ES2967375T3 - Línea de enfriamiento rápido - Google Patents

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David Anthony Gaensbauer
William Beck
Frank Su
Samuel Robert Wagstaff
Stephen L Mick
Andrew James Hobbis
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Abstract

Una línea de enfriamiento rápido puede ser adecuada para usar con bobinas calientes en el punto de recristalización de la tira metálica o por encima de él. La bobina caliente se puede desenrollar mediante un desenrollador de baja tensión utilizando un dispositivo de sujeción sin contacto. La tira de metal que sale de la bobina caliente se enfría rápidamente (por ejemplo, a velocidades iguales o superiores a 100°C/s o 200°C/s) a través de múltiples zonas de enfriamiento. El refrigerante se puede eliminar, por ejemplo, con una cuchilla de aire y/o un limpiador (por ejemplo, un limpiador ultracompatible). El vapor se puede recolectar de zonas de enfriamiento anteriores y reutilizarlo para proporcionar aire húmedo a la tira de metal, como en regiones donde la temperatura de la tira de metal está en el punto de Leidenfrost o por debajo de él. La tira de metal enfriada puede pasar a través de una brida para aumentar la tensión en la tira de metal antes de que la tira de metal sea opcionalmente lubricada y luego enrollada o procesada adicionalmente de otro modo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Línea de enfriamiento rápido
Campo técnico
La presente explicación se refiere, en líneas generales, a la metalurgia y más específicamente al control de la temperatura de los artículos metálicos durante la producción de los artículos metálicos.
Antecedentes
La estructura metalúrgica de un artículo metálico puede tener un impacto sustancial en diversas propiedades del artículo metálico, como la resistencia y/o la conformabilidad del artículo metálico. Durante los procesos de producción, se debe garantizar que el artículo metálico que se produce tenga las propiedades metalúrgicas deseadas. El control preciso de la temperatura de un artículo metálico durante la producción del artículo metálico puede hacer posible que el artículo metálico se produzca con las propiedades metalúrgicas deseadas y la estructura metalúrgica deseada.
El enfriamiento directo (ED) y la colada continua son dos métodos para colar metal sólido a partir de metal líquido. En la colada de ED, el metal líquido se vierte en un molde que tiene un fondo falso retráctil que se puede extraer a la velocidad de solidificación del metal líquido en el molde, lo que a menudo da como resultado un lingote grande y relativamente grueso (por ejemplo, 1500 mm x 500 mm x 5 m). El lingote puede procesarse, homogeneizarse, laminarse en caliente, laminarse en frío, recocerse y/o tratarse térmicamente y terminarse de otro modo antes de enrollarse en un producto de tira metálica distribuible a un consumidor del artículo metálico (por ejemplo, una planta de manufactura de automóviles).
La colada continua puede incluir la inyección continua de metal fundido en una cavidad de colada definida entre un par de superficies de colada opuestas móviles y la extracción de un artículo metálico colado (por ejemplo, una tira metálica) de la salida de la cavidad de colada. La colada continua puede producir artículos metálicos de cualquier longitud adecuada, que pueden ser especialmente adecuados para producir tiras metálicas enrollables.
A menudo, un artículo metálico debe procesarse térmicamente para conseguir la estructura metalúrgica y/o las propiedades metalúrgicas deseadas. Los ejemplos de dichos tratamientos térmicos incluyen recocido u homogeneización a alta temperatura, los que implican calentar el artículo metálico a temperaturas relativamente altas. El recocido es un proceso a temperatura alta realizado en un artículo metálico trabajado (por ejemplo, endurecido por deformación), a menudo a la temperatura de recristalización del metal (por ejemplo, aproximadamente 300 °C a 400 °C para algunos tipos de aleación de aluminio) o a temperaturas cercanas a esta. La homogeneización es un proceso a temperatura alta realizado en artículos metálicos para reducir la heterogeneidad a nivel del grano de una microestructura tal como se coló. La homogeneización a menudo se realiza a temperaturas superiores a la temperatura de recristalización del metal, como temperaturas de aproximadamente 450 °C a 600 °C en algunos tipos de aleaciones de aluminio, según el sistema de la aleación. Cuando se calienta a estos intervalos de temperatura (por ejemplo, a la temperatura de recristalización o por encima de ella), la microestructura metalúrgica del artículo metálico puede volverse más homogénea, mejorando la conformabilidad del artículo metálico y/u otras propiedades metalúrgicas. Sin embargo, a estas altas temperaturas, el artículo metálico es especialmente susceptible de sufrir daños si no se trata de manera adecuada. A menudo, el recocido o la homogeneización se realizan en lingotes colados con ED.
El recocido u homogeneización de tiras metálicas, como tiras metálicas enrolladas, a menudo requieren el uso de una línea continua de recocido y tratamiento térmico de la solución (CASH, por sus siglas en inglés) como en el documento WO 2018132604. Estas líneas CASH ocupan un espacio muy grande y requieren muchos equipos especializados diseñados para desenrollar la tira metálica, hacer levitar la tira metálica a través de hornos y zonas de refrigeración, y volver a enrollar la tira metálica. Sin hacer levitar la tira metálica, el contacto físico con los rodillos o similares puede dañar la delicada tira metálica cuando la tira metálica está a temperatura elevada. El camino que toma la tira metálica a través de la línea CASH es a menudo largo y tortuoso, lo que requiere que se desechen largas tiras metálicas debido a la necesidad de pasar la tira metálica a través de la línea CASh para comenzar a procesarla. Adicionalmente, para evitar tener que desechar estas grandes cantidades de tira metálica para cada rollo, las líneas CASH a menudo requieren el uso de acumuladores y cortadores para combinar rollos separados en una tira metálica continua y luego cortar la tira metálica continua en rollos procesados separados.
Compendio
La invención se proporciona en las reivindicaciones. El término realización y términos similares hacen referencia en líneas generales al objeto de esta explicación en su totalidad y las reivindicaciones siguientes.
Debe entenderse que las declaraciones que contienen estos términos no limitan el objeto descrito en este documento ni limitan el significado o el alcance de las reivindicaciones más adelante. Las realizaciones de la presente explicación abarcadas por este documento se definen en las reivindicaciones más adelante, no en este compendio. Este compendio es una descripción general de alto nivel de varios aspectos de la explicación y con él se introducen algunos de los conceptos que se describen con más detalle en la sección Descripción detallada a continuación. En este compendio no se identifican rasgos clave o esenciales del objeto reivindicado, ni se utiliza de forma aislada para determinar el alcance del objeto reivindicado. El objeto debe entenderse por referencia a las porciones apropiadas de la memoria descriptiva completa de esta explicación, cualquiera de los dibujos o todos los dibujos y cada reivindicación.
Las realizaciones de la presente explicación incluyen un sistema que comprende: una unidad de desbobinado de baja tensión para recibir y desbobinar un rollo de metal de tira metálica; un dispositivo de sujeción sin contacto colocado junto a la unidad de desbobinado de baja tensión para proporcionar fuerza sobre la tira metálica hacia el centro del rollo de metal durante el desbobinado del rollo de metal; un conjunto de zonas de enfriamiento rápido para enfriar la tira metálica, en donde el conjunto de zonas de enfriamiento rápido proporciona suficiente agente de enfriamiento para reducir una temperatura de la tira metálica a una velocidad de al menos 100 °C por segundo; una unidad de eliminación de agente de enfriamiento colocada en la parte posterior con respecto al conjunto de zonas de enfriamiento rápido; y una unidad de brida colocada en la parte posterior con respecto a la unidad de eliminación de agente de enfriamiento para aumentar la tensión en la tira metálica.
En algunos casos, la unidad de desbobinado de baja tensión comprende un aislamiento dispuesto para retener el calor dentro de las porciones enrolladas del rollo de metal. En algunos casos, la unidad de desbobinado de baja tensión comprende una fuente de calor para proporcionar calor a las porciones enrolladas del rollo de metal, en donde la fuente de calor está acoplada a un controlador para mantener el rollo de metal en un umbral de temperatura o por encima de este. En algunos casos, el dispositivo de sujeción sin contacto comprende uno o más imanes para generar un campo magnético cambiante a través de la tira metálica. En algunos casos, el campo magnético cambiante está configurado para distribuir la fuerza a lo largo del tiempo a lo ancho de la tira metálica. En algunos casos, el dispositivo de sujeción sin contacto comprende una boquilla para soplar aire caliente contra la tira metálica. En algunos casos, el sistema comprende, además: una unidad de medición de planitud colocada para medir la planitud de la tira metálica; y un controlador acoplado a la unidad de medición de planitud y al conjunto de zonas de enfriamiento rápido para ajustar el suministro del agente de enfriamiento en base a la planitud medida de la tira metálica. En algunos casos, el sistema comprende además un sistema de estabilización colocado en la parte anterior con respecto al conjunto de zonas de enfriamiento rápido para introducir una onda en la tira metálica. En algunos casos, la tira metálica permanece apoyada sin contacto mecánico entre el rollo de metal y la unidad de eliminación de agente de enfriamiento. En algunos casos, el conjunto de zonas de enfriamiento rápido comprende un módulo de recuperación de vapor para redirigir el aire húmedo desde al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido hacia la tira metálica en una ubicación posterior con respecto a al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido. En algunos casos, la ubicación posterior con respecto a al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido es una ubicación donde la temperatura de la tira metálica está en un punto de Leidenfrost o por debajo de este. En algunos casos, el sistema comprende, además: una unidad de calentamiento previo al enfriamiento rápido colocada en la parte posterior con respecto a la unidad de desbobinado de baja tensión; y un controlador acoplado a la unidad de calentamiento previo al enfriamiento rápido para calentar la tira metálica a una temperatura objetivo antes de que la tira metálica entre al conjunto de zonas de enfriamiento rápido. En algunos casos, se coloca el dispositivo de sujeción sin contacto para proporcionar la fuerza sobre la tira metálica en un sitio o adyacente a un sitio donde la tira metálica se separa del rollo de metal debido a la gravedad.
Las realizaciones de la presente explicación incluyen un método que comprende: desbobinar un rollo de metal caliente usando un desbobinador de baja tensión, en donde desbobinar el rollo de metal caliente comprende aplicar una fuerza de sujeción sin contacto al rollo de metal caliente y permitir que la tira metálica del rollo de metal caliente se separe del rollo de metal; enfriar rápidamente la tira metálica en un conjunto de zonas de enfriamiento rápido, en donde enfriar rápidamente la tira metálica comprende aplicar agente de enfriamiento a la tira metálica para reducir una temperatura de la tira metálica a una velocidad de al menos 100 °C por segundo; eliminar el agente de enfriamiento de la tira metálica; y aplicar tensión posterior a la tira metálica.
En algunos casos, el método comprende además mantener una temperatura inicial del rollo de metal caliente en el desbobinador de baja tensión. En algunos casos, el método comprende además precalentar la tira metálica inmediatamente antes de enfriar rápidamente la tira metálica. En algunos casos, aplicar la fuerza de sujeción sin contacto comprende generar un campo magnético cambiante a través de la tira metálica. En algunos casos, aplicar la fuerza de sujeción sin contacto comprende soplar aire caliente contra la tira metálica. En algunos casos, el método comprende, además: medir la planitud de la tira metálica; y ajustar el suministro del agente de enfriamiento en base a la planitud medida. En algunos casos, el método comprende además inducir una onda en la tira metálica sin hacer contacto con la tira metálica. En algunos casos, el método comprende, además: capturar vapor de al menos una de las zonas de enfriamiento rápido; y redirigir el vapor capturado hacia la tira metálica. En algunos casos, redirigir el vapor capturado comprende redirigir el vapor capturado hacia la tira metálica en un sitio donde una temperatura de la tira metálica es menor o igual que el punto de Leidenfrost.
Breve descripción de los dibujos
La memoria descriptiva hace referencia a las siguientes figuras adjuntas, en las que el uso de los mismos números de referencia en diferentes figuras ilustra componentes similares o análogos.
La FIG. 1 es una vista lateral esquemática de un sistema para enfriar rápidamente y volver a enrollar un rollo de metal caliente según ciertos aspectos de la presente explicación.
La FIG. 2 es una vista lateral esquemática de un sistema para enfriar rápidamente un rollo de metal caliente para el laminado adicional según ciertos aspectos de la presente explicación.
La FIG. 3 es un diagrama de bloques esquemático de una línea de enfriamiento rápido según ciertos aspectos de la presente explicación.
La FIG. 4 es un diagrama de bloques esquemático combinado con un gráfico de temperatura en que se representan las temperaturas relativas de una tira metálica que atraviesa una línea de enfriamiento rápido según ciertos aspectos de la presente explicación.
La FIG. 5 es una vista lateral esquemática de un módulo de recuperación de vapor en una línea de enfriamiento rápido según ciertos aspectos de la presente explicación.
La FIG. 6 es una vista superior esquemática de un rollo de sujeción sin contacto de rotor magnético según ciertos aspectos de la presente explicación.
La FIG. 7 es un diagrama de flujo en que se representa un proceso para enfriar rápidamente un rollo de metal caliente según ciertos aspectos de la presente explicación.
Descripción detallada
Ciertos aspectos y rasgos de la presente explicación se refieren a una línea de enfriamiento rápido adecuada para su uso con el rollo caliente o la tira metálica enrollada a temperaturas cercanas al punto de recristalización, en este o por encima de este de la tira metálica. El punto de recristalización puede ser a la temperatura de fusión o más o menos entre el 40 % y el 50 % de esta de la tira metálica. La línea de enfriamiento rápido puede incluir un desenrollador de baja tensión en que usa un dispositivo de sujeción sin contacto. La tira metálica desprendida del desenrollador de baja tensión se enfría rápidamente (por ejemplo, a velocidades de 30 °C/s, 50 °C/s, 100 °C/s o 200 °C/s o superiores) a través de múltiples zonas de enfriamiento rápido. El agente de enfriamiento se puede eliminar, por ejemplo, mediante el uso de una cuchilla de aire y/o un paño ultracompatible. En algunos casos, el vapor recolectado de zonas de enfriamiento rápido anteriores se puede reutilizar para proporcionar aire húmedo a la tira metálica en regiones donde la temperatura de la tira metálica es menor o igual que el punto de Leidenfrost. La tira metálica enfriada puede atravesar una brida para aumentar la tensión en la tira metálica antes de que la tira metálica sea lubricada opcionalmente y luego se vuelva a enrollar o se procese de otro modo.
En la producción de metales, los procesos de colada continua o los procesos de laminación (por ejemplo, laminación en caliente) pueden dar como resultado un producto enrollado, como una tira metálica enrollada. Como se explica en el presente documento, la expresión tira metálica incluye artículos de metal de cualquier espesor adecuado que se puedan enrollar, como una hoja de metal o una pantalla de metal. Una tira metálica puede tener cualquier largo o ancho adecuado. En algunos casos, ciertos aspectos de la presente explicación pueden ser adecuados para su uso con productos de tiras metálicas que no están necesariamente enrolladas, aunque, en algunos casos, ciertos aspectos de la presente explicación pueden ser especialmente adecuados para su uso con rollos de metal. Un rollo de metal puede comprender una tira metálica enrollada.
Como se usa en este documento, una hoja generalmente se refiere a un producto de aluminio que tiene un espesor de menos de aproximadamente 4 mm. Por ejemplo, una hoja puede tener un espesor menor que aproximadamente 4 mm, menor que aproximadamente 3 mm, menor que aproximadamente 2 mm, menor que aproximadamente 1 mm, menor que aproximadamente 0.5 mm o menor que aproximadamente 0.3 mm (por ejemplo, aproximadamente 0.2 mm).
Tal como se usan en el presente documento, expresiones tales como “producto de metal colado”, “producto colado”, “producto de aleación de aluminio colado” y similares son intercambiables y se refieren a un producto producido por colada en frío directo (incluida la colada conjunta en frío directo) o colada semicontinua, colada continua (incluyendo, por ejemplo, mediante el uso de una colada de correa doble, una colada de rollos gemelos, una colada de bloques o cualquier otra colada continua), colada electromagnética, colada superior caliente o cualquier otro método de colada.
Como se usa en este documento, el significado de “temperatura ambiente” puede incluir una temperatura de aproximadamente 15 °C a aproximadamente 30 °C, por ejemplo, aproximadamente 15 °C, aproximadamente 16 °C, aproximadamente 17 °C, aproximadamente 18 °C, aproximadamente 19 °C, aproximadamente 20 °C, aproximadamente 21 °C, aproximadamente 22 °C, aproximadamente 23 °C, aproximadamente 24 °C, aproximadamente 25 °C, aproximadamente 26 °C, aproximadamente 27 °C, aproximadamente 28 °C, aproximadamente 29 °C o aproximadamente 30 °C. Como se usa en este documento, el significado de “condiciones ambientales” puede incluir temperaturas de aproximadamente temperatura ambiente, humedad relativa de aproximadamente el 20 % a aproximadamente el 100 % y presión barométrica de aproximadamente 97.5 kPa [975 milibares (mbar)] a aproximadamente 105 kPa (1050 mbar). Por ejemplo, la humedad relativa puede ser aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 21 % aproximadamente el 22 %, aproximadamente el 23 %, aproximadamente el 24 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 26 %, aproximadamente el 27 %, aproximadamente el 28 %, aproximadamente el 29 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 31 %, aproximadamente el 32 %, aproximadamente el 33 %, aproximadamente el 34 %, aproximadamente el 35 %, aproximadamente el 36 %, aproximadamente el 37 %, aproximadamente el 38 %, aproximadamente el 39 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 41 %, aproximadamente el 42 %, aproximadamente el 43 %, aproximadamente el 44 %, aproximadamente el 45 %, aproximadamente el 46 %, aproximadamente el 47 %, aproximadamente el 48 %, aproximadamente el 49 %, aproximadamente el 50 %, aproximadamente el 51 %, aproximadamente el 52 %, aproximadamente el 53 %, aproximadamente el 54 %, aproximadamente el 55 %, aproximadamente el 56 %, aproximadamente el 57 %, aproximadamente el 58 %, aproximadamente el 59 %, aproximadamente el 60 %, aproximadamente el 61 %, aproximadamente el 62 %, aproximadamente el 63 %, aproximadamente el 64 %, aproximadamente el 65 %, aproximadamente el 66 %, aproximadamente el 67 %, aproximadamente el 68 %, aproximadamente el 69 %, aproximadamente el 70 %, aproximadamente el 71 %, aproximadamente el 72 %, aproximadamente el 73 %, aproximadamente el 74 %, aproximadamente el 75 %, aproximadamente el 76 %, aproximadamente el 77 %, aproximadamente el 78 %, aproximadamente el 79 %, aproximadamente el 80 %, aproximadamente el 81 %, aproximadamente el 82 %, aproximadamente el 83 %, aproximadamente el 84 %, aproximadamente el 85 %, aproximadamente el 86 %, aproximadamente el 87 %, aproximadamente el 88 %, aproximadamente el 89 %, aproximadamente el 90 %, aproximadamente el 91 %, aproximadamente el 92 %, aproximadamente el 93 %, aproximadamente el 94 %, aproximadamente el 95 %, aproximadamente el 96 %, aproximadamente el 97 %, aproximadamente el 98 %, aproximadamente el 99 %, aproximadamente el 100 % o cualquier punto intermedio. Por ejemplo, la presión barométrica puede ser de aproximadamente 97.5 kPa (975 mbar), aproximadamente 98 kPa (980 mbar), aproximadamente 98.5 kPa (985 mbar), aproximadamente 99 kPa (990 mbar), aproximadamente 99.5 kPa (995 mbar), aproximadamente 100 kPa (1000 mbar), aproximadamente 100.5 kPa (1005 mbar), aproximadamente 101 kPa (1010 mbar), aproximadamente 101.5 kPa (1015 mbar), aproximadamente 102 kPa (1020 mbar), aproximadamente 102.5 kPa (1025 mbar), aproximadamente 103 kPa (1030 mbar), aproximadamente 103.5 kPa (1035 mbar), aproximadamente 104 kPa (1040 mbar), aproximadamente 104.5 kPa (1045 mbar), aproximadamente 105 kPa (1050 mbar) o cualquier punto intermedio.
Si bien ciertos aspectos de la presente explicación pueden ser adecuados para su uso con cualquier tipo de metal, ciertos aspectos de la presente explicación pueden ser especialmente adecuados para su uso con aluminio. En esta explicación, se hace referencia a las aleaciones identificadas por números AA y otras designaciones relacionadas, como “serie” o “7xxx”. Para comprender el sistema de designación de números que se usa más comúnmente para nombrar e identificar el aluminio y sus aleaciones, consulte “International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys” o “Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot”, ambos publicados porThe Aluminum Association.
Ciertos aspectos de la presente explicación son especialmente adecuados para su uso con aleaciones de aluminio de las series 2xxx, 6xxx, 7xxx u 8xxx, aunque se pueden usar otras aleaciones. Cuando se producen ciertas aleaciones de aluminio, los elementos de aleación pueden formar precipitados. En el caso de algunas aleaciones, como las aleaciones de las series 2xxx, 6xxx, 7xxx u 8xxx, se pueden formar precipitados especialmente masivos cuando la aleación de aluminio se enfría desde altas temperaturas, como, por ejemplo, hasta la temperatura ambiente. Estos precipitados masivos no se disuelven bien en el producto de aluminio, pueden ser difíciles o imposibles de corregir y pueden dar como resultado propiedades mecánicas indeseables. Por ejemplo, en las aleaciones de aluminio de la serie 6xxx, el enfriamiento desde altas temperaturas a la temperatura ambiente a velocidades tradicionales puede dar como resultado la formación de grandes precipitados de Mg2Si, lo que puede ser perjudicial para la estructura metalúrgica deseada del producto de aluminio. Estos problemas son especialmente prevalentes cuando se enfría desde temperaturas superiores a la temperatura de recristalización de un metal, como durante un proceso de recocido u homogeneización, hasta la temperatura ambiente. Sin embargo, si un artículo de metal se puede enfriar lo suficientemente rápido, como se explica en este documento, los elementos disueltos que de otro modo formarían precipitados pueden permanecer en una solución sólida sobresaturada hasta la temperatura ambiente.
En una etapa de homogeneización, el producto de metal descrito en el presente documento puede calentarse a una temperatura de aproximadamente 400 °C a aproximadamente 600 °C. Por ejemplo, el producto se puede calentar a una temperatura de aproximadamente 400 °C, aproximadamente 410 °C, aproximadamente 420 °C, aproximadamente 430 °C, aproximadamente 440 °C, aproximadamente 450 °C, aproximadamente 460 °C, aproximadamente 470 °C, aproximadamente 480 °C, aproximadamente 490 °C o aproximadamente 500 °C.
Luego se deja remojar el producto (es decir, se mantiene a la temperatura indicada) durante un período de
tiempo. En algunos ejemplos, el tiempo total para la etapa de homogeneización, incluidas las fases de calentamiento y remojo, puede ser de hasta 24 horas. Por ejemplo, el producto puede calentarse hasta 500 °C
y remojarse por un tiempo total de hasta 18 horas para la etapa de homogeneización. Opcionalmente, el producto puede calentarse por debajo de 490 °C y remojarse por un tiempo total mayor que 18 horas para la
etapa de homogeneización. En algunos casos, la etapa de homogeneización comprende múltiples procesos.
En algunos ejemplos no taxativos, la etapa de homogeneización incluye calentar el producto a una primera temperatura durante un primer período de tiempo seguido de calentamiento a una segunda temperatura
durante un segundo período de tiempo. Por ejemplo, el producto puede calentarse a aproximadamente 465 °C
durante aproximadamente 3.5 horas y luego calentarse a aproximadamente 480 °C durante aproximadamente
6 horas.
Después de la etapa de homogeneización, se puede realizar una etapa de laminación en caliente. Antes del
inicio de la laminación en caliente, el producto homogeneizado se puede dejar enfriar a una temperatura de
entre 300 °C y 520 °C. Por ejemplo, se puede dejar enfriar el producto homogeneizado a una temperatura de
entre 325 °C y 425 °C o de 350 °C a 400 °C. Luego, el producto se puede laminar en caliente a una temperatura
de entre 300 °C y 450 °C para formar una placa laminada en caliente, una pantalla laminada en caliente o una
hoja laminada en caliente con un calibre entre 3 mm y 200 mm (por ejemplo, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm,
8 mm, 9 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 65 mm,
70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm, 110 mm, 120 mm, 130 mm, 140 mm, 150 mm, 160
mm, 170 mm, 180 mm, 190 mm, 200 mm o cualquier punto intermedio).
Opcionalmente, el producto colado puede ser un producto colado continuamente que puede dejarse enfriar a
una temperatura entre 300 °C y 520 °C. Por ejemplo, puede dejarse enfriar el producto de colada continua a
una temperatura de entre 325 °C y 425 °C o de 350 °C a 400 °C. Luego, los productos de colada continua se
pueden laminar en caliente a una temperatura de entre 300 °C y 450 °C para formar una placa laminada en caliente, una pantalla laminada en caliente o una hoja laminada en caliente con un calibre entre 3 mm y 200
mm (por ejemplo, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35
mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 65 mm, 70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm,
110 mm, 120 mm, 130 mm, 140 mm, 150 mm, 160 mm, 170 mm, 180 mm, 190 mm, 200 mm o cualquier punto intermedio). Durante el laminado en caliente, las temperaturas y otros parámetros operativos pueden controlarse de modo que la temperatura del producto intermedio laminado en caliente a la salida del laminador
en caliente no supere los 470 °C, no supere los 450 °C, no supere los 440 °C o no supere los 430 °C.
Luego, la placa, la pantalla o la hoja se pueden laminar en frío usando laminadores en frío y tecnología convencionales en una hoja. La hoja laminada en frío puede tener un calibre de entre aproximadamente 0.5
mm y 10 mm, por ejemplo, entre aproximadamente 0.7 mm y 6.5 mm. Opcionalmente, la hoja laminada en frío
puede tener un calibre de 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm, 3.5 mm, 4.0 mm, 4.5 mm, 5.0
mm, 5.5 mm, 6.0 mm, 6.5 mm, 7.0 mm, 7.5 mm, 8.0 mm, 8.5 mm, 9.0 mm, 9.5 mm o 10.0 mm. El laminado en
frío se puede realizar para dar como resultado un espesor de calibre final que represente una reducción de
calibre de hasta el 85 % (por ejemplo, hasta el 10 %, hasta el 20 %, hasta el 30 %, hasta el 40 %, hasta el 50
%, hasta el 60 %, hasta el 70 %, hasta el 80 % o hasta el 85 % de reducción). Opcionalmente, se puede realizar
una etapa de recocido intermedio durante la etapa de laminación en frío. La etapa de recocido intermedio se
puede realizar a una temperatura de aproximadamente 300 °C a aproximadamente 450 °C (por ejemplo, aproximadamente 310 °C, aproximadamente 320 °C, aproximadamente 330 °C, aproximadamente 340 °C, aproximadamente 350 °C, aproximadamente 360 °C, aproximadamente 370 °C, aproximadamente 380 °C, aproximadamente 390 °C, aproximadamente 400 °C, aproximadamente 410 °C, aproximadamente 420 °C, aproximadamente 430 °C, aproximadamente 440 °C o aproximadamente 450 °C). En algunos casos, la etapa de recocido intermedio comprende múltiples procesos. En algunos ejemplos no taxativos, la etapa de recocido intermedio incluye calentar la placa, la pantalla o la hoja a una primera temperatura durante un primer período
de tiempo seguido de calentamiento a una segunda temperatura durante un segundo período de tiempo. Por ejemplo, la placa, la pantalla o la hoja se pueden calentar a aproximadamente 410 °C durante aproximadamente 1 hora y luego calentar a aproximadamente 330 °C durante aproximadamente 2 horas.
Posteriormente, la placa, la pantalla o la hoja puede someterse a una etapa de tratamiento térmico de solución.
La etapa de tratamiento térmico de solución puede ser cualquier tratamiento convencional para la hoja que dé
como resultado la disolución de las partículas solubles. La placa, la pantalla o la hoja se pueden calentar a una temperatura máxima del metal (TMM) de hasta 590 °C (por ejemplo, de 400 °C a 590 °C) y remojarse durante
un período de tiempo a esa temperatura. Por ejemplo, la placa, la pantalla o la hoja se pueden remojar a 480 °C
durante un tiempo de remojo de hasta 30 minutos (por ejemplo, 0 segundos, 60 segundos, 75 segundos, 90 segundos, 5 minutos, 10 minutos, 20 minutos, 25 minutos o 30 minutos). Después de calentarla y remojarla,
se enfría rápidamente la placa, la pantalla o la hoja a velocidades superiores a 200 °C/s a una temperatura de
entre 500 °C y 200 °C. En un ejemplo, la placa, la pantalla o la hoja tiene una velocidad de enfriamiento rápido de más de 200 °C/s a temperaturas de entre 450 °C y 200 °C. Opcionalmente, las velocidades de enfriamiento pueden ser más rápidas en otros casos. En algunos casos, el enfriamiento rápido puede ocurrir usando una línea de enfriamiento rápido como se explica en este documento.
Después del enfriamiento rápido, la placa, la pantalla o la hoja pueden someterse opcionalmente a un tratamiento de preenvejecimiento mediante el recalentamiento de la placa, la pantalla o la hoja antes del enrollado. El tratamiento de preenvejecimiento se puede realizar a una temperatura de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 125 °C durante un período de tiempo de hasta 6 horas. Por ejemplo, el tratamiento de preenvejecimiento se puede realizar a una temperatura de aproximadamente 70 °C, aproximadamente 75 °C, aproximadamente 80 °Ca aproximadamente 85 °C, aproximadamente 90 °C, aproximadamente 95 °C, aproximadamente 100 °C, aproximadamente 105 °C, aproximadamente 110 °C, aproximadamente 115 °C, aproximadamente 120 °C o aproximadamente 125 °C. Opcionalmente, el tratamiento de preenvejecimiento se puede realizar durante aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 1 hora, aproximadamente 2 horas, aproximadamente 3 horas, aproximadamente 4 horas, aproximadamente 5 horas o aproximadamente 6 horas. El tratamiento de preenvejecimiento puede llevarse a cabo pasando la placa, la pantalla o la hoja a través de un dispositivo de calentamiento, tal como un dispositivo que emita calor radiante, calor convectivo, calor por inducción, calor infrarrojo o similar.
Los productos colados descritos en este documento también se pueden usar para hacer productos en forma de placas u otros productos adecuados. Por ejemplo, las placas que incluyen los productos que se describen en este documento se pueden preparar procesando un lingote en una etapa de homogeneización o colando un producto en una colada continúa seguido de una etapa de laminado en caliente. En la etapa de laminado en caliente, el producto colado puede laminarse en caliente hasta un calibre de 200 mm de espesor o menos (por ejemplo, de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 200 mm). Por ejemplo, el producto colado se puede laminar en caliente en una placa con un espesor de calibre final de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 175 mm, de aproximadamente 15 mm a aproximadamente 150 mm, de aproximadamente 20 mm a aproximadamente 125 mm, de aproximadamente 25 mm a aproximadamente 100 mm, de aproximadamente 30 mm a aproximadamente 75 mm o de aproximadamente 35 mm a aproximadamente 50 mm.
En algunos casos, puede ser deseable almacenar la tira metálica caliente (por ejemplo, a temperaturas mayores o iguales que la temperatura de recristalización del metal) en forma de un rollo de metal. Este rollo de metal caliente puede ser el resultado de un proceso de colada continua o de un proceso de laminado (por ejemplo, de un producto de colada continua o de colada de EC). El formato de rollo de metal puede ser útil para almacenar grandes tiras metálicas de manera eficiente. En lugar de pasar una tira metálica de gran longitud a través de una línea CASH u otra línea de procesamiento similar con hornos y zonas de enfriamiento de gran longitud, se puede colocar un solo rollo de metal en un horno y mantenerlo a una temperatura deseada durante un período de tiempo deseado para conseguir los efectos de procesamiento térmico deseados. Por ejemplo, un rollo de metal de aluminio se puede mantener en un horno a una temperatura de aproximadamente 350 °C a 400 °C durante un período de tiempo para recocer la tira metálica.
Si bien los rollos de metal caliente son útiles para almacenar grandes longitudes de tiras metálicas en un espacio relativamente pequeño, los rollos de metal caliente deben manipularse con cuidado. Siempre que la tira metálica esté por encima de su temperatura de recristalización, existe el riesgo de que una presión, una tensión, un contacto mecánico u otras fuerzas indebidas puedan dañar la tira metálica, lo que requiere el desecho de una parte o la totalidad de la tira metálica. Por ejemplo, una tensión demasiado alta al desenrollar un rollo de metal caliente puede dar como resultado que la tira metálica sufra rasgaduras, deformaciones y/o daños en la superficie. Por lo tanto, la manipulación de los rollos de metal caliente es especialmente difícil. Si bien puede ser deseable almacenar la tira metálica como un rollo caliente en ciertos momentos (por ejemplo, durante el procesamiento térmico, como el recocido o la homogeneización), puede ser deseable almacenar la tira metálica como un rollo caliente o frío en otros momentos (por ejemplo, para facilitar la manipulación de la tira metálica, como usar una carretilla elevadora u otro equipo común de fábrica). En algunos casos, ciertos equipos (por ejemplo, trenes de laminación en caliente) requieren una contratensión suficiente para operar, que puede ser una tensión mayor que la que es capaz de soportar una tira metálica caliente. En tales casos, puede ser necesario enfriar el rollo de metal caliente a una temperatura lo suficientemente baja para que pueda alimentarse al equipo deseado. Como se explica en este documento, los términos caliente y frío se refieren a temperaturas por debajo del punto de recristalización del metal.
Tradicionalmente, los rollos de metal caliente se pueden enfriar dejando el rollo de metal caliente a temperatura ambiente o cerca de la temperatura ambiente o forzando aire sobre el rollo de metal, lo que permite que el rollo caliente se enfríe durante muchas horas. En algunos casos, se ha intentado rociar los rollos de metal caliente con fluidos, como aceite para laminación, pero aún se requieren horas para obtener la temperatura de enfriamiento deseada, es perjudicial para el medio ambiente, es muy costoso y deja el rollo empapado en aceite para laminación, lo que limita la siguiente operación a solo un tren de laminación en frío. Según ciertos aspectos de la presente explicación, un sistema de enfriamiento rápido puede enfriar un rollo de metal caliente hasta convertirlo en un rollo de metal frío o caliente en una fracción del tiempo, por ejemplo, en minutos, de una manera más respetuosa con el medio ambiente, con menos gasto, y con poco o ningún agente de enfriamiento residual en la tira metálica.
Según ciertos aspectos de la presente explicación, se explica una desenrolladora de baja tensión que puede desenvolver con seguridad un rollo caliente. Mientras que las enrolladoras tradicionales usan la tensión para garantizar la retirada apropiada de la tira metálica de un rollo de metal, la desenrolladora de baja tensión usa la atracción natural de la gravedad para facilitar la separación de la tira metálica del resto del rollo de metal.
Adicionalmente, se usa un dispositivo de sujeción sin contacto para aplicar fuerza suficiente a través de la tira metálica y hacia el rollo de metal para ayudar a controlar la retirada apropiada de la tira metálica. Como se usa en este documento, la expresión “sin contacto” se refiere al contacto no mecánico o una falta de contacto físico entre la tira metálica y otra estructura. Por ejemplo, un rollo de sujeción sin contacto puede adoptar la forma de un rotor magnético o un conjunto de electroimanes que generan un campo magnético cambiante a través de la tira metálica, induciendo fuerzas sobre la tira metálica a través de la ley de Lenz, sin hacer contacto con la tira metálica. En otro ejemplo, un dispositivo de sujeción sin contacto puede adoptar la forma de una o más boquillas diseñadas para soplar aire caliente (por ejemplo, lo suficientemente caliente para evitar que la tira metálica se enfríe rápidamente) contra la tira metálica para controlar la retirada de la tira metálica del resto del rollo de metal. Una o más boquillas no hacen contacto con la tira metálica y, en su lugar, dirigen el fluido hacia la tira metálica.
En algunos casos, el rollo de sujeción sin contacto puede ser un rotor magnético que tiene polos alternos orientados en un patrón de cheurón, de modo que el flujo magnético total que atraviesa la tira metálica en cualquier momento sea regular o casi regular. Tal patrón de cheurón puede generar una fuerza uniforme que actúe sobre la tira metálica y pueda evitar oscilaciones en la tensión.
En algunos casos, el rollo de sujeción sin contacto se puede colocar en el punto de retirada (por ejemplo, el punto donde la tira metálica se separa del resto del rollo de metal), o se puede colocar a 5 °, 10 °, 15 ° o 20 ° del punto de retirada.
A medida que la tira metálica se retira del resto del rollo de metal, se puede medir la curvatura de la tira metálica que se retira (por ejemplo, a través de dispositivos de medición de distancia o visión artificial) y usarse para controlar la velocidad de retirada del rollo de metal.
En algunos casos, el desenrollador se puede mantener a una temperatura particular, por ejemplo, mediante el uso de aislamiento o elementos de encabezado adicionales. Al evitar la caída de temperatura en el propio rollo caliente, las etapas posteriores de enfriamiento rápido se pueden realizar con mayor precisión, ya que la temperatura de la tira metálica que entra en las zonas de enfriamiento rápido será relativamente estable. En algunos casos, se puede conseguir opcionalmente una temperatura inicial estable para el proceso de enfriamiento rápido mediante el uso de elementos de calentamiento adicionales dispuestos en la parte posterior con respecto al desenrollador, los que pueden calentar la tira metálica a una temperatura objetivo a pesar de la fluctuación en la temperatura inicial de la tira metálica. Dichos elementos de calentamiento adicionales pueden adoptar cualquier forma adecuada, como elementos de calentamiento radiantes, de convección, infrarrojos, de llama o magnéticos. En algunos casos, dichos elementos de calentamiento adicionales pueden adoptar la forma de imanes giratorios dispuestos adyacentes a la tira metálica y rotando a ritmos suficientes para aumentar la temperatura en la tira metálica sin ponerse en contacto con la tira metálica. En algunos casos, el dispositivo de sujeción sin contacto puede trabajar junto con uno o más elementos de calentamiento adicionales para llevar la temperatura de la tira metálica a una temperatura objetivo. En algunos casos, cuando se usa un elemento de calentamiento adicional que es un rotor magnético o un conjunto de electroimanes, los puntos fríos cerca de los bordes de la tira metálica se pueden evitar introduciendo calor adicional en esos puntos fríos antes o después de pasar por el elemento de calentamiento adicional. En tales casos, se puede usar un dispositivo de sujeción sin contacto en forma de un par de rotores magnéticos colocados junto a la tira metálica en ubicaciones justo antes de los bordes de la tira metálica para introducir este calor adicional para evitar la formación de puntos fríos cuando la tira metálica pasa por el elemento de calentamiento adicional del rotor magnético.
En algunos casos, se pueden usar rotores magnéticos, electroimanes y/o boquillas de aire para inducir una onda (por ejemplo, una onda sinusoidal) para estabilizar la hoja.
La tira metálica desenrollada puede pasar a través de un conjunto de zonas de enfriamiento rápido (por ejemplo, una o más zonas de enfriamiento rápido o dos o más zonas de enfriamiento rápido). Cada zona de enfriamiento rápido puede comprender un conjunto de cabezales de rociado (por ejemplo, un cabezal de rociado superior y un cabezal de rociado inferior) configurados para suministrar agente de enfriamiento a la tira metálica. Como se usa en este documento, un cabezal de rociado puede incluir una sola boquilla, múltiples boquillas o cualquier otra configuración adecuada. El agente de enfriamiento puede incluir cualquier agente de enfriamiento adecuado, como agua, aceite, aire o fluido sin Leidenfrost. Los cabezales de rociado se pueden dimensionar para suministrar agente de enfriamiento a la tira metálica para bajar la temperatura de la tira metálica a velocidades de 100 °C/s o 200 °C/s o al menos estas. El conjunto de zonas de enfriamiento rápido comienza adyacente al punto de retirada, a medida que la tira metálica va quedando plana, o puede comenzar separado del punto de retirada, después de que la tira metálica ha quedado plana. En algunos casos, los cabezales de rociado de una o más zonas de enfriamiento rápido pueden acoplarse a actuadores para controlar sus posiciones relativas con respecto a la tira metálica, de forma que se mantenga una separación deseada entre la tira metálica y el cabezal de rociado.
En algunos casos, los parámetros del conjunto de zonas de enfriamiento rápido se pueden ajustar para conseguir una velocidad de enfriamiento rápido deseada que esté optimizada para una aleación en particular. En algunos casos, la identificación de una aleación entrante, ya sea automática o manual, puede usarse para preajustar los parámetros del conjunto de zonas de enfriamiento rápido.
En algunos casos, un módulo de recuperación de vapor puede recolectar vapor de una o más del conjunto de zonas de enfriamiento rápido (por ejemplo, una o más zonas de enfriamiento rápido) y dirigir el vapor a la tira metálica en un punto más posterior. Puede ser especialmente ventajoso dirigir el vapor hacia la tira metálica en una ubicación donde la tira metálica se haya enfriado lo suficiente como para alcanzar una temperatura menor o igual que el punto de Leidenfrost, aunque este no tiene por qué ser siempre el caso. El módulo de recuperación de vapor puede incluir opcionalmente un soplador (por ejemplo, un ventilador) u otro equipo necesario para facilitar el redireccionamiento del vapor recolectado. La presencia de este aire húmedo alrededor de la tira metálica después del punto de Leidenfrost evita la condensación en la tira metálica y tiene más capacidad calorífica para extraer calor de la tira metálica que el aire seco. Así, el uso de vapor recuperado puede proporcionar un entorno constante para la extracción de calor a lo largo del punto de Leidenfrost y/o después de este. Se ha descubierto que este entorno húmedo constante puede proteger la planitud de la tira metálica de enfriamiento. Sin embargo, en algunos casos, el módulo de recuperación de vapor puede recolectar y/o redirigir el vapor fuera del rollo de metal para ayudar a evitar que se manche la tira metálica que aún está en el rollo de metal, con o sin redireccionamiento del vapor a la tira metálica en un punto más posterior.
Por encima del punto de Leidenfrost, puede ser trivial conservar seca la superficie de la tira metálica debido al ritmo al que hierve el agente de enfriamiento. Sin embargo, por debajo del punto de Leidenfrost, puede no ser trivial eliminar el agente de enfriamiento residual de la tira metálica. Por lo tanto, se pueden usar cuchillas de aire para limpiar el agente de enfriamiento de la parte superior de la tira metálica (por ejemplo, lejos de la línea central y sobre los bordes de la tira metálica). En algunos casos, se puede usar una escobilla de goma para eliminar el exceso de agente de enfriamiento. Debajo de la tira metálica, se puede usar un paño, tal como uno ultracompatible. Un paño ultracompatible puede incluir numerosos actuadores diseñados para alterar la forma del paño ultracompatible para que coincida con la onda de la tira metálica. En algunos casos, se puede aplicar un rocío lubricante (por ejemplo, rocío de aceite) a la tira metálica antes de llegar a la escobilla.
Después de que la tira metálica se haya enfriado rápidamente y se haya eliminado el exceso de agente de enfriamiento, la tira metálica puede pasar a través de un dispositivo para volver a añadir tensión a la tira metálica, tal como una brida. La brida puede comprender un conjunto de rollos alrededor de los cuales se envuelve la tira metálica para mantener la tensión en una dirección posterior. Dado que el sistema de enfriamiento rápido es especialmente adecuado para procesar rollos de metal caliente individuales, puede ser beneficioso usar una brida que sea fácil de enroscar, como una brida que tenga rollos inferiores y/o internos que puedan alejarse de la parte superior y/o rollos exteriores hasta una posición de enroscado para enroscarse, luego se desplazan nuevamente a una posición operativa para introducir tensión en la tira metálica.
Después del rollo de brida, la tira metálica puede pasar opcionalmente a través de un lubricador y luego pasar alrededor de un rollo de desviación antes de llegar a la pieza deseada del equipo posterior, tal como una enrolladora. En algunos casos, el rollo de desviación puede medir la planitud de la tira metálica (por ejemplo, un rollo de medición de planitud). En algunos casos, esta planitud medida se puede usar para proporcionar información al conjunto de zonas de enfriamiento rápido para facilitar el control de la planitud de la tira metálica.
En algunos casos, el sistema de enfriamiento rápido explicado en este documento puede facilitar la producción de productos metálicos totalmente disueltos sin el uso de una línea CASH, ahorrando así tiempo, costos e inversión de capital.
Los productos de aleación de aluminio descritos en este documento se pueden usar en aplicaciones automotrices y otras aplicaciones de transporte, incluidas aplicaciones aeronáuticas y ferroviarias. Por ejemplo, los productos de aleación de aluminio explicados se pueden usar para preparar partes estructurales de automóviles, como parachoques, vigas laterales, vigas de techo, vigas transversales, refuerzos de pilares (por ejemplo, pilares A, pilares B y pilares C), paneles internos, paneles externos, paneles laterales, capotas interiores, capotas exteriores o paneles de la tapa del maletero. Los productos y los métodos de aleación de aluminio descritos en el presente documento también se pueden usar en aplicaciones de vehículos aéreos o ferroviarios, para preparar, por ejemplo, paneles externos e internos.
Los productos y los métodos de aleación de aluminio descritos en este documento también se pueden usar en aplicaciones electrónicas. Por ejemplo, los productos y los métodos de aleación de aluminio descritos en este documento se pueden usar para preparar carcasas para dispositivos electrónicos, incluidos teléfonos móviles y tabletas. En algunos ejemplos, los productos de aleación de aluminio se pueden usar para preparar carcasas para la cubierta exterior de teléfonos móviles (por ejemplo, teléfonos inteligentes), chasis inferiores de tabletas y otros dispositivos electrónicos portátiles.
Debe entenderse que todos los intervalos explicados en este documento abarcan todos y cada uno de los subintervalos incluidos en este. Por ejemplo, se debe considerar que un intervalo establecido de “1 a 10” incluye todos y cada uno de los subintervalos entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todos los subintervalos que comienzan con un valor mínimo de 1 o más, por ejemplo, de 1 a 6.1, y que terminan con un valor máximo de 10 o menos, por ejemplo, de 5.5 a 10. A menos que se indique lo contrario, la expresión “hasta” cuando se refiere a la cantidad de composición de un elemento significa que ese elemento es opcional e incluye una composición de cero por ciento de ese elemento en particular. A menos que se indique lo contrario, todos los porcentajes de composición están en porcentaje en peso (% en peso).
Tal como se usan en este documento, el significado de “un/una” y “el/la” incluye referencias singulares y plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Estos ejemplos ilustrativos se dan para presentar al lector el tema general discutido en este documento y no limitan el alcance de los conceptos explicados. En las siguientes secciones se describen varios rasgos adicionales y ejemplos con referencia a los dibujos en los que los mismos números indican elementos similares, y las descripciones direccionales se usan para describir las realizaciones ilustrativas, pero, al igual que las realizaciones ilustrativas, no deben usarse para limitar la presente explicación. Los elementos incluidos en las ilustraciones de este documento pueden no estar dibujados a escala.
La FIG. 1 es una vista lateral esquemática de un sistema 100 para enfriar rápidamente y volver a enrollar un rollo 104 de metal caliente según ciertos aspectos de la presente explicación. El rollo 104 de metal caliente comprende una tira 124 metálica a temperaturas elevadas (por ejemplo, temperatura mayor o igual que la temperatura de recristalización de la tira 124 metálica).
El rollo 104 de metal se puede desbobinar con un desbobinador 102. El desbobinador 102 puede desbobinar el rollo 104 de metal caliente en la dirección 106 de desbobinado. Un dispositivo 108 de sujeción sin contacto puede aplicar algo de fuerza para facilitar la retirada controlada de la tira 124 metálica del resto del rollo 104 de metal. Como se representa en la FIG. 1, el dispositivo 108 de sujeción sin contacto es un rollo de sujeción sin contacto que rota en una dirección 110 para aplicar una ligera tensión posterior en la tira 124 metálica.
La tira 124 metálica puede separarse del resto del rollo 104 de metal naturalmente, debido a la gravedad, adoptando una curvatura. La curvatura puede ser monitoreada por un sensor 194, tal como un sensor de distancia y/o una cámara (por ejemplo, siendo detectada la curvatura mediante visión artificial). El sensor 194 puede estar acoplado a un controlador 192. El controlador 192 puede usar las medidas de la curvatura para hacer ajustes al sistema 100, tal como mediante el ajuste de la velocidad de retirada del desenrollador 102. En algunos casos, los ajustes pueden incluir manipular la posición de los cabezales 114, 116 de rociado de una o más del conjunto de zonas 112 de enfriamiento.
En algunos casos, el desenrollador 102 puede incluir un aislamiento que rodea al menos una porción del rollo 104 de metal para retener el calor dentro del rollo 104 de metal. En algunos casos, el desenrollador 102 puede incluir un calentador, como un eje calentado, suficiente para mantener la temperatura de la tira 124 metálica mientras la tira 124 metálica está en el rollo 104 de metal.
La tira 124 metálica desenrollada puede atravesar un conjunto de zonas 112 de enfriamiento rápido. Cada una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido puede comprender un cabezal 114 de rociado superior y un cabezal 116 de rociado inferior. Cada cabezal 114, 116 de rociado puede comprender uno o más puertos a través de los cuales se dirige el agente de enfriamiento hacia la tira metálica. La velocidad del flujo de agente de enfriamiento se puede controlar, tal como a través del controlador 192. La velocidad del flujo de agente de enfriamiento puede ser suficiente para reducir la temperatura de la tira 124 metálica en al menos 100 °C/s o 200 °C/s.
Después de atravesar el conjunto de zonas 112 de enfriamiento rápido, la tira metálica puede pasar por cuchillas 118 de aire que expulsan el exceso de agente de enfriamiento de la parte superior de la tira 124 metálica. En algunos casos, se puede usar una escobilla 122 de goma opcional para eliminar aún más el exceso de agente de enfriamiento. En algunos casos, se puede usar un paño 120 para eliminar el exceso de agente de enfriamiento de la parte inferior de la tira 124 metálica. En algunos casos, el paño 120 es un paño ultracompatible.
Una vez que se ha eliminado el agente de enfriamiento de la tira 124 metálica, la tira 124 metálica puede atravesar una zona 126 de brida. En la zona 126 de brida, la tira 124 metálica puede envolver los rollos 130 de brida superiores y los rollos 132 de brida inferiores para impartir una cantidad deseada de tensión en la tira 124 metálica posterior con respecto a la zona 126 de brida, sin impartir tensión adicional en la tira 124 metálica anterior con respecto a la zona 126 de brida. En algunos casos, se pueden usar dispositivos distintos de los rollos 130, 132 de brida o además de ellos para impartir la tensión necesaria a la tira 124 metálica. En algunos casos, la zona 126 de brida puede comprender una brida de rosca fácil. Como se representa en la FIG. 1, la zona 126 de brida comprende dos brazos 128 de brida, cada uno de los cuales acopla un rollo 130 de brida superior a un rollo 132 de brida inferior. Los brazos 128 de brida están en una posición operativa en la FIG. 1. Para enroscar la tira 124 metálica a través de la zona 126 de brida, los brazos 128 de brida se pueden girar alrededor de los rollos 130 superiores de la brida de modo que los rollos 132 inferiores de la brida se ubiquen por encima de los rollos 130 superiores de la brida. Luego, la tira 124 metálica puede pasar fácilmente entre los rollos 130 de brida superiores y los rollos 132 de brida inferiores (por ejemplo, la tira 124 metálica puede pasar por encima de los rollos 130 de brida superiores y por debajo de los rollos 132 de brida inferiores). Luego, para mover los brazos 128 de brida de regreso a una posición operativa, los brazos 128 de brida se pueden girar nuevamente alrededor de los rollos 130 de brida superiores hasta que los rollos 132 de brida inferiores se acoplen completamente a la tira 124 metálica, tal como se muestra en la FIG. 1.
En algunos casos, la tira 124 metálica puede pasar opcionalmente a través de un lubricador 134 para aplicar lubricante a la tira 124 metálica, tal como para lubricar la tira 124 metálica antes de enrollar la tira 124 metálica.
En algunos casos, la tira 124 metálica puede pasar alrededor de un rollo 136 de desviación. El rollo 136 de desviación puede redirigir la tira 124 metálica para que la enrolladora 134 la enrolle apropiadamente. En algunos casos, el rollo 136 de desviación puede medir la planitud de la tira metálica. En tales casos, el rollo 136 de desviación se puede acoplar al controlador 192 para facilitar el control de información del conjunto de zonas 112 de enfriamiento rápido en función de la planitud medida en el rollo 136 de desviación. El rollo 136 de desviación puede ser un rollo de medición de planitud.
Como se representa en la FIG. 1, la tira 124 metálica, después de enfriarse y después de aplicar tensión, se enrolla en un rollo 140 de metal mediante la enrolladora 138. El rollo 140 de metal es rollo caliente o frío, a una temperatura por debajo de la temperatura de recristalización de la tira 124 metálica. En algún caso, el rollo 140 de metal está a temperatura ambiente. En algunos casos, el rollo 140 de metal (por ejemplo, la tira 124 metálica después del enfriamiento rápido) está a una temperatura adecuada para el laminado en caliente o en frío.
La FIG. 2 es una vista lateral esquemática de un sistema 200 para enfriar rápidamente un rollo 204 de metal caliente para el laminado adicional según ciertos aspectos de la presente explicación. El sistema 200 puede ser similar al sistema 100, aunque con algunos elementos y configuración diferentes. Ciertos aspectos y rasgos del sistema 200 pueden usarse con el sistema 100 cuando sea apropiado, y ciertos aspectos y rasgos del sistema 100 pueden usarse con el sistema 200 cuando sea apropiado. El rollo 204 de metal caliente comprende una tira 224 metálica a temperaturas elevadas (por ejemplo, temperatura mayor o igual que la temperatura de recristalización de la tira 224 metálica).
El rollo 204 de metal se puede desbobinar con un desbobinador 202. El desbobinador 202 puede desbobinar el rollo 204 de metal caliente en la dirección 206 de desbobinado. Un dispositivo 208 de sujeción sin contacto puede aplicar algo de fuerza para facilitar la retirada controlada de la tira 224 metálica del resto del rollo 204 de metal. Como se representa en la FIG. 2, el dispositivo 208 de sujeción sin contacto es un rollo de sujeción sin contacto que rota en una dirección 210 para aplicar una ligera tensión posterior en la tira 224 metálica.
La tira 224 metálica puede separarse del resto del rollo 204 de metal naturalmente, debido a la gravedad, adoptando una curvatura. La curvatura puede ser monitoreada por un sensor, tal como se explica con referencia al sistema 100 de la FIG. 1. Se puede usar un controlador para hacer ajustes al sistema 200, tal como se explica con referencia al sistema 100 de la FIG. 1.
En algunos casos, el desenrollador 202 puede incluir un aislamiento que rodea al menos una porción del rollo 204 de metal para retener el calor dentro del rollo 204 de metal. En algunos casos, el desenrollador 202 puede incluir un calentador, como un eje calentado, suficiente para mantener la temperatura de la tira 224 metálica mientras la tira 224 metálica está en el rollo 204 de metal.
La tira 224 metálica desenrollada puede atravesar un conjunto de precalentadores 246 antes de atravesar un conjunto de zonas 212 de enfriamiento rápido. Como se representa en la FIG. 2, los precalentadores 246 son rotores magnéticos que rotan y generan un campo magnético cambiante a través de la tira 224 metálica suficiente para aumentar la temperatura de la tira 224 metálica hasta una temperatura objetivo. En algunos casos, sin embargo, se pueden usar otros tipos de precalentadores 246, tales como calentadores de llama directa, calentadores infrarrojos, ventiladores de aire caliente u otros calentadores.
Después de calentarse a una temperatura objetivo constante, la tira 224 metálica puede atravesar el conjunto de zonas 212 de enfriamiento rápido. Cada una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido puede comprender un cabezal 214 de rociado superior y un cabezal 216 de rociado inferior. Cada cabezal 214, 216 de rociado puede comprender uno o más puertos a través de los cuales se dirige el agente de enfriamiento hacia la tira metálica. La velocidad de flujo de agente de enfriamiento se puede controlar. La velocidad del flujo de agente de enfriamiento puede ser suficiente para reducir la temperatura de la tira 224 metálica en al menos 100 °C/s o 200 °C/s.
En algunos casos, un módulo 242 de recuperación de vapor se puede colocar junto al conjunto de zonas 212 de enfriamiento para capturar vapor de áreas cercanas a una o más del conjunto de zonas de enfriamiento rápido y redirigir el vapor hacia la tira 224 metálica en una ubicación posterior. Como se representa en la FIG.
2, el módulo 242 de recuperación de vapor comprende conductos configurados para capturar y redirigir el vapor hacia la tira 224 metálica, sin embargo, este no tiene por qué ser siempre el caso. Por ejemplo, en algunos casos, un módulo 242 de recuperación de vapor puede sacar el vapor de la tira 224 metálica, a través de un soplador, y devolverlo a la tira 224 metálica. Sin embargo, en algunos casos, el módulo 242 de recuperación de vapor puede recolectar y/o redirigir el vapor fuera del rollo 204 de metal para ayudar a evitar que se manche la tira 224 metálica que aún está en el rollo 204 de metal.
Después de atravesar el conjunto de zonas 212 de enfriamiento rápido, la tira 224 metálica puede pasar por cuchillas 218 de aire que expulsan el exceso de agente de enfriamiento de la parte superior de la tira 224 metálica. En algunos casos, se puede usar una escobilla 222 de goma opcional para eliminar aún más el exceso de agente de enfriamiento. En algunos casos, se puede usar un paño 220 para eliminar el exceso de agente de enfriamiento de la parte inferior de la tira 224 metálica. En algunos casos, el paño 220 puede ser un paño ultracompatible.
Una vez que se ha eliminado el agente de enfriamiento de la tira 224 metálica, la tira 224 metálica puede atravesar una zona 226 de brida. En la zona 226 de brida, la tira 224 metálica puede envolver los rollos 230 de brida exteriores y los rollos 232 de brida interiores para impartir una cantidad deseada de tensión en la tira 224 metálica posterior con respecto a la zona 226 de brida, sin impartir tensión adicional en la tira 224 metálica anterior con respecto a la zona 226 de brida. En algunos casos, se pueden usar dispositivos distintos de los rollos 230, 232 de brida o además de ellos para impartir la tensión necesaria a la tira 224 metálica. Como se representa en la FIG. 2, los rollos 230, 232 de brida están en una posición operativa. Para enroscar fácilmente la zona 226 de la brida, el rollo 232 de brida interior se puede levantar y la tira 224 metálica se puede pasar por encima de los rollos 230 de brida exteriores y por debajo del rollo 232 de brida interior. Luego, el rollo 232 de brida interior se puede mover hacia abajo hasta la posición que se ve en la FIG. 2 para vincular la tira 224 metálica y entrar en la posición operativa.
En algunos casos, la tira 224 metálica puede pasar opcionalmente a través de un lubricador 234 para aplicar lubricante a la tira 224 metálica, tal como para lubricar la tira 224 metálica antes de laminar la tira 224 metálica.
En algunos casos, la tira 224 metálica se puede dirigir al equipo posterior, como una pila 224 de rollos de un laminador. El equipo posterior puede ser cualquier equipo posterior adecuado, tal como un equipo posterior que requiera una cantidad de contratensión que sea mayor que el límite elástico de la tira 224 metálica a las temperaturas del rollo 204 caliente, o un equipo posterior que requiera que la tira 224 metálica esté a una temperatura inferior a la del rollo 204 caliente. Así, el sistema 200 puede permitir que un rollo 204 caliente se alimente a un equipo posterior que antes no se podía usar con rollos 204 calientes.
Como se representa en la FIG. 2, la tira 224 metálica que entra al equipo posterior está a una temperatura cálida o fría, tal como una temperatura por debajo de la temperatura de recristalización de la tira 224 metálica. En algún caso, el rollo 240 de metal está a temperatura ambiente. En algunos casos, la tira 224 metálica que entra al equipo posterior está a una temperatura adecuada para el laminado en frío o en caliente.
La FIG. 3 es un diagrama de bloques esquemático de una línea 300 de enfriamiento rápido según ciertos aspectos de la presente explicación. La línea 300 de enfriamiento rápido puede ser los sistemas 100, 200 de las FIG. 1, 2. La tira 324 metálica se mueve hacia la parte posterior a través de la línea 300 de enfriamiento rápido, de izquierda a derecha, como se muestra en la FIG. 3.
Un desenrollador 302 puede aceptar un rollo de metal caliente (por ejemplo, un rollo de metal a la temperatura de recristalización o superior) y desenrollar la tira 324 metálica del rollo caliente con baja tensión. El desenrollador 302 puede depender de la gravedad para retirar la tira 324 metálica. En algunos casos, el desenrollador 302 puede incluir un dispositivo 308 de sujeción sin contacto adecuado para aplicar fuerza al rollo de metal para facilitar la retirada de la tira 324 metálica.
Un calentador 346 opcional sin contacto se puede colocar detrás del desenrollador 302. El calentador 346 sin contacto (por ejemplo, un precalentador, como el precalentador 246 de la FIG. 2) puede ser cualquier dispositivo adecuado para calentar la tira 324 metálica antes del enfriamiento rápido, tal como un calentador de rotor magnético. Un calentador de rotor magnético puede comprender un conjunto de imanes permanentes dispuestos en un rotor que, cuando gira, puede impartir un aumento de temperatura en una tira metálica adyacente.
Un conjunto de zonas 312 de enfriamiento rápido se puede colocar detrás del desenrollador 302 y el calentador 346 sin contacto opcional. Cada zona de enfriamiento rápido puede comprender uno o más cabezales de rociado colocados para dispensar agente de enfriamiento en la tira 324 metálica. En algunos casos, se puede colocar un módulo 342 opcional de recuperación de vapor para recolectar vapor de una o más del conjunto de zonas de enfriamiento rápido y redirigir el vapor hacia la tira 324 metálica para facilitar el enfriamiento de la tira 324 metálica, especialmente cuando la temperatura de la tira 324 metálica está en el punto de Leidenfrost o por debajo de este.
Una zona 318 de eliminación de agente de enfriamiento se puede colocar detrás del conjunto de zonas de enfriamiento rápido. La zona 318 de eliminación de agente de enfriamiento rápido puede comprender cualquier equipo adecuado para eliminar agente de enfriamiento rápido de la tira 324 metálica. En algunos casos, la zona 318 de eliminación de agente de enfriamiento rápido puede comprender una o más cuchillas de aire. En algunos casos, la zona 318 de eliminación de agente de enfriamiento rápido puede comprender una o más escobillas de goma. En algunos casos, la zona 318 de eliminación de agente de enfriamiento rápido puede comprender uno o más paños (por ejemplo, paños ultracompatibles).
Se puede colocar una zona 326 de brida detrás de la zona 318 de eliminación de agente de enfriamiento rápido. La zona 326 de brida puede comprender un conjunto de rollos de brida alrededor de los cuales la tira 324 metálica puede envolverse parcialmente para conseguir una tensión posterior en la tira 324 metálica (por ejemplo, una tensión posterior de la zona 326 de brida). En algunos casos, la zona 326 de brida puede comprender rollos de bridas fáciles de enroscar.
En algunos casos, se puede colocar un lubricador 334 opcional detrás de la zona 326 de brida para impartir lubricación en la tira metálica antes de llegar al equipo 338 posterior.
La tira 324 metálica puede llegar al equipo 338 posterior para un procesamiento o almacenamiento adicional. En algunos casos, el equipo 338 posterior puede comprender una enrolladora. En algunos casos, el equipo 338 posterior puede comprender otros equipos, como trenes de laminación en frío o en caliente. Para cuando la tira 324 metálica llegue al equipo 338 posterior, la tira metálica se habrá enfriado a una temperatura por debajo del punto de recristalización y se le impartirá tensión (por ejemplo, más tensión que la adecuada para el rollo caliente en el desenrollador 302).
La FIG. 4 es un diagrama 400 de bloques esquemático combinado con un gráfico 401 de temperatura que representa las temperaturas relativas de una tira 424 metálica que atraviesa una línea de enfriamiento rápido según ciertos aspectos de la presente explicación. La tira 424 metálica se mueve hacia atrás a través de la línea de enfriamiento rápido, de izquierda a derecha, como se muestra en la FIG. 4. El diagrama 400 de bloques puede ser un diagrama de la línea 300 de enfriamiento rápido de la FIG. 3. El gráfico 401 de temperatura es un gráfico relativo solo con fines ilustrativos y no está a escala. El diagrama 400 de bloques y el gráfico 401 de temperatura están alineados verticalmente para representar las temperaturas relativas aproximadas de la tira 424 metálica a medida que atraviesa los diversos componentes de la línea de enfriamiento rápido representada en el diagrama 400 de bloques.
En el desenrollador 402, la tira 424 metálica puede tener una temperatura que se considera caliente, como una temperatura mayor o igual que la temperatura 457 de recristalización de la tira 424 metálica. En algunos casos, el desenrollador 402 puede recibir un rollo caliente a varias temperaturas 450 iniciales. En algunos casos, el calentamiento y/o el aislamiento integrados en el desenrollador 402 pueden ayudar a mantener la temperatura 450 inicial de la tira 424 metálica.
En algunos casos, un calentador 446 opcional sin contacto puede impartir calentamiento adicional diseñado para elevar la temperatura de la tira 424 metálica a una temperatura 456 objetivo, a pesar de la temperatura 450 inicial del rollo caliente. En algunos casos, el dispositivo 408 de sujeción sin contacto puede impartir cierta cantidad de calor a la tira 424 metálica, aunque ese no tiene por qué ser el caso.
Dentro del conjunto de zonas 412 de enfriamiento rápido, se puede usar un número de zonas de enfriamiento rápido para enfriar rápidamente la tira 424 metálica. Como se representa en la FIG. 4, se muestran cuatro zonas 458, 460, 462, 464 de enfriamiento rápido, aunque se puede usar cualquier cantidad de zonas. En algunos casos, cuando se usa un módulo 442 de recuperación de vapor opcional, el módulo 442 de recuperación de vapor puede recolectar vapor de la o las zonas de enfriamiento rápido anteriores, como la primera zona 458 de enfriamiento rápido y la segunda zona 460 de enfriamiento rápido, y redirigir el vapor y/o el aire húmedo hacia la tira 424 metálica en un lugar posterior a donde se recogió el vapor. En algunos casos, el módulo 442 de recuperación de vapor puede redirigir el vapor hacia la tira 424 metálica antes, durante o después de las zonas de enfriamiento rápido posteriores (por ejemplo, tercera zona 462 de enfriamiento rápido y cuarta zona 464 de enfriamiento rápido). En algunos casos, el módulo 442 de recuperación de vapor puede redirigir el vapor hacia la tira 424 metálica en una ubicación 468 donde la tira 424 metálica está a punto de caer, está actualmente cayendo, o ya ha caído por debajo del punto 470 de Leidenfrost.
Después del conjunto de zonas 412 de enfriamiento rápido, la temperatura de la tira 424 metálica puede ser cálida o fría. La temperatura de la tira 424 metálica puede no cambiar significativamente después del conjunto de zonas 412 de enfriamiento rápido, como cuando atraviesa la zona 418 de eliminación de agente de enfriamiento, la zona 426 de brida, el lubricador 434 opcional o el equipo 438 posterior; aunque en algunos casos la temperatura de la tira 424 metálica puede acercarse lentamente a la temperatura ambiente. En algunos casos, la temperatura de la tira 424 metálica después del conjunto de zonas 412 de enfriamiento rápido se puede conocer como una temperatura 472 de enfriamiento.
La FIG. 5 es una vista lateral esquemática de un módulo 542 de recuperación de vapor en una línea 500 de enfriamiento rápido según ciertos aspectos de la presente explicación. La FIG. 5 representa una porción de una línea 500 de enfriamiento rápido ubicada entre un desenrollador y una zona de brida. La línea 500 de enfriamiento rápido puede ser la línea 300 de enfriamiento rápido de la FIG. 3.
A medida que la tira 524 metálica pasa de izquierda a derecha en dirección descendente, la tira metálica puede atravesar varias zonas 558, 560, 562, 564, 566 de enfriamiento rápido. Cada zona de enfriamiento rápido puede comprender cabezales 514 de rociado que dispensan agente 574 de enfriamiento sobre la tira 524 metálica. El calor del extracto de agente de enfriamiento de la tira 524 metálica, especialmente cerca de las primeras una, dos o varias zonas de enfriamiento rápido (por ejemplo, las zonas 558, 560, 562 de enfriamiento rápido) generará una cantidad sustancial de vapor 576.
Se puede colocar un módulo 542 de recuperación de vapor para capturar el vapor 576 y redirigir el vapor 576 de vuelta a la tira 524 metálica. En algunos casos, el módulo 542 de recuperación de vapor puede comprender una campana 578 para recolectar el vapor y conductos 580 para redirigir el vapor hacia la tira 524 metálica. En algunos casos, el módulo 542 de recuperación de vapor puede comprender un soplador 582 opcional que facilita el movimiento del vapor 576 hacia la tira 524 metálica (por ejemplo, hacia el extremo del conducto 580 opuesto a la campana 578).
Como se representa en la FIG. 5, el módulo 542 de recuperación de vapor redirige el vapor 576 de vuelta a la tira 524 metálica en una ubicación posterior a las tres primeras zonas 558, 560, 562 de enfriamiento rápido y anterior a las dos últimas zonas 564, 566 de enfriamiento rápido, aunque esto no siempre tiene por qué ser el caso. En cambio, el módulo 542 de recuperación de vapor puede redirigir el vapor 576 a la tira 524 metálica en cualquier ubicación adecuada, incluso anterior o posterior con respecto a la ubicación donde se recoge el vapor 576. Sin embargo, se ha determinado que redirigir el vapor 576 a la tira 524 metálica adyacente a una ubicación 568, en ella y/o inmediatamente después de ella, donde la temperatura de la tira 524 metálica está en el punto de Leidenfrost o por debajo de este, puede ser especialmente útil.
También hay representado en la FIG. 5 un conjunto 518 de cuchillas de aire colocadas encima de la tira 524 metálica para dirigir el aire 584 sobre la superficie de la tira 524 metálica para eliminar el agente de enfriamiento de la tira 524 metálica.
La FIG. 6 es una vista superior esquemática de un rollo 608 de sujeción sin contacto que comprende un rotor 690 magnético según ciertos aspectos de la presente explicación. En algunos casos, el rollo 608 de sujeción sin contacto puede ser un rotor 690 magnético. Si bien se puede usar cualquier rotor magnético adecuado, se ha determinado que un rotor 690 magnético con un patrón de cheurón de polos magnéticos puede ser especialmente adecuado para impartir una tensión constante (por ejemplo, sin fluctuaciones) en la tira metálica, minimizando así el riesgo de dañar el frágil rollo caliente.
El patrón de cheurón representado en la FIG. 6 muestra polos 686 norte y polos 688 sur alternos distribuidos a lo ancho del rotor 690 magnético y en su circunferencia. En algunos casos, el patrón de cheurón está configurado de tal manera que para todos los puntos a lo largo de la rotación del rotor 690 magnético, el rotor 690 magnético siempre presentará la misma cantidad de flujo magnético o más o menos la misma que la tira metálica. El patrón de cheurón puede variar en superposición, hueco, ángulo de ataque y otras características. En algunos casos, el rotor 690 magnético está configurado para rotar en la dirección del patrón de cheurón (por ejemplo, desde la parte superior de la página hasta la parte inferior de la página, como se muestra en la FIG. 6), aunque ese no siempre tiene por qué ser el caso. En algunos casos, se usan otros tipos de patrones para conseguir una tensión constante en la tira metálica.
La FIG. 7 es un diagrama de flujo que representa un proceso 700 para enfriar rápidamente un rollo de metal caliente según ciertos aspectos de la presente explicación. En algunos casos, el proceso 700 puede usar los sistemas 100, 200 de las FIG. 1, 2 o la línea 300 de enfriamiento rápido de la FIG. 3.
En el bloque 702, se desbobina el rollo de metal caliente. El desbobinado del rollo de metal caliente se realiza mediante un desbobinador de baja tensión. En algunos casos, desbobinar el rollo de metal caliente comprende además aplicar una fuerza de sujeción sin contacto al rollo de metal a través de un dispositivo de sujeción sin contacto. En algunos casos, desbobinar el rollo de metal caliente comprende permitir que la tira metálica se retire del rollo de metal mediante el uso de la gravedad.
En el bloque 706 opcional, la tira metálica puede calentarse (por ejemplo, precalentarse) a una temperatura objetivo. En algunos casos, si el rollo de metal caliente ya está a la temperatura objetivo, no es necesario precalentar.
En el bloque 708, la tira metálica puede enfriarse rápidamente. El enfriamiento rápido puede comprender bajar la temperatura de la tira metálica a una velocidad de 100 °C/s o 200 °C/s o al menos 100 °C/s o 200 °C/s. El enfriamiento rápido puede involucrar dispensar agente de enfriamiento a la tira metálica usando uno o más cabezales de rociado. En algunos casos, el enfriamiento rápido de la tira metálica en el bloque 708 puede incluir además uno o más de los bloques 710, 712, 714 opcionales. En el bloque 710, se puede recoger el vapor de una o más zonas de enfriamiento rápido. En el bloque 712, la tira metálica se puede enfriar rápidamente hasta una temperatura por debajo del punto de Leidenfrost. En el bloque 714, el vapor recogido del bloque 710 se puede redirigir a la tira metálica. En algunos casos, el bloque 714 puede ocurrir sin que ocurra primero el bloque 712. Sin embargo, en algunos casos, el bloque 714 ocurre solo después de que la tira metálica haya alcanzado una temperatura por debajo del punto de Leidenfrost en el bloque 712.
En algunos casos, enfriar rápidamente la tira metálica en el bloque 708 puede comprender recibir información de planitud (por ejemplo, de un dispositivo de medición de planitud posterior, tal como un rollo de desviación) y ajustar la dispensación de agente de enfriamiento desde los cabezales de rociado para conseguir la planitud deseada.
En el bloque 716, se elimina el agente de enfriamiento de la tira metálica. En algunos casos, la eliminación del agente de enfriamiento de la tira metálica puede comprender el uso de cualquier combinación de cuchillas de aire, escobillas de goma, paños (por ejemplo, paños ultracompatibles) u otros dispositivos de eliminación de agente de enfriamiento.
En el bloque 718, se aplica tensión a la tira metálica. La tensión aplicada a la tira metálica en el bloque 718 puede ser una tensión posterior, de modo que la tensión no suba a través del rollo caliente en la desenrolladora, sino que se traslada al equipo posterior. Aplicar tensión en el bloque 718 puede comprender pasar la tira metálica a través de rollos de brida de una zona de brida para impartir tensión a la tira metálica.
En el bloque 720 opcional, la lubricación se puede aplicar opcionalmente a la tira metálica.
La tira metálica puede avanzar en dirección descendente hasta cualquier equipo posterior adecuado. En algunos casos, el equipo posterior puede ser una enrolladora, en cuyo caso la tira metálica puede enrollarse en el bloque 722. El rollo de metal resultante será un rollo de metal caliente o un rollo de metal frío. En algunos casos, se pueden usar otros equipos posteriores, en cuyo caso la tira metálica puede someterse a otro procesamiento posterior, como laminación en caliente o laminación en frío.
La descripción anterior de las realizaciones, incluidas las realizaciones ilustradas, se ha presentado solo con fines ilustrativos y descriptivos, y no es exhaustiva ni limita las formas precisas explicadas. Numerosas modificaciones, adaptaciones y usos de estas serán evidentes para los expertos en la técnica.
A continuación, se proporciona una colección de ejemplos de realizaciones, que incluyen al menos algunos enumerados explícitamente como “ilustraciones” que proporcionan una descripción adicional de una variedad de ejemplos de realizaciones según los conceptos descritos en este documento. Estas ilustraciones no son mutuamente excluyentes, exhaustivas o restrictivas; y la explicación no se limita a estas ilustraciones de ejemplo, sino que abarca todas las posibles modificaciones y variaciones dentro del alcance de las reivindicaciones emitidas.
La ilustración 1 es un sistema que comprende: una unidad de desbobinado de baja tensión para recibir y desbobinar un rollo de metal de tira metálica; un dispositivo de sujeción sin contacto colocado junto a la unidad de desbobinado de baja tensión para proporcionar fuerza sobre la tira metálica hacia el centro del rollo de metal durante el desbobinado del rollo de metal; un conjunto de zonas de enfriamiento rápido para enfriar la tira metálica, en donde el conjunto de zonas de enfriamiento rápido proporciona suficiente agente de enfriamiento para reducir una temperatura de la tira metálica a una velocidad de al menos 100 °C por segundo; una unidad de eliminación de agente de enfriamiento situada en la parte posterior con respecto al conjunto de zonas de enfriamiento rápido; y una unidad de brida situada en la parte posterior con respecto a la unidad de eliminación de agente de enfriamiento para aumentar la tensión en la tira metálica.
La ilustración 2 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde la unidad de desbobinado de baja tensión comprende un aislamiento dispuesto para retener el calor dentro de las partes enrolladas del rollo de metal.
La ilustración 3 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde la unidad de desbobinado de baja tensión comprende una fuente de calor para proporcionar calor a las porciones enrolladas del rollo de metal, en donde la fuente de calor está acoplada a un controlador para mantener el rollo de metal en un umbral de temperatura o por encima de este.
La ilustración 4 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde el dispositivo de sujeción sin contacto comprende uno o más imanes para generar un campo magnético variable a través de la tira metálica.
La ilustración 5 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde el campo magnético cambiante está configurado para distribuir la fuerza a lo largo del tiempo a lo ancho de la tira metálica.
La ilustración 6 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde el dispositivo de sujeción sin contacto comprende una boquilla para soplar aire caliente contra la tira metálica.
La ilustración 7 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende además una unidad de medición de planitud posicionada para medir la planitud de la tira metálica; y un controlador acoplado a la unidad de medición de planitud y al conjunto de zonas de enfriamiento rápido para ajustar el suministro del agente de enfriamiento en base a la planitud medida de la tira metálica.
La ilustración 8 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende además un sistema de estabilización situado antes del conjunto de zonas de enfriamiento rápido para introducir una onda en la tira metálica.
La ilustración 9 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde la tira metálica permanece apoyada sin contacto mecánico entre el rollo de metal y la unidad de eliminación de agente de enfriamiento.
La ilustración 10 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde el conjunto de zonas de enfriamiento rápido comprende un módulo de recuperación de vapor para redirigir el aire húmedo desde al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido hacia la tira metálica en una ubicación posterior con respecto a al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido.
La ilustración 11 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde la ubicación posterior con respecto a al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido es una ubicación donde la temperatura de la tira metálica está en un punto de Leidenfrost o por debajo de este.
La ilustración 12 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende además: una unidad de calentamiento previo al enfriamiento rápido situada en la parte posterior con respecto a la unidad de desbobinado de baja tensión; y un controlador acoplado a la unidad de calentamiento previo al enfriamiento rápido para calentar la tira metálica a una temperatura objetivo antes de que la tira metálica entre al conjunto de zonas de enfriamiento rápido.
La ilustración 13 es el sistema de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde se coloca el dispositivo de sujeción sin contacto para proporcionar la fuerza sobre la tira metálica en un sitio o adyacente a un sitio donde la tira metálica se separa del rollo de metal debido a la gravedad.
La ilustración 14 es un método que comprende: desbobinar un rollo de metal caliente usando un desbobinador de baja tensión, en donde desbobinar el rollo de metal caliente comprende aplicar una fuerza de sujeción sin contacto al rollo de metal caliente y permitir que la tira metálica del rollo de metal caliente se separe del rollo de metal; enfriar rápidamente la tira metálica en un conjunto de zonas de enfriamiento rápido, en donde enfriar rápidamente la tira metálica comprende aplicar agente de enfriamiento a la tira metálica para reducir una temperatura de la tira metálica a una velocidad de al menos 100 °C por segundo; eliminar el agente de enfriamiento de la tira metálica; y aplicar tensión posterior a la tira metálica.
La ilustración 15 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende además mantener una temperatura inicial del rollo de metal caliente en la desbobinadora de baja tensión.
La ilustración 16 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende además precalentar la tira metálica inmediatamente antes de enfriar rápidamente la tira metálica.
La ilustración 17 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde aplicar la fuerza de sujeción sin contacto comprende generar un campo magnético variable a través de la tira metálica.
La ilustración 18 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde aplicar la fuerza de sujeción sin contacto comprende soplar aire caliente contra la tira metálica.
La ilustración 19 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende, además: medir la planitud de la tira metálica; y ajustar el suministro del agente de enfriamiento en base a la planitud medida.
La ilustración 20 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende además inducir una onda en la tira metálica sin hacer contacto con la tira metálica.
La ilustración 21 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones que comprende, además: capturar vapor de al menos una de las zonas de enfriamiento rápido; y redirigir el vapor capturado hacia la tira metálica.
La ilustración 22 es el método de cualquier ilustración anterior o posterior o combinación de ilustraciones, en donde redirigir el vapor capturado comprende redirigir el vapor capturado hacia la tira metálica en un lugar donde la temperatura de la tira metálica es menor o igual que el punto de Leidenfrost.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema que comprende:
una unidad de desbobinado de baja tensión para recibir y desbobinar un rollo de metal de tira metálica;
un dispositivo de sujeción sin contacto colocado junto a la unidad de desbobinado de baja tensión para proporcionar fuerza sobre la tira metálica hacia el centro del rollo de metal durante el desbobinado del rollo de metal;
un conjunto de zonas de enfriamiento rápido para enfriar la tira metálica, en donde el conjunto de zonas de enfriamiento rápido proporciona suficiente agente de enfriamiento para reducir la temperatura de la tira metálica a una velocidad de al menos 30 °C por segundo;
una unidad de eliminación de agente de enfriamiento situada detrás del conjunto de zonas de enfriamiento rápido; y
una unidad de brida colocada detrás de la unidad de eliminación de agente de enfriamiento para aumentar la tensión en la tira metálica.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la unidad de desbobinado de baja tensión comprende un aislamiento dispuesto para retener el calor dentro de las porciones enrolladas del rollo de metal y/o una fuente de calor para proporcionar calor a porciones enrolladas del rollo de metal, en donde la fuente de calor está acoplada a un controlador para mantener el rollo de metal a una temperatura umbral o por encima de esta.
3. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo de sujeción sin contacto comprende uno o más imanes para generar un campo magnético cambiante a través de la tira metálica, en donde el campo magnético cambiante está configurado preferiblemente para distribuir la fuerza a lo largo del tiempo por el ancho de la tira metálica.
4. El sistema de la reivindicación 1 a 3, en donde el dispositivo de sujeción sin contacto comprende una boquilla para soplar aire calentado contra la tira metálica.
5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende, además:
una unidad de medición de planitud posicionada para medir la planitud de la tira metálica; y
un controlador acoplado a la unidad de medición de planitud y al conjunto de zonas de enfriamiento rápido para ajustar el suministro del agente de enfriamiento en base a la planitud medida de la tira metálica.
6. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además un sistema de estabilización situado en la parte anterior con respecto al conjunto de zonas de enfriamiento rápido para introducir una onda en la tira metálica y/o en donde la tira metálica permanece apoyada sin contacto mecánico entre el rollo de metal y la unidad de eliminación de agente de enfriamiento.
7. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el conjunto de zonas de enfriamiento rápido comprende un módulo de recuperación de vapor para redirigir el aire húmedo desde al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido hacia la tira metálica en una ubicación posterior con respecto a al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido y/o en donde la ubicación posterior con respecto a al menos una del conjunto de zonas de enfriamiento rápido es una ubicación donde la temperatura de la tira metálica está en el punto de Leidenfrost o por debajo de este.
8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende, además:
una unidad de calentamiento previo al enfriamiento rápido situada detrás de la unidad de desbobinado de baja tensión; y
un controlador acoplado a la unidad de calentamiento previo al enfriamiento rápido para calentar la tira metálica a una temperatura objetivo antes de que la tira metálica entre al conjunto de zonas de enfriamiento rápido.
9. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde se coloca el dispositivo de sujeción sin contacto para proporcionar la fuerza sobre la tira metálica en un sitio o adyacente a un sitio donde la tira metálica se separa del rollo de metal debido a la gravedad.
10. Un método que comprende:
desbobinar un rollo de metal caliente usando un desbobinador de baja tensión, en donde desbobinar el rollo de metal caliente comprende aplicar una fuerza de sujeción sin contacto al rollo de metal caliente y permitir que la tira metálica del rollo de metal caliente se separe del rollo de metal;
enfriar rápidamente la tira metálica en un conjunto de zonas de enfriamiento rápido, en donde enfriar rápidamente la tira metálica comprende aplicar agente de enfriamiento a la tira metálica para reducir la temperatura de la tira metálica a una velocidad de al menos 100 °C por segundo;
eliminar el agente de enfriamiento de la tira metálica; y
aplicar tensión posterior a la tira metálica.
11. El método de la reivindicación 10 que comprende además mantener una temperatura inicial del rollo de metal caliente en el desbobinador de baja tensión y/o precalentar la tira metálica inmediatamente antes de enfriar rápidamente la tira metálica.
12. El método de la reivindicación 10 u 11, en donde aplicar la fuerza de sujeción sin contacto comprende generar un campo magnético cambiante a través de la tira metálica y/o soplar aire caliente contra la tira metálica.
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende, además:
medir la planitud de la tira metálica; y
ajustar el suministro del agente de enfriamiento en base a la planitud medida.
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende además inducir una onda en la tira metálica sin hacer contacto con la tira metálica.
15. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, que comprende, además:
capturar vapor de al menos una de las zonas de enfriamiento rápido; y
redirigir el vapor capturado hacia la tira metálica,
en donde redirigir el vapor capturado comprende preferiblemente redirigir el vapor capturado hacia la tira metálica en un sitio donde una temperatura de la tira metálica es menor o igual que un punto de Leidenfrost.
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