IT202100005663A1

IT202100005663A1 - Procedimento ed impianto per la produzione di prodotti laminati piani

Info

Publication number: IT202100005663A1
Application number: IT102021000005663A
Authority: IT
Inventors: Gianpietro Benedetti; Paolo Bobig; Matteo Remy Bulfone
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2022-09-10
Also published as: CA3209564A1; WO2022190149A1; JP2024514753A; US20220288659A1; EP4056293A1; KR20230156743A; CN115069774A; US20240058853A1; BR112023017924A2

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

?PROCEDIMENTO ED IMPIANTO PER LA PRODUZIONE DI PRODOTTI LAMINATI PIANI?

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un procedimento per la produzione di prodotti laminati piani, quali nastri, ed al relativo impianto di produzione. In particolare, il trovato si riferisce ad un procedimento e ad un impianto per ottenere nastri aventi un profilo trasversale finale con bombatura multipla e con caratteristiche geometriche ottimali in termini di profilo e planarit? del nastro anche nel caso di successiva suddivisione del nastro in porzioni longitudinali.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti gli impianti di laminazione comprendenti un treno di laminazione multi-gabbia, normalmente suddiviso in prime gabbie di sbozzatura e seconde gabbie di finitura. Tra la sbozzatura e la finitura pu? essere presente un sistema di ripristino della temperatura.

Il treno di laminazione pu? o meno essere disposto in linea ad una macchina di colata continua che produce bramme sottili, cosiddetta ?thin slab caster?. Tali impianti possono essere progettati e configurati per un processo di laminazione sostanzialmente continuo, cosiddetto ?endless?, in cui il prodotto colato viene laminato in un treno di che ? posto a valle macchina di colata continua con la quale ? in presa diretta.

Il processo pu? peraltro essere di tipo semi-endless, in cui si prevede il taglio della bramma colata per formare una pluralit? di coils, oppure di tipo coil to coil in cui si prevede la produzione di un coil alla volta per ogni taglio della bramma eseguito.

E noto che i nastri ottenuti in impianti di questo tipo presentano normalmente una larghezza che pu? variare da 600 mm a 2500 mm in funzione della destinazione d?uso del materiale laminato.

Tuttavia, per soddisfare le esigenze di mercato, esiste spesso la necessit? di dover produrre formati di coils di larghezza pi? stretta rispetto alla tavola dei cilindri di laminazione, con conseguente riduzione della produttivit? dell? impianto.

Volendo ottenere, ad esempio, su un impianto di laminazione capace di produrre nastri con larghezza massima fino a 2000 mm, una larghezza di nastro di 800 o 1000 mm, se si utilizzasse una bramma di larghezza 800 o 1000 mm, la produttivit? dell?impianto sarebbe sostanzialmente dimezzata, e questo ? un inconveniente che si vuole evitare.

? noto, pertanto, ad esempio dal JPS 58-68405, o dal JP 57-175003, lavorare un nastro di larghezza standard, ad esempio 1600 mm, e poi tagliarlo in senso longitudinale, in uno spazio intergabbia lungo il treno di laminazione, per ottenere due semi-nastri, di larghezza ad esempio 800 mm, che poi vengono avvolti su rispettivi coils.

Tale soluzione, sia pur efficace in termini di mantenimento della produttivit?, presenta alcuni inconvenienti. Il primo inconveniente riguarda la bombatura o crown dei due semi-nastri. Nel prosieguo si useranno i termini ?bombatura? o ?crown? con il medesimo significato, qui di seguito spiegato. La qualit? dimensionale del prodotto in uscita al processo di laminazione a caldo ha come punto focale il controllo della distribuzione di spessore lungo la larghezza del nastro laminato. La geometria dello spessore lungo la larghezza del laminato prende il nome di profilo. Il parametro principale che viene analizzato per valutare il profilo del laminato ? il crown. Il crown rappresenta la differenza tra lo spessore al centro e la media dello spessore ai bordi di un laminato.

In genere si preferisce ottenere un laminato pi? spesso al centro che ai bordi pertanto, visto in sezione, assume una forma lenticolare simmetrica rispetto alla mezzeria, come illustrato in figura 2a.

E molto importante realizzare un profilo accurato durante la laminazione a caldo poich? tale profilo non pu? essere modificato nei processi a valle, in quanto eventuali modifiche provocherebbero difetti di planarit? nonch? difficolt? nell?esecuzione delle successive fasi del ciclo produttivo.

Si definisce invece planarit? di un laminato la capacit? dello stesso di aderire ad un piano teorico, e di conseguenza la non planarit? ? la differenza tra il piano teorico ed il laminato.

Durante la laminazione viene impartito al nastro un determinato crown sull? intera larghezza dai cilindri di laminazione, ma se un nastro cos? conformato viene successivamente diviso a met?, ciascun semi-nastro non ha pi? un crown simmetrico, come risulta evidente in figura 2b: infatti il profilo dei semi-nastri presenta una forma trapezia (wedge) con uno spessore ai bordi diverso sui due lati.

Tale profilo asimmetrico, per?, mal si presta per successive lavorazioni dei suddetti semi-nastri, rendendo instabile il loro trattamento a valle, con possibili sbandamenti e difficolt? di avvolgimento. Pertanto, per avere due semi-nastri finiti, ciascuno con il proprio profilo regolare, il JP?405 prevede di effettuare un ulteriore passo di laminazione in una ulteriore gabbia in modo da recuperare la simmetria del profilo mediante rastrematura dei bordi tagliati.

Inoltre, nel JP?405 ? problematico effettuare il taglio longitudinale in uno spazio intergabbia e ancora di pi? controllare i due semi-nastri, soprattutto quando si trattano spessori sottili, a causa delle elevate velocit? in gioco.

La soluzione del JP?405 non permette di fatto un controllo del crown dei due semi-nastri in quanto nell?unica gabbia di laminazione il profilo dei semi-nastri viene riportato quasi-simmetrico semplicemente per schiacciamento hertziano ai bordi.

Si capisce quindi che nel caso in cui il nastro laminato debba essere successivamente diviso longitudinalmente in due semi-nastri prima, oppure durante, o ancora dopo l?avvolgimento, nello stato della tecnica non sono disponibili soluzioni per un controllo preciso del crown.

Va notato, in questo contesto, che le esigenze del mercato dei prodotti piani, e in particolare dei nastri laminati a caldo, negli ultimi anni sono diventate sempre pi? stringenti, sia sotto l?aspetto della qualit? metallurgica che sotto quello della qualit? dimensionale.

Inoltre, i costruttori di impianti e i produttori di acciaio sono alla continua ricerca della riduzione dei costi di trasformazione mantenendo, se non migliorando, le caratteristiche meccaniche e di successiva lavorabilit? del prodotto laminato a caldo.

I seguenti aspetti sono correlati all?importanza della qualit? dimensionale del nastro laminato a caldo:

la progressiva sostituzione, nella realizzazione di alcuni prodotti, dei nastri laminati a freddo con nastri laminati a caldo;

la semplificazione del processo produttivo di trasformazione del nastro laminato a caldo in prodotto finito;

il miglioramento delle caratteristiche geometriche in termini di spessore, profilo e planarit?. Infatti, migliori condizioni geometriche rendono i processi a valle pi? affidabili e automatizzabili, oltre a migliorare la qualit? del prodotto finale.

I sopraelencati punti portano alla richiesta di caratteristiche geometriche ?estreme? come ad esempio:

? crown target del nastro che pu?, in funzione del tipo di prodotto, variare da 70 pm a 10 ?m. Il crown, per alcuni prodotti (in particolar modo per gli spessori sottili e ultrasottili) deve essere contenuto entro l 1.0 - 1.2 % dello spessore nominale del nastro. In altre parole, per un nastro di spessore 1,0 mm ? richiesto un crown di 10 ?m;

? planarit? del nastro al di sotto di 12 e 30 I-Units, in funzione di spessore e larghezza nastro;

? riduzione della caduta di spessore ai bordi (edge drop) del nastro.

Pertanto, in un processo produttivo che fornisca nastri laminati a caldo di spessori sottili e ultrasottili, sia in endless o semi-endless che in coil-to-coil, ? necessario che le gabbie di laminazione abbiamo un?adeguata capacit? di controllo del profilo e planarit? del nastro per l?intero mix produttivo.

? quindi noto l?utilizzo di cilindri di lavoro aventi forma sagomata, ovvero con il contorno o profilo che viene descritto da una funzione matematica in modo che, tramite spostamento assiale (shifting) in senso contrapposto dei cilindri, la forma del gap di laminazione possa essere variata.

Per quanto riguarda il crown, vi ? anche da considerare che il riscaldamento dei cilindri di laminazione ? uno dei problemi base da affrontare nella laminazione sia a caldo che a freddo. Il contatto diretto del nastro in laminazione con i cilindri di lavoro determina un flusso termico, con trasferimento di calore ai cilindri stessi, e conseguente loro riscaldo; ci? comporta variazioni sia delle dimensioni (diametro) che del profilo dei cilindri stessi.

Allo scopo di limitare detto riscaldamento a valori compatibili con le caratteristiche del materiale costituente i cilindri, e tali da permettere di contenere entro valori accettabili il deterioramento progressivo della superficie dei cilindri, ? indispensabile utilizzare sistemi di raffreddamento.

La soluzione che generalmente viene utilizzata nella laminazione a caldo consiste nel raffreddare, con una serie di ugelli installati su alcune rampe, i cilindri di lavoro dall' esterno. In una gabbia di laminazione convenzionale, di tipo quarto, per treni nastri a caldo, vengono in genere utilizzati quattro dispositivi di raffreddamento: due nella zona di uscita e due nella zona di ingresso. Ciascun dispositivo ? costituito da una o pi? rampe di raffreddamento. Per evitare che il calore trasmesso dal materiale in laminazione al cilindro penetri dagli strati superficiali verso l'interno del cilindro stesso, con successiva conseguente difficolta nell'estrarre il calore accumulato internamente, si preferisce aumentare lo scambio termico tra cilindro ed acqua di raffreddamento nella zona di uscita dal gap di laminazione, incrementando le portate e, possibilmente, l'efficienza di scambio.

Il calore trasmesso ai cilindri produce una bombatura termica (o crown termico); si verifica un flusso assiale in quanto il calore, nel cilindro, fluisce dalla zona centrale ai due lati che, non essendo interessati dal contatto del nastro, risultano pi? freddi. Il risultato ? una dilatazione differenziata che, in genere, produce un profilo del cilindro a forma quasi-parabolica nella zona centrale, mentre ai bordi del nastro decresce bruscamente per poi mantenersi a valori pi? bassi di quelli della zona centrale.

Le variazioni di "profilo termico" dei cilindri chiaramente incidono sul processo di laminazione e, in particolare, sul controllo di spessore, profilo e planarit?; ? pertanto compito del sistema di raffreddamento dei cilindri ridurre al minimo i disturbi dovuti a variazioni del profilo termico, fermo restando il fatto che le temperature dei cilindri devono mediamente raggiungere valori variabili da 50 a 80 ?C (in funzione del materiale costituente la camicia del cilindro) per ottimizzare la durata, riducendone l'usura superficiale determinata da fatica termica e strisciamento tra nastro e cilindro.

Queste problematiche, gi? importanti nel caso della laminazione a caldo con processi di tipo convenzionale, sono ancor pi? esasperate per processi produttivi di tipo endless, nei quali la laminazione sul treno nastri finitore pu? durare ininterrottamente fino a 10 ore, contro i 2-3 minuti del processo convenzionale coil to coil.

La bombatura termica dei cilindri di lavoro (thermal crown) dipende dalla distribuzione della temperatura lungo l'asse del cilindro; tale distribuzione varia continuamente, durante la campagna di laminazione, provocando sia aumenti che diminuzioni del crown termico con variazioni del profilo di lavoro del cilindro. Questo fenomeno crea disturbi sul controllo del profilo e planarit? del nastro in laminazione:

? quando i cilindri sono freddi, ad esempio dopo un cambio cilindri o dopo una lunga pausa di produzione, la bombatura termica si incrementa gradualmente; occorrono dai 5 ai 10 coils per raggiungere valori stabili; ? raggiunte, durante la campagna di laminazione, condizioni stabili, il crown termico diminuisce durante il tempo di attesa tra un coil ed il successivo, ritornando al valore medio di bombatura termica dopo un tempo relativamente breve dall'inizio della laminazione del nuovo coil.

Posto tutto quanto sopra esposto, uno scopo del trovato ? quello di realizzare un procedimento, ed un relativo impianto, di produzione a caldo di nastro finito di spessore sottile ed anche ultrasottile, che possa essere successivamente diviso longitudinalmente in modo tale da ottenere 2, 3, 4 o pi? semi-nastri distinti, avendo ciascuna porzione di nastro la qualit? ottimale in termini di profilo, planarit? e spessore della sezione trasversale.

Lo scopo del trovato ? anche quello di mantenere inalterata la produttivit? del laminatoio sia che si produca un nastro di larghezza pari alla larghezza massima della bramma colata, sia quando si devono produrre nastri di larghezza inferiore rispetto a tale larghezza massima della bramma colata.

Per ottenere questo ed altri scopi e vantaggi che verranno meglio individuati nel prosieguo della descrizione, la Richiedente ha ideato, sviluppato e sperimentato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti esprimono varianti o definiscono forme realizzative dell?idea di soluzione.

Secondo il presente trovato, una bramma viene colata ad una larghezza definita dai parametri progettuali dell?impianto stesso, quali larghezza della lingottiera, dimensionamento della linea, produttivit? richiesta, ecc, ed inviata ad un treno di laminazione nastri a caldo per l?ottenimento dello spessore finale richiesto.

I cilindri di lavoro delle gabbie del treno di laminazione sono configurati per impartire al nastro un profilo trasversale avente un numero di bombature correlato al numero di porzioni longitudinali in cui il nastro dovr? essere successivamente suddiviso.

D?ora in poi si utilizzeranno le seguenti terminologie:

? bombatura ?positiva? o crown ?positivo? per indicare un profilo lenticolare simmetrico pi? spesso al centro, come quello illustrato in figura 2a;

? Bombatura ?negativa? o crown ?negativo? per indicare un profilo biconcavo simmetrico, coniugato o complementare a quello lenticolare, pi? sottile al centro rispetto ai bordi.

In accordo con il presente trovato, sul nastro laminato si intendono realizzare due o pi? bombature positive utilizzando cilindri di lavoro con profilo sagomato avente due o pi? corrispondenti bombature negative.

Il trovato prevede quindi di utilizzare cilindri di lavoro con bombatura singola quando il nastro finito verr? utilizzato alla larghezza della bramma colata, mentre verranno utilizzati cilindri di lavoro con bombatura doppia, tripla, quadrupla, o comunque multipla quando il nastro laminato dovr? essere successivamente diviso longitudinalmente in due, tre, quattro o in generale in un certo numero di porzioni longitudinali di nastro.

La divisione longitudinale del nastro pu? avvenire per tutta la lunghezza del nastro, da testa a coda, in una posizione tra l?uscita dall?ultima gabbia e rispettivi gruppi di avvolgimento distinti su cui si formano i singoli coils delle porzioni di nastro, oppure pu? avvenire per tutta la lunghezza tranne un tratto della testa e della coda del nastro immediatamente prima dell? avvolgimento su un unico coil, oppure pu? avvenire dopo la rimozione del coil dal gruppo di avvolgimento, ad esempio nella sede di destinazione del coil stesso.

Secondo il presente trovato, almeno l?ultima gabbia del treno di laminazione, ad esempio l?ultima gabbia del treno finitore, o le ultime due o tre gabbie del treno finitore, comprendono cilindri di lavoro la cui superficie di contatto con il nastro presenta un profilo sagomato correlato ed in funzione delle porzioni di nastro che verranno in seguito ottenute con il taglio longitudinale.

In altre parole, il profilo dei cilindri di lavoro presenter? una doppia bombatura negativa se il nastro verr? suddiviso longitudinalmente in due seminastri (doubl? crown), presenter? una tripla bombatura negativa se il nastro verr? suddiviso longitudinalmente in tre porzioni di nastro (triple crown), e cos? via. Dalla letteratura ? noto che il profilo del rullo di lavoro pu? essere definito da una curva costituita da una funzione trigonometrica anti-simmetrica e da una funzione polinomiale del terzo ordine.

Le equazioni della curva del profilo sono le seguenti:

dove:

Dt(y) ? il diametro del cilindro di lavoro superiore;

Db(y) ? il diametro del cilindro di lavoro inferiore;

D ? il diametro nominale del cilindro di lavoro;

a ? l?angolo della forma modificabile della curva del gap fra i cilindri;

b ? la lunghezza della tavola del cilindro di lavoro;

C ? l?ampiezza della curva sinusoidale;

? il valore di spostamento primario della curva sagomata del cilindro;

5s ? il valore di movimento relativo dalla posizione primaria;

ai ? un primo coefficiente;

a3 ? un secondo coefficiente.

In particolare, l?ampiezza ?C? ? riferita all?ampiezza del singolo crown, o bombatura.

Il valore del crown pu? essere modificato anche variando il valore 50 del movimento assiale (shifting) dei cilindri di lavoro e, al variare dei parametri a e C delle suddette formule, la funzione di crown del gap fra i cilindri determiner? un gruppo di curve differenti.

Pertanto, secondo il presente trovato, assegnando ai coefficienti a e C delle formule di cui sopra valori opportuni ? possibile ottenere gli andamenti a ?doppio crown?, nel caso di divisione in due semi-nastri del nastro prodotto, oppure anche a triplo o quadruplo crown, in generale a crown multiplo, nel caso di suddivisioni longitudinali del nastro in pi? porzioni.

Come detto, l?operazione di impartire al nastro un doppio (o triplo, o quadruplo...) crown viene eseguita nelle ultime gabbie del treno finitore, ad esempio nell?ultima o nelle ultime due o tre nel caso di spessori particolarmente sottili.

Va notato che in un treno finitore a 5 o 6 o 7 gabbie, le ultime 3 gabbie hanno generalmente cilindri di lavoro con lo stesso diametro e stesso profilo. Pertanto, secondo il trovato risulta conveniente praticare il multiplo crown nelle ultime 3 gabbie del treno finitore.

Il trovato prevede pertanto di realizzare un nastro finito con bombatura (crown) multipla, che viene successivamente diviso longitudinalmente in modo tale da ottenere multipli semi-nastri distinti, ognuno con la propria bombatura come se fossero stati laminati singolarmente.

In questo modo, ogni porzione di nastro presenta il corretto crown per ottenere le volute caratteristiche geometriche e dimensionali in termini di spessore, profilo e planarit?.

Secondo il trovato, per un controllo pi? accurato del crown multiplo, oltre alla bombatura meccanica dei cilindri di lavoro, si interviene anche sulla bombatura termica degli stessi con un metodo di raffreddamento di seguito descritto.

Nel caso di laminazione a doppio crown, secondo il trovato ? vantaggioso avere minima efficienza di raffreddamento attorno alla zona centrale del cilindro di lavoro in modo che la bombatura termica aumenti in tale zona, dove il nastro verr? poi diviso, e avere invece massima efficienza di raffreddamento in corrispondenza della parte centrale delle due met? del nastro, in modo che la bombatura termica diminuisca nella zona centrale del semi-nastro. In altre parole, si controlla la bombatura termica del cilindro di lavoro in modo che essa segua, esaltando, l?andamento della bombatura meccanica. Alla stessa maniera, anche per il triplo, quadruplo crown, ecc., il raffreddamento dei cilindri di lavoro viene modulato in maniera analoga, raffreddando di meno dove il nastro verr? diviso e raffreddando di pi? nelle zone centrali dei rispettivi pluri-nastri.

Il controllo del sistema di raffreddamento viene realizzato sostanzialmente tramite un modello on-line che, ad intervalli tempor elabora una serie di informazioni sullo stato del processo (temperature del nastro, forze di laminazione, riduzioni di spessore, velocit? di laminazione, ecc.) determinando cos? il profilo termico.

La possibilit? di modificare l?efficienza di raffreddamento sulla larghezza secondo il trovato permette di definire, lungo la campagna di laminazione a doppio, o in generale multiplo crown, la bombatura termica ottimale, tale da massimizzare la capacit? di controllo profilo/planarit? sulle porzioni di nastro che poi dovranno essere divise.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questa ed altre caratteristiche del trovato verranno ora descritte qui di seguito in dettaglio, con riferimento ad alcune sue particolari forme di attuazione, rese a titolo di esempio non limitativo, con l?aiuto dei disegni allegati, dove:

- la fig. 1 illustra un esempio di lay-out di un impianto di laminazione nastri a caldo su cui ? applicabile il procedimento di produzione secondo il trovato;

- le figg. 2a e 2b illustrano, rispettivamente, una sezione di un nastro e di due semi-nastri ottenuti mediante un taglio longitudinale del nastro secondo la tecnica nota;

- le figg. 3a e 3b illustrano, rispettivamente, una sezione di un nastro e di due semi-nastri ottenuti mediante un taglio longitudinale del nastro secondo forme di realizzazione del presente trovato; - le figg. da 4 a 15 illustrano grafici rappresentativi dei profili dei cilindri di lavoro, e dei relativi profili del nastro risultanti, nel caso rispettivamente di profilo a doppio, triplo o quadruplo crown per un nastro di larghezza 2000 mm e nel caso di profilo a doppio crown per un nastro di larghezza 1600 mm; - la fig. 16 illustra un grafico dell?andamento dell?angolo a in funzione della larghezza del nastro in lavorazione nel caso di doppio crown;

- la fig. 17 illustra una forma realizzativa di un sistema di raffreddamento differenziato dei cilindri di lavoro utilizzato nel procedimento di produzione secondo il presente trovato; - la fig. 18 illustra schematicamente il posizionamento degli ugelli del sistema di raffreddamento rispetto ai cilindri di lavoro. DESCRIZIONE DI ALCUNE FORME PREFERENZIALI DI REALIZZAZIONE DEL TROVATO

Con riferimento alla fig. 1 viene illustrato un esempio di un impianto 10 di co-laminazione per la produzione di nastri S, in cui una macchina di colata 11 di bramme sottili alimenta un treno di laminazione 12 di nastri a caldo. Si fa presente che l?esempio illustrato non va considerato in alcun senso limitativo dell?applicabilit? del presente trovato, in quanto i concetti esposti trovano applicazione in numerose altre tipologie di impianto, con numero diverso di gabbie, con colata separata dal laminatoio, con bramme prodotte altrove, ecc., e in ogni caso in tutte le situazioni in cui un nastro metallico avente una determinata larghezza nominale a fine laminazione deve essere diviso longitudinalmente in pi? porzioni per ottenere semi-nastri con larghezze inferiori.

Nel caso specifico, il treno di laminazione 12 comprende un gruppo di sbozzatura 13 (o treno sbozzatore), comprendente nel caso di specie tre gabbie 14a, 14b e 14c, ed un gruppo di finitura 15 (o treno finitore) comprendente nel caso di specie cinque gabbie 16a, 16b, 16c, 16d e 16e.

Tra il gruppo di sbozzatura 13 ed il gruppo di finitura 15 ? presente un sistema di ripristino temperatura, ad esempio un forno a induzione 20, che riporta la barra uscente dal gruppo di sbozzatura 13 alla corretta temperatura di laminazione.

Tra la macchina di colata 11 ed il gruppo di sbozzatura 13 ? presente un forno a tunnel 17 avente una lunghezza sufficiente a contenere almeno un numero di bramme compreso tra 2 e 5. Tale forno a tunnel 17, in modo noto, permette sia di fungere da polmone in caso di interruzione anche momentanea del laminatoio per incidenti o cambio programmato dei cilindri di lavoro, sia di operare in modalit? semi-endless.

A monte del forno a tunnel 17 ? presente una prima cesoia pendolare 18 che taglia a misura la bramma, quando rimpianto 10 opera in modalit? coil-to-coil o semi-endless.

A valle del treno finitore 15 ? presente un gruppo di raffreddamento 22 e una seconda cesoia volante 19 che interviene nel caso di laminazione in endless o semi-endless per separare il nastro in presa su uno dei due downcoiler 21, o aspi. In accordo con un aspetto del presente trovato, il nastro ottenuto viene successivamente diviso longitudinalmente (slitting), in modo da ottenere porzioni di nastro di larghezza sottomultipla, o comunque inferiore, della larghezza della bramma colata.

In questo modo, si possono ottenere nastri di larghezza inferiore da un unico nastro laminato senza in alcun modo limitare la produttivit? complessiva dell?impianto, che pu? lavorare sempre con una larghezza della bramma e del nastro prossima a quella massima prevista per l?impianto stesso.

La suddivisione in larghezza del nastro finale laminato pu? avvenire direttamente in linea, in uscita dal laminatoio, oppure in una fase successiva alla rimozione del coil, ad esempio in un diverso stabilimento di destinazione d?uso dei nastri.

Nel primo caso, la divisione a valle del treno finitore 15, per esempio in due parti, pu? riguardare:

- tutta la lunghezza del nastro S, dalla testa alla coda, avvolgendo quindi due semi-nastri S1, S2 distinti su rispettivi aspi 21: in questo modo si otterranno due coil distinti;

- tutta la lunghezza del nastro S tranne una porzione della testa e della coda dello stesso, in modo da facilitare rimbocco della testa nell?unico aspo e l?avvolgimento delle ultime spire di coda: in questo modo si avr? un unico coil gi? sezionato in due parti per la quasi totalit? della sua lunghezza.

A tale scopo possono essere previsti dispositivi di taglio dedicati che separano longitudinalmente il nastro S in due o pi? semi-nastri S1, S2 aventi larghezza uguale o diversa. Vantaggiosamente detti dispositivi possono essere inseriti ed estratti dalla linea di produzione secondo necessit?.

In ragione del numero di porzioni in larghezza in cui suddividere il nastro S, il presente trovato prevede di realizzare il profilo dei cilindri di lavoro 24a, 24b di almeno alcune delle ultime gabbie di finitura 16a-16e in modo da determinare il corretto crown, ovvero la corretta bombatura, su ciascuna delle porzioni in cui verr? suddiviso il nastro.

A titolo esemplificativo le figg. 3 a e 3b illustrano rispettivamente la sezione trasversale di un nastro S a valle del treno di laminazione 12, e le sezioni dei due semi-nastri S1, S2 ottenuti tagliando longitudinalmente il nastro S lungo la mezzeria. Nel caso di esempio il nastro S presenta una ?doppia bombatura positiva? che ? sostanzialmente simmetrica rispetto ad un piano di simmetria passante per la mezzeria M, mente i due semi-nastri S1 , S2 presentano ciascuno una propria bombatura positiva singola.

Si avr? quindi che, nel caso di suddivisione del nastro in larghezza in due semi-nastri, il profilo dei cilindri di lavoro 24a, 24b riporter? una doppia bombatura negativa, una per ciascun semi-nastro ottenuto od ottenibile a valle, allo stesso modo nel caso di tre, quattro o pi? porzioni suddivise di nastro. Il profilo di ciascun rullo di lavoro 24a, 24b pu? essere definito da una curva costituita da una funzione trigonometrica anti-simmetrica e da una funzione polinomiale del terzo ordine.

Le equazioni della curva del profilo sono le seguenti:

dove:

Dt(y) ? il diametro del cilindro di lavoro superiore 24a;

Db(y) ? il diametro del cilindro di lavoro inferiore 24b;

D ? il diametro nominale del cilindro di lavoro;

? ? l?angolo della forma modificabile della curva del gap fra i cilindri;

b ? la lunghezza della tavola del cilindro di lavoro;

C ? l?ampiezza della curva sinusoidale;

?0 ? il valore di spostamento primario della curva sagomata del cilindro; ?s ? il valore di movimento relativo dalla posizione primaria;

a1 ? un primo coefficiente;

a3 ? un secondo coefficiente.

Secondo il presente trovato, assegnando ai coefficienti a e C delle formule di cui sopra valori opportuni ? possibile ottenere gli andamenti a ?doppio crown?, nel caso di divisione in due semi-nastri del nastro prodotto, oppure anche a triplo o quadruplo crown, in generale a crown multiplo, nel caso di suddivisioni longitudinali del nastro in pi? porzioni.

Una volta determinato il profilo dei cilindri di lavoro 24a, 24b (bombatura meccanica) l?entit? del crown sul nastro pu? essere modificata variando il valore ?s del movimento assiale (shifting) dei cilindri di lavoro 24a, 24b, come rappresentato nelle figure 6, 9, 12, 15.

Con riferimento alle figg. 4-6, viene illustrato un esempio in cui il nastro S ha una larghezza di 2000 mm, corrispondente alla larghezza della bramma colata, e viene laminato con doppio crown da cilindri di lavoro 24a, 24b aventi una larghezza della tavola pari a 2450 mm per essere successivamente suddiviso longitudinalmente in due semi-nastri di 1.000 mm. Va inteso che tali figure rappresentano il caso di suddivisione in due met? di larghezza uguale, come ad esempio illustrato nella fig. 3b, ma non si esclude che le due porzioni di nastro possano avere larghezze diverse fra loro.

Esemplificativamente, l?ultima gabbia di finitura 16e (ma potrebbero essere le ultime due, tre o pi?), ? rappresentata in fig. 4a e 5a come comprendente cilindri di lavoro superiore 24a ed inferiore 24b, e cilindri di supporto superiore 25a ed inferiore 25b.

Le figg. 4b-4c e 5b-5c rappresentano il profilo, rispettivamente del cilindro di lavoro superiore 24a e del cilindro di lavoro inferiore 24b, in due condizioni operative distinte.

Nelle figg. 4b e 4c il profilo dei cilindri di lavoro 24a e 24b ? rappresentato per l?intera larghezza della tavola dalle linee L(T) per il cilindro di lavoro 24a superiore e L(B) per il cilindro di lavoro inferiore 24b, in una condizione non shiftata assialmente.

Nelle figg. 5b e 5c le linee L(T) e L(B), indicate con linea tratteggiata, rappresentano sempre il profilo della larghezza intera della tavola dei cilindri di lavoro 24a, 24b, mentre le linee continue L(Tu) e L(Bu) rappresentano la parte utile del profilo dei cilindri di lavoro che lavora sul nastro S, in una condizione shiftata assialmente, come rappresentata dalle frecce F1 e F2 in fig. 5a.

Nella fig. 5d viene infine rappresentato il profilo P(S) risultante del nastro S come sommatoria dei profili L(Tu) e L(Bu). Le linee verticali di estremit? indicano i bordi laterali del nastro S, mentre la linea verticale centrale 26 indica il punto centrale in cui verr? suddiviso il nastro S.

Come si vede dai grafici, il profilo dei cilindri di lavoro 24a, 24b, ed ovviamente il profilo risultante del nastro P(S), presenta una sagomatura a ?doppia bombatura?, o ?doppio crown?, con due gobbe e corrispondenti avvallamenti che creano il voluto crown sul profilo risultante dei due semi-nastri in cui, in questo specifico caso, il nastro S verr? suddiviso.

In particolare, la bombatura, o crown, sui cilindri di lavoro 24a, 24b ? ?negativa/o?, ovvero presenta una forma concava, mentre sul nastro S laminato si ottiene una bombatura, o crown, ?positiva/o?, ovvero avente forma convessa.

In questo modo, il nastro S potr? essere suddiviso longitudinalmente in corrispondenza della sua mezzeria, con eventuale asportazione di una piccola fascia centrale al fine di rendere ?perfettamente? simmetrico il crown dei 2 seminastri.

Va considerato che l?entit? del crown della singola ? ? funzione dello shifting assiale dei cilindri di lavoro 24a, 24b.

Questo ? un vantaggio perch? la regolazione del profilo non ? statica, ma pu? essere di tipo dinamico e l?entit? dello shifting dei cilindri di lavoro 24a, 24b varier? in relazione alle condizioni operative dei cilindri di lavoro 24a, 24b. Inoltre, uno stesso profilo dei cilindri di lavoro 24a, 24b potr? essere applicato su pi? gabbie, facendo operare le stesse in campi diversi di shifting, in modo da mantenere l?omotetia della sezione del nastro S nelle ultime gabbie di laminazione. Ci? al fine di non penalizzare la planarit? del nastro S stesso. Il grafico di fig. 6 mostra come il crown del nastro S pu? essere modificato agendo sullo shifting, cio? lo spostamento assiale dei due cilindri di lavoro 24a, 24b per variare le porzioni di superficie del rispettivo cilindro che lavorano direttamente sul nastro S.

Grazie allo shifting assiale dei cilindri di lavoro 24a e 24b ? possibile accentuare o appiattire le creste e le valli del profilo del nastro S, il che significa aumentare o diminuire il crown del nastro S.

Lo shifting dei cilindri di lavoro 24a e 24b, ? simmetrico, cio? i cilindri vengono traslati in senso opposto rispetto alla mezzeria M di un uguale valore. Nei grafici delle figg. 5a-5d si ? considerato uno shifting pari a 50 mm. Le figg. 7 e 8 rappresentano il caso in cui il nastro S deve essere suddiviso longitudinalmente in tre porzioni, in questo caso, ciascuna di larghezza pari a 1/3 della larghezza del nastro S.

Le figg. 7a e 8a illustrano i cilindri di lavoro superiore 24a ed inferiore 24b con rispettivi profili aventi una tripla bombatura negativa.

Anche in questo caso, le figg. 7b, 7c rappresentano il profilo dell?intera tavola dei cilindri di lavoro 24a, 24b in una condizione reciprocamente non shiftata, mentre le figg. 8b e 8c rappresentano la porzione utile di lavoro L(Bu), L(Tu) dei cilindri di lavoro 24a e 24b in una condizione shiftata reciprocamente di 50 mm.

Il numero 26 in fig. 8d rappresenta le due sezionature che permettono di ottenere le tre porzioni dal nastro S prodotto.

Si pu? notare come il profilo dei cilindri di lavoro 24a e 24b sia sagomato con bombatura negativa in modo da ottenere un profilo del nastro a tripla gobba che, come si vede nella fig. 8d, determina un profilo risultante con triplo crown positivo, in questo caso, sostanzialmente simmetrico rispetto alla mezzeria di ciascuna delle (tre) porzioni in cui il nastro S viene suddiviso, in corrispondenza delle sezionature 26.

La figura 9 illustra, in modo corrispondente, il campo di controllo del crown che si pu? ottenere mediante lo shifting assiale dei cilindri di lavoro 24a, 24b, i quali sono sagomati come rappresentato in figura 7b e 7c.

Infine, in modo sostanzialmente equivalente ai casi sopra descritti, le figg. 10 e 11 si riferiscono al caso in cui il nastro S prodotto deve essere suddiviso in quattro porzioni, nel caso di specie, tutte di larghezza sostanzialmente uguale. Senza ripetere i concetti espressi in precedenza, si fa notare come il profilo dei cilindri di lavoro 24a, 24b sia sagomato con una quadrupla bombatura negativa, e nella figura 10 esso ? rappresentato in una condizione non shiftata. La fig. 11 rappresenta la condizione shiftata dei due cilindri di lavoro 24a, 24b con il profilo utile L(Tu), L(Bu) rispettivamente del cilindro di lavoro superiore 24a (fig. l lb) ed inferiore 24b (fig. 11c) rappresentato in linea continua. In questo caso i due cilindri di lavoro 24a, 24b sono shiftati di 80 mm.

Il profilo risultante del nastro S (fig. 11d) le quattro gobbe o bombature positive, in posizione sostanzialmente simmetrica, per cui, dopo la separazione longitudinale delle quattro porzioni tramite le sezionature 26, ogni porzione presenta il corretto crown prestabilito.

Come nei casi precedenti, l?utilizzo dello shifting assiale permette di realizzare un controllo del crown, come rappresentato ad esempio in fig. 12. Con riferimento alle figg. 13-15, viene illustrato un esempio in cui viene prodotto, sul medesimo laminatoio avente tavola dei cilindri di 2450 mm, un nastro S con larghezza di 1600 mm, corrispondente alla larghezza della bramma colata, e viene laminato sempre con doppio crown per essere successivamente suddiviso longitudinalmente in due semi-nastri di 800 mm.

I cilindri di lavoro 24a, 24b illustrati nelle fig. 13b e 13c, nel caso di esempio, presentano un profilo sagomato con una doppia bombatura negativa con dei tratti di estremit? rettilinei (non sagomati) in quanto il nastro da laminare ha ora una larghezza inferiore rispetto all?esempio precedente.

Le figg. 13b, 13c rappresentano il profilo complessivo dei cilindri di lavoro 24a, 24b in una condizione reciprocamente non shiftata, mentre le figg. 14b e 14c rappresentano la condizione shiftata dei due cilindri di lavoro 24a, 24b con il profilo di lavoro utile L(Tu), L(Bu) rispettivamente del cilindro di lavoro superiore 24a (fig. 14b) ed inferiore 24b (fig. 14c) rappresentato in linea continua. I cilindri di lavoro 24a, 24b nel caso di esempio sono shiftati di 50 mm.

Il profilo risultante del nastro S (fig. 14d) presenta le due gobbe o bombature positive, in posizione sostanzialmente simmetrica, per cui, dopo la separazione longitudinale delle due porzioni tramite le sezionature 26, ogni porzione presenta il corretto crown prestabilito in base alle esigenze qualitative richieste.

Come nei casi precedenti, l?utilizzo dello shifting assiale permette di realizzare un controllo del crown, come rappresentato ad esempio in fig. 15. Come detto, l?operazione di impartire al nastro un doppio (o triplo, o quadruplo...) crown viene eseguita nelle ultime gabbie del treno finitore 15, ad esempio nell?ultima o nelle ultime due o tre nel caso di spessori particolarmente sottili.

La figura 16 illustra come pu? variare l?ampiezza dell?angolo a in funzione della larghezza complessiva del nastro laminato S, ad esempio per valori di larghezza compresi tra 800 e 2000 mm nel caso di un nastro S avente una doppia bombatura, o crown.

Come accennato pi? sopra, la laminazione a multiplo crown necessita di uno stretto controllo dell?efficienza di raffreddamento sulla larghezza del cilindro di lavoro, in modo da poterla variare selettivamente dal centro alla periferia.

Secondo il trovato, come illustrato a solo titolo esemplificativo in fig. 17, viene previsto un sistema di raffreddamento 30 comprendente una o pi? rampe di erogazione 33 di un fluido di raffreddamento con rispettive tubazioni principali 31 di alimentazione ed ugelli di erogazione 32 distribuiti sull?intera larghezza dei cilindri di lavoro 24a, 24b.

Gli ugelli di erogazione 32 sono disposti adiacenti fra loro con un certo passo in doppia o tripla fila e vengono connessi, a gruppi, alle tubazioni 31, indipendenti fra loro, in modo da definire delle zone di raffreddamento indipendenti e differenziate sulla larghezza dei cilindri stessi. Nell?esempio rappresentato in figura 17 la rampa ? suddivisa in 11 zone di raffreddamento indipendenti.

Ogni tubazione 31 di alimentazione ? dotata una propria valvola proporzionale che regola la portata al rispettivo gruppo di ugelli 32.

In questo modo ? possibile avere una gestione separata dei gruppi di ugelli 32 e quindi variare il raffreddamento sulle corrispondenti zone superficiali del cilindro di lavoro 24a, 24b.

Secondo il trovato, anche in base alle porzioni in larghezza da ottenere a partire da una data larghezza di nastro, ciascuna rampa di erogazione 33 pu? essere suddivisa in una pluralit? di zone indipendenti, ad esempio da 7 a 17. Risulta quindi possibile definire opportune variazioni di efficienza di raffreddamento, lungo l'asse del cilindro di lavoro 24a, 24b, in particolare per controllare separatamente il raffreddamento sulle 2 met? del nastro, ovvero sulle 3, 4 o pi? porzioni in cui il nastro S verr? successivamente suddiviso.

Ad esempio, nel caso di lavorazione a doppio crown, ? vantaggioso avere una minima efficienza di raffreddamento attorno alla zona centrale del cilindro di lavoro 24a, 24b in modo tale che la bombatura termica aumenti in tale zona e avere invece massima efficienza di raffreddamento in corrispondenza della zona del cilindro che opera in corrispondenza della parte centrale delle due met? del nastro, in modo tale che la bombatura termica diminuisca in tale zona. In questo modo si pu? controllare la bombatura termica in modo tale che essa segua l?andamento della bombatura meccanica.

Per esempio, con un cilindro di lavoro 24a, 24b, per la produzione di nastri di larghezza massima di 2000 mm, la larghezza di ogni zona pu? variare da circa 130 mm a circa 220 mm.

Secondo forme di realizzazione, ad esempio descritte con riferimento alla fig.

18, il sistema di raffreddamento 30 pu? comprendere quattro rampe di raffreddamento 33 per ciascuna delle gabbie di finitura 16a-16e a crown multiplo, disposte a coppie in ingresso e in uscita ai rulli di lavoro superiore 24a e inferiore 24b.

Le rampe di raffreddamento 33 possono vantaggiosamente essere provviste di dispositivi di azionamento 34 configurati per movimentarle in avvicinamento /allontanamento rispetto al rispettivo cilindro di lavoro 24a, 24b, o ruotarle rispetto ad esso per modificare l?angolo di incidenza del liquido di raffreddamento sul cilindro di lavoro 24a, 24b.

Secondo forme di realizzazione, il nastro S pu? essere tagliato longitudinalmente nei processi a valle del treno di laminazione 12, ed essere quindi avvolto per intero in bobine con il profilo a crown multiplo.

Secondo varianti di realizzazione, pu? essere previsto che il nastro S venga avvolto per un tratto inziale di testa con il profilo a crown multiplo e successivamente venga azionato un disco di taglio posto a monte dell?aspo 21 per dividere longitudinalmente il nastro S mentre continua l?avvolgimento. In questo caso il taglio longitudinale pu? essere interrotto prima dell?estremit? finale di coda, che rimane quindi intera come la testa, con il profilo a crown multiplo.

E chiaro che all?impianto ed al procedimento fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di prodotti laminati piani, per ottenere nastri (S) con un profilo trasversale a bombatura positiva multipla, che prevede una fase di laminazione eseguita in un treno di laminazione (12) comprendente gabbie di finitura (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) dotate di rispettivi cilindri di lavoro (24a, 24b), per fornire un nastro (S) di larghezza determinata, caratterizzato dal fatto che almeno i cilindri di lavoro (24a, 24b) di almeno l?ultima gabbia di finitura (16e) vengono previsti per avere un profilo a bombatura negativa multipla, in cui il numero di bombature presenti nel profilo dei cilindri di lavoro (24a, 24b) ? correlato al numero di porzioni in cui il nastro (S) laminato prodotto viene successivamente suddiviso in direzione longitudinale.
2. Procedimento come alla rivendicazione 1, in cui i cilindri di lavoro (24a, 24b) vengono previsti per avere un movimento di shifiting assiale ed in cui detto movimento di shifting assiale permette di modificare la posizione delle bombature dei cilindri di lavoro (24a, 24b) rispetto alla posizione del nastro (S).
3. Procedimento come alla rivendicazione 1 o 2, in cui le ultime tre gabbie di finitura (16a-16e) hanno cilindri di lavoro (24a, 24b) con lo stesso diametro e stesso profilo, ed in cui il profilo dei cilindri di lavoro (24a, 24b) a bombatura negativa multipla viene applicato in dette ultime tre gabbie di finitura.
4. Procedimento come ad una o l?altra delle rivendicazioni precedenti, in cui le equazioni della curva del profilo sagomato dei cilindri di lavoro (24a, 24b) sono le seguenti:

dove: Dt(y) ? il diametro del cilindro di lavoro superiore; Db(y) ? il diametro del cilindro di lavoro inferiore; D ? il diametro nominale del cilindro di lavoro; a ? l?angolo della forma modificabile della curva del gap fra i cilindri di lavoro; b ? la lunghezza della tavola del cilindro di lavoro; C ? l?ampiezza della curva sinusoidale; ?0 ? il valore di spostamento primario della curva sagomata del cilindro di lavoro; ?s ? il valore di movimento relativo dalla posizione primaria; a1 ? un primo coefficiente; a3 ? un secondo coefficiente; ed in cui agendo sui parametri ? e C si determina il profilo a bombatura multipla in relazione al numero di porzioni di nastro in cui il nastro (S) deve essere suddiviso.
5. Procedimento come ad una o l?altra delle rivendicazioni precedenti, in cui nel caso di profilo a doppia bombatura, si prevede un raffreddamento differenziato con minima intensit? di raffreddamento attorno alla zona centrale del cilindro di lavoro (24a, 24b) e massima intensit? di raffreddamento in corrispondenza della zona del cilindro di lavoro (24a, 24b) che opera in corrispondenza della parte centrale delle due met? del nastro (S) laminato.
6. Impianto per la produzione di prodotti laminati piani, per ottenere nastri (S) con un profilo trasversale a bombatura positiva multipla, comprendente almeno un gruppo (15) di gabbie di finitura (16a-16e) con cilindri di lavoro (24a, 24b), caratterizzato dal fatto che per ottenere un nastro (S) che in una fase successiva ed in un momento successivo alla fine della laminazione verr? sezionato longitudinalmente in porzioni multiple, almeno l?ultima gabbia di finitura (16e) del gruppo di finitura (15) comprende cilindri di lavoro (24a, 24b) aventi un profilo a bombatura negativa multipla, in cui il numero di bombature presenti nel profilo dei cilindri di lavoro (24a, 24b) ? correlato al numero di porzioni in cui il nastro (S) verr? suddiviso.
7. Impianto come alla rivendicazione 6, in cui almeno le ultime tre gabbie (16a-16e) del gruppo di finitura (15) presentano cilindri di lavoro (24a, 24b) aventi un profilo a bombatura negativa multipla.
8. Impianto come alla rivendicazione 6 o 7, in cui almeno i cilindri di lavoro (24a, 24b) sono dotati di movimento di shifting assiale, in cui l?entit? e la direzione del movimento di shifting assiale ? correlato all?ottenimento di un voluto profilo da ottenere sul nastro (S).
9. Impianto come ad una o l?altra delle rivendicazioni da 6 a 8, configurato per operare in una e/o l?altra modalit? tra endless, semi-endless o coil-to-coil.
10. Impianto come ad una o l?altra delle rivendicazioni da 6 a 9, comprendente un sistema di raffreddamento (30) dei cilindri di lavoro (24a, 24b) differenziato e con intensit? di raffreddamento regolabile in funzione del profilo sagomato a bombatura negativa multipla dei cilindri di lavoro (24a, 24b).
11. Impianto come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto sistema di raffreddamento (30) comprende una pluralit? di rampe di raffreddamento (33) ciascuna comprendente ugelli di erogazione (32) disposti adiacenti fra loro, con un determinato passo, in doppia o tripla fila e connessi a gruppi a rispettive tubazioni di alimentazione (31), indipendenti fra loro, in modo da definire delle zone di raffreddamento indipendenti e differenziate sulla larghezza cilindri (24a, 24b) stessi, in cui ogni tubazione (31) ? dotata di una valvola proporzionale che regola la portata ai rispettivi ugelli (32).
12. Cilindro di lavoro per una gabbia di finitura di un impianto di laminazione (10) per nastri (S), comprendente un profilo a bombatura negativa multipla, in cui il numero di bombature presenti nel profilo di detto cilindro di lavoro ? correlato al numero di porzioni in cui il nastro (S) prodotto ? destinato ad essere suddiviso longitudinalmente.