MXPA06004411A - Control de seccion transversal de un producto laminado bajo disturbios localizados de temperatura - Google Patents

Abstract

Un método de laminación de un lingote soldado continuo que tiene juntas soldadas en sitios sucesivos a lo largo del lingote y en donde el lingote soldado continuo avanza a través de pares de rodillos de cajas de rodillos sucesivas. Las condiciones de laminación en dos cajas sucesivas son ajustadas de tal manera que cuando una junta soldada se encuentra entre dos cajas de rodillos de produce compresión en la junta soldada ocasionando un incremento delárea de la sección transversal en la junta soldada. La condición de laminación incluye sobreponer un incremento en la velocidad de los rodillos en la caja de rodillos corriente arriba en comparación con la caja de rodillos corriente abajo con base en la información de rastreo de la junta soldada.

Description

CONTROL DE SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN PRODUCTO LAMINADO BAJO DISTURBIOS LOCALIZADOS DE TEMPERATURA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un método de control de la laminación de un lingote que tiene juntas soldadas en sitios sucesivos a lo largo del lingote. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El control y la operación de laminadores ha sido aceptable para la laminación de lingotes sencillos, pero con el advenimiento de la nueva tecnología de lingotes soldados continuadamente, las estrategias de control y las operaciones tienen que repensarse para obtener los beneficios totales del proceso. Estos beneficios incluyen un mayor rendimiento y productividad, exudación reducida y más tolerancias consistentes. Sin embargo, el proceso de soldadura eleva la temperatura de la juntura por arriba del resto del lingote y produce una pequeña región que es más blanda y menos resistente a las fuerzas de laminación. Esta alta temperatura puede producir un cambio dimensional excesivo en la junta soldada fuera de la tolerancia especificada para el producto y es inaceptable . DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El comportamiento del material laminado a través de una pasada en rodillos en la laminación en caliente está Ref.: 172420 comandado por varios factores . El más variable de estos factores es la temperatura del material . Un material con mayor temperatura tiene una tendencia a alargarse más durante la laminación mientras que un material más frío se extenderá más . El cambio en el alargamiento y el extendido resulta en una variación en la velocidad de salida del producto. En laminadores continuos, el material puede estar presente un muchos pares de rodillos al mismo tiempo y las velocidades relativas de los pares de rodillos deben balancearse para evitar ya sea la acumulación de material entre cajas de los pares de rodillos o la tensión en el material . En las llamadas cajas desbastadoras, el control de tensión automático se establece solamente en las condiciones en el cabezal del lingote. Cualquier desviación de la temperatura entre el cabezal del lingote y el resto del lingote resultará en un establecimiento incorrecto de la velocidad. Un cabezal frío puede resultar en la acumulación de material entre cajas de rodillos y un cabezal caliente en la tensión en el material. La acumulación de material entre cajas de rodillos es una condición inestable y peligrosa y los operadores normalmente fijan la velocidad relativa para evitar esta condición y por lo tanto llevar a cabo la laminación con tensión en las cajas desbastadoras. Esta tensión es la causa del cambio dimensional en la junta soldada. El control puede aplicarse continuamente para material de sección transversal pequeña mediante el uso de engarzadoras en las cajas intermedias y de acabado. Las engarzadoras controlan la velocidad relativa de los rodillos en las cajas midiendo el desplazamiento de una espira de material formada entre cajas adyacentes. La espira de elevación incrementa la velocidad diferencial, y una espira descendente disminuye el diferencial mediante el ajuste de la caja de rodillos corriente arriba. El efecto transitorio de la junta soldada es la elevación breve de la altura de la espira pero solo después de que la soldadura ha atravesado la caja de rodillos. El control de la velocidad es aplicada por lo tanto a la parte equivocada del material . Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para eliminar la tensión en la porción soldada del material y además inducir la compresión en el lingote para corregir la variación dimensional creada corriente arriba y corriente abajo de las cajas de rodillos. De conformidad con la invención, la velocidad de los rodillos en las cajas de rodillos se ajusta en respuesta a la presencia de una junta soldada en el lingote para producir compresión en el lingote en la junta soldada corriente abajo de los rodillos y corriente arriba de la siguiente caja de rodillos corriente abajo para producir compresión en el lingote en la junta soldada y la acumulación del material en la misma. El método de la invención rastrea la soldadura a través de las cajas desbastadoras y aplica control de compresión del material a niveles variables y periodos de tiempo para ajustar el material y las condiciones de soldadura y se monitorea el desempeño corriente abajo usando instrumentos de medición adecuados . La invención puede aplicarse también a otros disturbios transitorios detectables en el material laminado . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 ilustra en forma diagramática un aparato para laminar un lingote a través de cajas de rodillos sucesivas de un laminador. La figura 2A es una ilustración diagramática de la laminación de un lingote con una junta soldada entre cajas de rodillos sucesivas de conformidad con la técnica conocida. La figura 2B es similar a la figura 2A mostrando el efecto del método de la invención. Con referencia a la figura 1, se observa un laminador 1 que tiene una sucesión de cajas de rodillos 2 para laminar un lingote B. Cada una de las cajas 2 incluye rodillos 3 que actúan en el lingote para producir un producto laminado terminado. La velocidad de los rodillos 3 en cada caja es controlada por un respectivo dispositivo de control de velocidad 4 bajo el control de una computadora 5. De conformidad con la invención, el lingote es un lingote soldado continuo y las soldaduras en el lingote son rastreadas por la información suministrada desde un sensor 6 asociado con un soldador (no mostrado) que produce la soldadura. Un ajustador de rastreo 7 se conecta a la computadora 5 para proveer el ajuste de velocidad de los rodillos en las cajas para eliminar irregularidades producidas en el lingote en las soldaduras. El tamaño del lingote al salir de la última caja de rodillos 2 mostrada en la figura 1 es medido y mostrado en una pantalla 8 y la información del tamaño es alimentada a la computadora 5. Los sistemas de control de laminadores existentes utilizan un método de retroalimentación de control para ajustar las velocidades del laminador para corregir errores medidos en variables que reflejan el grado" de tensión o desajuste entre velocidades. Las mediciones son tomadas después del proceso de laminación y los ajustes son aplicados a todo el material siguiente. La detección de errores se realiza en el material después de que el material ha pasado a través de la caja de rodillos por una distancia igual a entre un medio de la distancia total hasta la siguiente caja de rodillos corriente abajo. Cualquier error transitorio a menos de la mitad de la distancia entre las cajas de rodillos no se corregirá y podría inducir a cambios en velocidad adversos en el material siguiente. El sistema de control del laminador existente no puede responder al nuevo proceso de soldeo del lingote en el cual se desarrollan puntos calientes con una duración de medio segundo . Se preveía que la identificación y rastreo de un error transitorio conocido para la caja de rodillos permitiría que se hiciera un ajuste apropiado para corregir solo el error transitorio sin molestar al resto del material laminado. La mediciones muestran que el error transitorio inducido por la alta temperatura en la soldadura fue consistente para cada configuración de rodillo y el error dimensional fue evidente a partir de las cajas desbastadoras al avanzar a través del proceso de laminación hasta el producto terminado .

La invención se basa en la aplicación de compresión al material durante la laminación para liberar tensión la cual ocasiona un tamaño reducido y para inducir un incremento de tamaño de la compresión para enviar material sobredimensionado a las cajas de rodillos corriente abajo. La figura 2A muestra un arreglo típico de conformidad con la técnica anterior cuando un lingote 10 avanza entre las cajas de rodillos 11 y 12 y cuando el lingote tiene una junta soldada 13. Bajo condiciones normales de control de velocidad, debido a la mayor temperatura en la junta soldada 13 la tensión producida en el lingote entre las cajas de rodillos 11 y 12 producirá una disminución o tamaño reducido del lingote en la junta soldada 13. Esto da lugar a cambios dimensionales en el lingote y la junta soldada después del laminado el cual está fuera de la tolerancia especificada para el producto y hace que el producto sea inaceptable. Con referencia a la figura 2B, los rodillos 20 y 21 de las cajas de rodillos 11 y 12 son regulados por la computadora 5 para sobreponer un cambio de velocidad en los rodillos con el fin de producir una compresión en el lingote en la zona entre las cajas de rodillos 11 y 12 y "producir con ello una acumulación de material en la junta soldada 13. Al sobreponer el control de velocidad en los rodillos no solo se remueve la tensión en la junta soldada sino adicionalmente el incremento en la dimensión en la junta soldada prepara al material para la laminación subsiguiente en las cajas de rodillos corriente ab jo. La rigidez del lingote entre las cajas de rodillos se reduce al efectuarse la laminación del lingote y por lo tanto el cambio principal en el ajuste de velocidad de los rodillos tiene lugar en el extremo de entrada del laminador en la etapa de desbastado. El control de velocidad se reduce a lo largo del recorrido del lingote hasta que ya no es práctico en el extremo corriente abajo. Las engarzadoras convencionales que controlan la velocidad en el extremo corriente abajo responden al incremento de velocidad debido al pasaje de soldadura reduciendo la velocidad de la caja de rodillos después de que ha pasado la soldadura. Al detener el control durante el periodo del pasaje de la junta soldada este ajuste innecesario se elimina y las dimensiones después de la junta se estabilizan a la vez que se reduce también el desgaste mecánico en los componentes impulsores. El principio de la alimentación de información de avance acerca de la temperatura puede aplicarse a otras desviaciones en un producto que puede detectarse y corregirse por cambios en la velocidad en las cajas de laminación del laminador. El método puede aplicarse para corregir variaciones dimensionales que surgen del calentamiento no uniforme en un horno modificando la velocidad de la caja de rodillos a partir de la temperatura medida corriente arriba de la caja de rodillos. La invención también puede emplearse para controlar la variación dimensional que surge de marcas de deslizamiento enfriadas de un horno de largueros móviles. En un proceso de laminación típico de lingotes con juntas soldadas, los lingotes pasan a través de un número de cajas de rodillos en el laminador. La computadora regula la velocidad de los rodillos en la caja de acuerdo con el tamaño de los lingotes en la entrada de la etapa de laminación y el tamaño deseado al final de la etapa de laminación. Cuando una junta soldada es detectada en el lingote con base en la información de rastreo en el soldador, esta información es suministrada a la computadora la cual regula la velocidad de los rodillos. La computadora ajusta la velocidad de los rodillos en las varias cajas para producir compresión en el lingote en las juntas soldadas con el fin de compensar cualquier reducción en la junta soldada debido a la tensión en la junta soldada mientras la junta soldada está aún a una temperatura elevada. Debido a que las juntas soldadas están a su mayor temperatura cuando abandonan el soldador y la rigidez de la sección es la mayor cuando entra a la etapa de desbastado de la laminación, el incremento en la velocidad de los rodillos será la más alta en las cajas de la etapa de desbastado y el incremento en la velocidad disminuirá gradualmente al avanzar la laminación corriente abajo y el diferencial de temperatura entre las juntas soldadas y el resto del lingote disminuye. A manera de ejemplo, el lingote con una sección cuadrada de 125 mm es introducido en un laminador que tiene 15 etapas en el cual el tamaño del lingote se reduce para producir una varilla laminada de un diámetro de 25 mm. La temperatura del lingote al entrar al laminador es de 1000°C y el lingote es suministrado a una velocidad de 0.2 metros/min. El lingote tiene juntas soldadas a una distancia de aproximadamente 12 metros y es un lingote soldado continuo. Las juntas soldadas están a una temperatura de 200 °C por arriba del resto del lingote . Con el fin de compensar el incremento de temperatura en las juntas soldadas, la velocidad de los rodillos en las cajas del laminador se incrementan con el fin de producir una varilla laminada uniforme. El incremento en velocidad es máximo en la primera caja desbastadora del laminador y diminuye gradualmente al reducirse la rigidez de la sección. El incremento en velocidad se muestra en la tabla 1 de aquí en adelante como función de la posición de la caja de rodillos en el laminador.

Ejemplo de Incremento de Velocidad (Incluyendo la admisión de las cajas de rodillos corriente arriba) lingote de 125 x 125 mm x 12 metros Incremento en velocidad de caj a 1 Incremento en velocidad de caj a 2 Incremento en velocidad de caj a 3 Incremento en velocidad de caja 4 Incremento en velocidad de caj a 5 El efecto de los ajustes en velocidad puede refinarse adicionalmente por la aplicación del incremento en velocidad para posiciones de. soldadura variables y periodos de tiempo entre cajas de rodillos. El incremento en velocidad para compensar el diferencial de temperatura entre las juntas soldadas y el resto del lingote se detiene entre las cajas, de rodillos 7 y 8. Como resultado, el lingote laminado tendrá un tamaño substancialmente uniforme y propiedades uniformes en las juntas soldadas del lingote laminado. Ahora será obvio para aquellos con experiencia en la técnica, muchas modificaciones y variaciones del aparato presentado aquí anteriormente. Estas modificaciones y variaciones no se alejarán del alcance de la invención de conformidad con lo definido por las siguientes reivindicaciones . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método de laminación de un lingote soldado continuo que tiene juntas soldadas en sitios sucesivos a' lo largo del lingote y en donde el lingote soldado continuo avanza a través de pares de rodillos de cajas de rodillos sucesivas, caracterizado por: el ajuste de las condiciones de laminación en dos cajas de rodillos sucesivas después de que una junta soldada de un lingote soldado continuo ha pasado por una caja de rodillos y está entre dos cajas de rodillos para producir compresión en la junta soldada y un incremento del área de sección transversal en esa junta soldada. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las condiciones de laminación se ajustan incrementando la velocidad del rodillo de esa caja de rodillos .
3. 3. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el control de la velocidad de los rodillos en cada caja de rodillos mediante un controlador de velocidad respectivo y por la conexión de todos los controladores a una computadora de control para regular la velocidad de los rodillos en las cajas de rodillos .
4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la computadora de control recibe información de rastreo de soldaduras de un medio de soldeo y produce una salida para el control de la velocidad de los rodillos con base en el rastreo de los rodillos.
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado por mostrar el tamaño del lingote y suministrar el tamaño del lingote a la computadora de control.
6. 6. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por incrementar la velocidad del par de rodillos de las otras dos cajas de rodillos en una cantidad menor que la velocidad incrementada de la primera caja de rodillos.
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la velocidad incrementada en las cajas de rodillos se reduce al avanzar el lingote a través de las cajas de rodillos corriente abajo.
8. 8. Un método de laminación de un lingote soldado continuo que tiene juntas soldadas en sitios sucesivos a lo largo del lingote y en donde el lingote continuo avanza a través de pares de rodillos de cajas de rodillos sucesivas, caracterizado por: ajustar la velocidad de rodillos en una caja de rodillos en respuesta a la presencia de una junta soldada en el lingote para producir compresión en el lingote en la junta soldada corriente abajo de la caja de rodillos y corriente arriba de la siguiente caja de rodillos corriente abajo, produciendo con ello una acumulación de material en la junta soldada entre las cajas de rodillos.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado por el control de la velocidad de los rodillos en las cajas de rodillos por medio de una computadora de control, y por suministrar información a la computadora con respecto al sitio de las juntas soldadas y por efectuar el ajuste de la velocidad de los rodillos en una caja de rodillos cuando una junta soldada está corriente abajo de una caja de rodillos y corriente arriba de la siguiente caja de rodillos sucesiva.
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque en ausencia de una junta soldada, la computadora regula la velocidad de los rodillos para producir un lingote laminado y cuando una junta soldada es detectada, la computadora ocasiona un incremento de la velocidad de los rodillos en la caja de rodillos corriente arriba de la junta soldada para producir compresión en la junta soldada antes de que la junta soldada alcance la siguiente caja de rodillos corriente abajo.
11. 11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la presencia de una junta soldada es detectada con base en la información de rastreo de un soldador, y en donde el incremento en la velocidad de los rodillos se reduce en las cajas de rodillos corriente abajo y eventualmente se detiene.
12. 12. Un aparato para llevar a cabo el método de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 9, caracterizado por: una computadora de control la cual ajusta la velocidad de los rodillos de un par de rodillos en una caja de rodillos para incrementar la velocidad de los rodillos en relación con la velocidad de rodillos en una caja de rodillos corriente abajo para producir compresión en la junta soldada entre las cajas de rodillos, y la computadora recibe información de rastreo con respecto a la presencia de una junta soldada.