particular a lo largo del ancho de los rodillos de trabajo 104A-B respectivos. Al ajustar uno o más de los accionadores, las fuerzas localizadas aplicadas por los accionadores 116A-B a los rodillos de trabajo 104A-B hacen que algunas zonas de control de planaridad de los rodillos de trabajo 104A-B apliquen una presión de rodillo de trabajo en una región del sustrato metálico 108 que es diferente a la presión del rodillo de trabajo aplicada por otra zona de control de planaridad en otra región del sustrato metálico 108. Por lo tanto, los accionadores 116A-B hacen que los rodillos de trabajo 104A-B apliquen presiones de rodillo de trabajo localizadas de modo que el perfil de planaridad real pueda ajustarse para lograr el perfil de planaridad deseado.
En diversos ejemplos, como también se mencionó anteriormente, los accionadores 116A-B hacen que al menos uno de los rodillos de trabajo 104A-B aplique presiones de rodillo de trabajo localizadas de modo que la presión promedio de rodillo de trabajo aplicada a través del ancho del sustrato metálico es menor que el límite elástico del sustrato. En algunos ejemplos, los rodillos de trabajo 104A-B aplican presiones de rodillo de trabajo localizadas al sustrato metálico 108 de manera que el espesor del sustrato metálico 108 permanece sustancialmente constante. En algunos casos, el espesor del sustrato metálico 108 se reduce menos de aproximadamente 1 %. En algunos ejemplos, los rodillos de trabajo 104A-B aplican presiones de rodillo de trabajo localizadas al sustrato metálico 108 de manera que la longitud del sustrato metálico 108 permanece sustancialmente constante. En diversos casos, la longitud del sustrato metálico 108 aumenta menos de aproximadamente 1 %. En diversos ejemplos, los accionadores 116A-B hacen que los rodillos de trabajo 104A-B apliquen presiones de rodillo de trabajo localizadas que son mayores que el límite elástico del sustrato metálico 108 en regiones específicas del sustrato metálico para causar un alargamiento de hilo localizado que reduce la tensión en esas regiones específicas y aumenta la planaridad a lo largo del ancho del sustrato metálico 108.
En algunos ejemplos, el método incluye aplicar una textura a una o más superficies del sustrato metálico. En algunos ejemplos, un solo puesto 102 incluye rodillos de trabajo 104A-B que tienen una rugosidad superficial cercana a la del sustrato metálico 108, de modo que el sustrato 108 tiene un perfil de planaridad deseado y una topografía de superficie uniforme al salir del puesto 102. En otros ejemplos, la línea de acabado es un sistema de dos puestos con rodillos de trabajo lisos 104A-B en el primer puesto 102 y rodillos de trabajo texturizados 104A-B en el segundo puesto 102. El primer puesto 102 aplana simultáneamente la lámina y alisa la topografía del sustrato metálico 108 utilizando un puesto 102 controlado de perfil de carga, de baja presión, con rodillos de trabajo lisos 104A-B. El segundo puesto 102 con rodillos de trabajo texturizados 104A-B se puede usar a continuación para texturizar el sustrato metálico 108, aprovechando la topografía de superficie lisa lograda por el primer puesto 102.
En otros diversos ejemplos, una línea de acabado puede tener un puesto 102, dos puestos 102 o más de dos puestos 102. Como ejemplo no limitativo, una línea de acabado puede tener seis puestos 102. En algunos ejemplos, el primer puesto 102 se puede usar para mejorar la planaridad del sustrato metálico 108 mediante el uso de rodillos de trabajo 104A-B con una rugosidad superficial igual o menor que el sustrato metálico 108 entrante. Se pueden usar puestos subsiguientes (por ejemplo, soportes dos a 6) para aplicar una textura superficial usando rodillos de trabajo texturizados 104A-B. Se pueden proporcionar otras diversas configuraciones de línea de acabado.
FIG. 7 ilustra un ejemplo de un puesto de trabajo 702. Comparado con los puestos de trabajo 102, el puesto de trabajo 702 incluye accionadores 116A-B que contactan directamente con los rodillos de trabajo 104A-B. En el ejemplo ilustrado en FIG. 7, dos accionadores 116A contactan con el rodillo de trabajo 104A y dos accionadores 116B contactan con el rodillo de trabajo 104B, aunque puede proporcionarse cualquier número deseado de accionadores 116A-B y/o rodillos de trabajo 104A-B.
FIG. 8 ilustra un ejemplo de un puesto de trabajo 802. Comparado con los puestos de trabajo 102, el puesto de trabajo 802 incluye dos pares de rodillos de trabajo 104A-B (y por tanto cuatro rodillos de trabajo 104A-B en total). Comparado con los puestos de trabajo 702, el puesto de trabajo 802 incluye accionadores 116A-B que contactan directamente con los rodillos de trabajo 104A-B. En el ejemplo ilustrado en FIG. 8, tres accionadores 116A contactan con los dos rodillos de trabajo 104A (dos accionadores 116A por rodillo de trabajo 104A), y tres accionadores 116B contactan con los dos rodillos de trabajo 104B (dos accionadores 116B por rodillo de trabajo 104B), aunque puede proporcionarse cualquier número deseado de accionadores 116A-B y/o rodillos de trabajo 104A-B.
FIG. 9 ilustra un ejemplo de un puesto de trabajo 902. Comparado con los puestos de trabajo 102, el puesto de trabajo 902 incluye dos pares de rodillos de trabajo 104A-B (y por lo tanto cuatro rodillos de trabajo 104A-B en total). En el ejemplo ilustrado en FIG. 9, el puesto de trabajo 902 incluye ocho accionadores 116A-B, seis rodillos intermedios 119A-B y cuatro rodillos de trabajo 104A-B, aunque puede proporcionarse cualquier número deseado de rodillos de trabajo 104A-B, rodillos intermedios 119A-B y/o accionadores 116A -B.
En algunos ejemplos, un lado del puesto de trabajo se puede inmovilizar de manera que solo se accione un lado del soporte (es decir, el soporte se acciona solo en la dirección 103 o solo en la dirección 105). En tales ejemplos, la posición vertical del rodillo de trabajo inferior 104B es constante, fija, y/o no se mueve verticalmente contra el sustrato metálico.
En algunos aspectos en los que se incluyen accionadores en los lados superior e inferior del soporte, un lado del puesto de trabajo se puede inmovilizar controlando un conjunto de accionadores de manera que no se accionen. Por ejemplo, en algunos casos, los accionadores inferiores 116B se pueden inmovilizar de manera que el rodillo de trabajo inferior 104B no se accione en la dirección 105. En otros ejemplos, los accionadores inferiores 116B se pueden omitir de manera que el rodillo de trabajo inferior 104B se inmovilice. En otros ejemplos, se pueden utilizar otros diversos mecanismos de manera que se inmovilice un lado del puesto. Por ejemplo, FIGs. 10 y 11 ilustran un ejemplo adicional de un puesto de trabajo donde un lado está inmovilizado, y FIGs. 12 y 13 ilustran un ejemplo adicional de un puesto de trabajo donde un lado está inmovilizado. Se pueden utilizar otros diversos mecanismos y/o configuraciones adecuadas de rodillos para inmovilizar un lado del puesto de trabajo mientras que se proporciona el soporte necesario al lado inmovilizado del puesto de trabajo.
FIGs. 10 y 11 ilustran otro ejemplo de un puesto de trabajo 1002. El puesto de trabajo 1002 es sustancialmente similar al puesto de trabajo 102 excepto que el puesto de trabajo 1002 incluye rodillos de apoyo 1021 fijos en lugar de los accionadores inferiores 116B. En este ejemplo, los rodillos de apoyo 1021 fijos no se accionan verticalmente y, como tal, el puesto de trabajo 1002 solo se acciona en la dirección 103. Opcionalmente, los rodillos de apoyo 1021 se soportan en un puesto 1023 u otro soporte adecuado según se desee. Opcionalmente, el puesto 1023 soporta cada rodillo de apoyo 1021 en una o más localizaciones a lo largo del rodillo de apoyo 1021. En el ejemplo de las FIGs. 10 y 11, se proporcionan tres rodillos de apoyo 1021; sin embargo, en otros ejemplos, se puede proporcionar cualquier número deseado de rodillos de apoyo 1021. En estos ejemplos, debido a que los rodillos de apoyo 1021 están fijos verticalmente, el rodillo de trabajo inferior 104B está inmovilizado, lo que significa que el rodillo de trabajo inferior 104B es constante, fijo, y/o no se mueve verticalmente contra el sustrato metálico. En tales ejemplos, el accionamiento en el puesto 1002 durante el texturizado es solo desde un lado del puesto 1002 (es decir, el accionamiento es solo desde el lado superior del puesto con el rodillo de trabajo superior 104A).
FIGs. 12 y 13 ilustran otro ejemplo de un puesto de trabajo 1202. El puesto de trabajo 1202 es sustancialmente similar al puesto de trabajo 102 excepto que se omiten los rodillos intermedios y los accionadores, y el diámetro del rodillo de trabajo inferior 104B es mayor que el diámetro del rodillo de trabajo superior 104A. En este ejemplo, el puesto de trabajo 1202 solo se acciona en la dirección 103. En algunos aspectos, el rodillo de trabajo inferior 104B de mayor diámetro proporciona el soporte necesario contra el accionamiento de manera que se cree el perfil deseado del sustrato metálico 108 durante el texturizado. Se apreciará que en otros ejemplos, los rodillos intermedios y/o varios otros rodillos de soporte se pueden proporcionar con el rodillo de trabajo inferior 104B. En otros ejemplos, el rodillo de trabajo inferior 104B puede tener un diámetro similar al del rodillo de trabajo superior 104a y el puesto de trabajo incluye además cualquier número deseado de rodillos intermedios y/o rodillos de soporte para proporcionar el soporte necesario al rodillo de trabajo inferior 104B cuando un lado está inmovilizado.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un método para controlar la planaridad de un sustrato metálico, comprendiendo el método:
dirigir el sustrato a un puesto de trabajo (102) de una línea de acabado y entre un par de rodillos de trabajo alineados verticalmente (104A-B) del puesto de trabajo (102);
aplicar, mediante un primer rodillo de trabajo (104A) del par de rodillos de trabajo alineados verticalmente (104A-B), una pluralidad de presiones localizadas al sustrato a través de un ancho del sustrato, en donde cada una de la pluralidad de presiones localizadas se aplica mediante una zona de control de planaridad correspondiente del primer rodillo de trabajo (104A), y en donde la presión localizada aplicada por cada zona de control de planaridad es controlada por un accionador correspondiente (116A-B);
medir un perfil de planaridad real del sustrato con un dispositivo de medición de planaridad (122); comparar, mediante un controlador (118), el perfil de planaridad real con un perfil de planaridad deseado; y ajustar, mediante el controlador (118), los accionadores (116A-B) de manera que la pluralidad de presiones localizadas modifique el perfil de planaridad real del sustrato para lograr el perfil de planaridad deseado mientras que un espesor global y una longitud del sustrato permanecen sustancialmente constantes a medida que el sustrato entra y sale del puesto de trabajo (102), de manera que el espesor global del sustrato se reduce de 0,0 % a 1,0 %, y de manera que las presiones de rodillo de trabajo aplicadas al sustrato metálico por los rodillos de trabajo (104A-B) causen que la longitud del sustrato metálico aumente entre 0,0 % y 1,0 %.
2. El método de la reivindicación 1, en donde un promedio de la pluralidad de presiones localizadas aplicadas por el primer rodillo de trabajo (104A) al sustrato es menor que un límite elástico del sustrato.
3. El método de la reivindicación 1, en donde ajustar los accionadores (116A-B) comprende ajustar al menos un accionador de manera que la presión localizada en la zona de control de planaridad correspondiente a el al menos un accionador sea mayor que el límite elástico del sustrato, en donde ajustar los accionadores (116A-B) preferiblemente comprende además ajustar un accionador diferente que el al menos un accionador de manera que la presión localizada en la zona de control de planaridad correspondiente al accionador diferente sea menor que el límite elástico del sustrato.
4. El método de la reivindicación 1, en donde aplicar la pluralidad de presiones localizadas al sustrato con el primer rodillo de trabajo (104A) comprende inmovilizar una posición vertical de un segundo rodillo de trabajo (104B) alineado verticalmente con el primer rodillo de trabajo (104A).
5. El método de la reivindicación 1, en donde el primer rodillo de trabajo (104A) comprende una superficie exterior (114), y en donde aplicar la pluralidad de presiones localizadas comprende poner en contacto la superficie exterior (114) del primer rodillo de trabajo (104A) con un superficie del sustrato,
(a) en donde la superficie exterior (114) del primer rodillo de trabajo (104A) es lisa, y en donde ajustar los accionadores (116A-B) de manera que el perfil de planaridad real logre el perfil de planaridad deseado comprende además suavizar una topografía superficial de la superficie del sustrato, o
(b) en donde la superficie exterior (114) del primer rodillo de trabajo (104A) comprende una textura, y en donde ajustar los accionadores (116A-B) de manera que el perfil de planaridad real logre el perfil de planaridad deseado comprende además aplicar la textura a la superficie del sustrato.
6. El método de la reivindicación 1, en donde medir el perfil de planaridad real comprende determinar regiones en el sustrato con estrés residual de tracción y regiones en el sustrato con estrés residual de compresión, y en donde ajustar los accionadores (116A-B) comprende aumentar las presiones localizadas de zonas de control de planaridad correspondientes a las regiones de estrés residual de tracción, en donde aumentar las presiones localizadas de zonas de control de planaridad correspondientes a las regiones de estrés residual de tracción comprende preferiblemente aplicar presiones localizadas que provocan un alargamiento localizado de 0,0 % a 1,0 %.
7. Un sistema de control de planaridad que comprende:
un puesto de trabajo (102) de una línea de acabado que comprende un par de rodillos de trabajo alineados verticalmente (104A-B), en donde un primer rodillo de trabajo (104A) del par de rodillos de trabajo alineados verticalmente (104A-B) comprende una pluralidad de zonas de control de planaridad a través de un ancho del primer rodillo de trabajo (104a ), y en donde cada zona de control de planaridad está configurada para aplicar una presión localizada a una región correspondiente sobre un sustrato metálico;
una pluralidad de accionadores (116A-B), en donde cada accionador se corresponde con una de la pluralidad de zonas de control de planaridad y está configurado para hacer que la zona de control de planaridad correspondiente aplique la presión localizada a la región correspondiente en el sustrato;
un dispositivo de medición de planaridad (122) configurado para medir un perfil de planaridad real del sustrato; y
un controlador (118), configurado para ajustar la pluralidad de accionadores (116A-B) de manera que las presiones localizadas modifiquen el perfil de planaridad real para lograr un perfil de planaridad deseado mientras que un espesor global y una longitud del sustrato permanecen sustancialmente constantes cuando el sustrato sale del puesto de trabajo (102), de manera que el espesor global del sustrato se reduce de 0,0 % a I , 0 %, y de manera que las presiones de rodillo de trabajo aplicadas al sustrato metálico por los rodillos de trabajo causen que la longitud del sustrato metálico aumente entre 0,0 % y 1,0 %.
8. El sistema de control de planaridad de la reivindicación 7, en donde cada accionador (116A-B) está controlado individualmente por el controlador (118).
9. El sistema de control de planaridad de la reivindicación 7, en donde un promedio de las presiones localizadas aplicadas por el primer rodillo de trabajo (104A) al sustrato es menor que un límite elástico del sustrato.
10. El sistema de control de planaridad de la reivindicación 7, en donde el controlador (118) está configurado para ajustar al menos un accionador de manera que la presión localizada en la zona de control de planaridad correspondiente a el al menos un accionador sea mayor que un límite elástico del sustrato,
en donde el controlador (118) está preferiblemente configurado además para ajustar un accionador diferente a el al menos un accionador de manera que la presión localizada en la zona de control de planaridad correspondiente a el accionador diferente sea menor que el límite elástico del sustrato.
I I . El sistema de control de planaridad de la reivindicación 7, en donde el controlador (118) está configurado para minimizar una diferencia de carga entre las zonas de control de planaridad.
12. El sistema de control de planaridad de la reivindicación 7, en donde el primer rodillo de trabajo (104A) comprende una superficie exterior (114) configurada para hacer contacto con una superficie del sustrato durante el procesado, en donde la superficie exterior (114) del primer rodillo de trabajo (104A) es lisa, teniendo una rugosidad superficial inferior a 0,4 - 0,6 pm, y en donde el primer rodillo de trabajo (104A) está configurado para alisar una topografía superficial de la superficie del sustrato.
13. El sistema de control de planaridad de la reivindicación 7, en donde el primer rodillo de trabajo (104A) comprende una superficie exterior (114) configurada para hacer contacto con una superficie del sustrato durante el procesado, en donde la superficie exterior (114) del primer rodillo de trabajo (104A) comprende una textura, y en donde el primer rodillo de trabajo (104A) está configurado para aplicar la textura a la superficie del sustrato.
14. El sistema de control de planaridad de la reivindicación 7, en donde el dispositivo de medición de planaridad (122) está configurado para determinar regiones en el sustrato con estrés residual de tracción y regiones en el sustrato con estrés residual compresivo y en donde el controlador (118) está configurado para ajustar los accionadores (116A-B) para aumentar las presiones localizadas de las zonas de control de planaridad correspondientes a las regiones de estrés residual de tracción,
y en donde el controlador (118) está preferiblemente configurado además para ajustar los accionadores (116A-B) de manera que las presiones localizadas de las zonas de control de planaridad correspondientes a las regiones de estrés residual de tracción provoquen un alargamiento localizado de 0,0 % a 1,0 %.
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