Niveladora con espaciamiento variable de centro a centro
La presente invención se refiere a una niveladora sin tensión destinada a nivelar una banda metálica y al método de nivelar usando dicha niveladora. Una banda o placa metálica experimenta diversas operaciones, tales como el laminado en caliente y el laminado en frío, las cuales están destinadas a uniformizar sus dimensiones en toda su longitud. Así, en teoría, una banda metálica laminada tiene en cualquier punto un espesor y una anchura constantes . Sin embargo, la operación de laminado es insuficiente para obtener una banda libre de defectos. Esto se debe a que presenta defectos de planidad no desarrollables, tales como ondulaciones en los bordes o en el centro, y/o defectos desarrollables tales como un rizo o una corona, es decir, una curvatura bien a lo largo de la longitud o bien a lo largo de la anchura de la banda, respectivamente. Estos defectos de planidad se pueden corregir nivelando la banda en una niveladora de rodillos múltiples. Una niveladora de este tipo consiste en dos módulos superpuestos cada uno de los cuales soporta varios rodillos accionados por motor, de diámetro constante, desplazados entre sí y
colocados alternativamente por encima y por debajo del camino de la banda. Este tipo de niveladora está configurada, en términos del número de rodillos, el diámetro de los rodillos, el espaciamiento de centro a centro y el ajuste, de manera que logra un nivelado satisfactorio de la banda, cuyo espesor está dentro de un intervalo definido. En una niveladora convencional, los espaciamientos de centro a centro de los rodillos son constantes y están establecidos de manera que la relación del diámetro del rodillo al espaciamiento de centro a centro esté entre aproximadamente 0,90 y aproximadamente 0,95. Sin embargo, en este tipo de niveladora, las fuerzas y los momentos de nivelado son grandes. Con la finalidad de reducirlos, los fabricantes han desarrollado niveladoras en las cuales se ha aumentado todos los espaciamientos de centro a centro de manera que la relación del diámetro al espaciamiento de centro a centro sea de 0,70 a 0,80. Sin embargo, esto ya no permite corregir los defectos no desarrollables a lo largo de todo el alcance de la niveladora en términos de espesor de banda, y en particular cuando se trata de una banda delgada. Los fabricantes han propuesto retraer algunos de los rodillos, por ejemplo yendo de nueve a cinco rodillos. Sin embargo, cuando se reduce el número de los rodillos útiles,
el grado de deformación plástica dentro de la niveladora varía abruptamente, y se hace difícil controlar los defectos desarrollables . El objeto de la presente invención es por tanto proponer una niveladora en la cual se reduzcan las fuerzas y los momentos de nivelado en comparación con los de una niveladora convencional, aunque manteniendo todavía una buena corrección de la planidad en todo el alcance de la niveladora, y haciendo más fácil someter a control los rizos y coronas. Para esta finalidad, el objeto de la invención es una niveladora sin tensión destinada a nivelar una banda metálica, que tiene una entrada y una salida, comprendiendo n+1 rodillos, del tipo que comprende dos módulos superpuestos, cada uno de los cuales soporta al menos n/2 rodillos motorizados de radio R constante, desplazados entre sí y colocados alternativamente por encima y por debajo del camino de la banda, estando el eje de cada uno de los rodillos de un módulo separado del eje del rodillo inmediatamente siguiente del otro módulo por un espaciamiento Ek de centro a centro, en la cual:
para k = n-3 a n, R/Ek = R/En y R/ En < R/Ei; y para k de 5 a n-l, R/En <_ R/Ek < R/ Ei, y R/Ek <
R/Ek+1 , incluyendo dicha niveladora opcionalmente medios para ajustar los espaciamientos Ek de centro a centro. La niveladora según la invención puede tener además las siguientes características: n > 8; cuando el espesor de la banda a nivelar está entre 0,5 y 3 mm, 14 < n < 22; cuando el espesor de la banda a nivelar está entre 3 y 15 mm, 10 < n < 16; para k de 1 a x, 0,90 < R/Ek < 0,95 y para k de x+1 a n, 0,70 <_ R/Ek < 0,80; para k de 1 a x, 0,90 <_ R/Ek < 0,95, siendo uno de los espaciamientos de centro a centro Ex?_ donde 5 < x < n-4 tal que: 0,80 <_ R/Ex < 0,90; y para k de x+1 a n, 0,70 < R/Ek < 0, 80, y para k de 1 a x, 0,90 < R/E < 0,95, siendo uno de los espaciamientos de centro a centro Ex?_ donde 5 < x < n- 4 tal que: 0,80 <_ R/Ex < 0,90; y 0,75 <_ R/Ex+1 < 0,85; y para k de x+2 a n, 0,70 < R/Ek < 0, 80.
El objeto de la invención es también un método para nivelar una banda metálica, en particular una banda de acero, en la cual se usa esta niveladora con un grado de deformación plástica de al menos el 60% y como máximo del 90%. Como se habrá entendido, la invención consiste en proponer una niveladora en la cual al menos los primeros cinco rodillos comenzando desde la entrada de la niveladora tienen una relación de radio/espaciamiento de centro a centro idéntica a la de las niveladoras convencionales, en la cual, al menos los últimos cinco rodillos a partir la entrada de la niveladora tienen una relación de espaciamiento de centro a centro próxima a la de un eliminador de rizos, y en la cual el espaciamiento de radio/centro entre los rodillos intermedios de la niveladora se aumenta ventajosamente. Resultarán más obvias las características y ventajas de la presente invención a lo largo de la descripción siguiente, dada a título de ejemplo no limitativo y haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales: la Figura 1 muestra una vista esquemática en corte transversal de una niveladora sin tensión de rodillos múltiples según la invención; la Figura 2 muestra una curva de cálculo del rizo residual de una banda metálica nivelada en función de la
fijación de salida de la niveladora, para un grado de deformación plástica del 60%; y la Figura 3 muestra una curva de cálculo del rizo residual de una banda metálica nivelada en función de la fijación de salida de la niveladora, para un grado de deformación plástica del 80%. La Figura 1 muestra esquemáticamente una niveladora 1 que comprende dos módulos superpuestos 2, 3, cada uno soportando unos rodillos motorizados 4, 4' de radio R constante. Para nivelar una banda metálica 5, esta banda se hace pasar entre los rodillos 4, 4' y se define así una entrada de niveladora, que corresponde a la entrada de la banda 5 en la niveladora 1, y una salida de niveladora, que corresponde a la salida de la banda 5 de la niveladora 1. Los rodillos 4, 4' están situados de manera que están desplazados el uno respecto al otro y colocados alternativamente por encima y por debajo del recorrido de la banda metálica 5. Para obtener una nivelación correcta de la banda 5, cada módulo 2,3 debe soportar al menos n/2 rodillos 4, 4', y más precisamente, para una niveladora que comprende n+1 rodillos 4, 4', el módulo inferior 2 comprende (n/2) + 1 rodillos 4 y el módulo superior 3 comprende (n/2) rodillos 4'. El eje de cada uno de los rodillos 4, 4' de un módulo 2, 3 dado está
separado del eje del rodillo 4, 4' inmediatamente siguiente del otro módulo un espaciamiento Ek de centro a centro, que se puede variar. Para obtener una banda 5 nivelada con un rizo cero, es necesario establecer un hueco entre los rodillos 4 del módulo inferior 2 y los rodillos 4' del módulo superior 3 situado en el lado de salida de la niveladora 1, es decir establecer la fijación de entrada y la fijación de salida de la niveladora 1. Para adaptar el ajuste según el tipo de banda 5 a nivelar, se puede variar el espaciamiento Ek de centro a centro usando medios de ajuste (no representados). Los inventores han demostrado reduciendo la relación radio/espaciamiento de centro a centro de los rodillos hasta un valor alrededor de 0,8, comenzando en el quinto rodillo a partir de la entrada de la niveladora, en una niveladora cuya relación radio/espaciamiento de centro a centro entre al menos los primeros cinco rodillos a partir de la entrada de la niveladora corresponde a la relación radio/espaciamiento de centro a centro de una niveladora convencional, que se pueden reducir las fuerzas y los momentos de nivelación en un 5 al 25% dependiendo del tipo de ajuste realizado. Así, para los primeros cinco rodillos a partir de la entrada de la niveladora, es decir cuando k varía de 2 a 4,
la relación R/Ek es igual a la relación R/Ei, en la cual Ex corresponde al espaciamiento de centro a centro entre el primer rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el segundo rodillo desde la entrada de la niveladora, siendo R/E? entre 0,90 y 0,95, ambos inclusive, valores que corresponden a la relación radio/espaciamiento centro a centro de una niveladora convencional . Para los últimos cinco rodillos a partir de la entrada de la niveladora, es decir cuando k varía de n-3 a n, la relación R/Ek es igual a la relación R/En, en la cual En corresponde al espaciamiento de centro a centro entre el último rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el penúltimo rodillo desde la entrada de la niveladora, estando R/En entre 0,70 y 0,80, ambos inclusive, valores que corresponden a la relación radio/espaciamiento centro a centro de una eliminadora de rizo convencional. Así, en la niveladora según la invención, está claro que la relación R/Ei, es siempre mayor que la relación R/En. Además, también se recomienda que, entre el quinto rodillo a partir de la entrada y el (n-l)ésimo rodillo desde la entrada de la niveladora, es decir cuando k varía de 5 a n-l, se satisfagan las siguientes relaciones: R/En < R/Ek < R/ i, y R/Ek < R/Ek+i .
Estas condiciones hicieron posible reducir las fuerzas ejercidas sobre los rodillos y reducir el momento necesario para la nivelación. Así, para unos resultados equivalentes en términos de nivelación, la potencia de la niveladora según la invención será de un 15 a un 20% menos que la potencia de una niveladora convencional . Además, los inventores han observado un aumento del numero de puntos de funcionamiento usando la niveladora según la invención, en comparación con una niveladora convencional que tiene el mismo número de rodillos . El número de puntos de funcionamiento de una niveladora está determinado por un ajuste a realizar a la niveladora a fin de obtener, al abandonar la niveladora, una banda que tiene un rizo cero y una corona cero. Así, cuanto mayor es el número de puntos de funcionamiento para una niveladora dada, menor es la limitación en lo que concierne a los ajustes. Esto representa, por tanto, una ventaja adicional, puesto que se podrá reducir el tiempo requerido para ajustar la niveladora según la invención. A fin de que los defectos de planidad no desarrollables de la banda sean corregidos adecuadamente, es esencial que la relación R/E sea igual a la relación R/Ei, dentro de la precisión del ajuste del espaciamiento de centro a centro de
los rodillos, al menos para los primeros cinco rodillos a partir de la entrada de la niveladora. Preferiblemente, la niveladora comprende más de nueve rodillos, es decir, n es igual o mayor que 8, a fin de que se corrijan adecuadamente los defectos no desarrollables y los defectos desarrollables. Esto se debe a que con menos de nueve rodillos, se hace difícil controlar los defectos desarrollables, y la banda metálica puede retener una corona residual y un rizo residual. Ventajosamente, para hacer los ajustes más fáciles y corregir adecuadamente todos los defectos de planidad de una banda metálica dentro de un intervalo de espesores de 0,7 a 3 mm, la niveladora comprende entre 15 y 23 rodillos (ambos inclusive) es decir, 14 < n < 22. Cuando la banda metálica tiene un espesor dentro de un intervalo entre 3 y 15 mm, la niveladora comprende ventajosamente entre 11 y 17 rodillos es decir, 10 < n < 16.
Dependiendo de la calidad de resolución de los defectos de planidad y de la reducción deseada en las fuerzas y momentos de nivelación, los inventores han desarrollado diversos tipos de niveladora, los cuales se describirán a continuación . Según una primera realización de la invención, la
niveladora se divide en dos zonas. Una primera zona está así entre el primer rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el (x+l)ésimo rodillo a partir de la entrada de la niveladora, es decir, cuando k varía entre 1 y x, y se extiende al menos hasta el quinto rodillo desde la entrada de la niveladora. En esta primera zona, la relación de radio/espaciamiento de centro a centro R/Ek es constante y está comprendida entre 0,90 y 0,95 (ambos inclusive). La segunda zona se extiende entre el (x+l)ésimo rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el último rodillo a partir de la entrada de la niveladora, el cual es el (n+l)ésimo rodillo, es decir cuando k varía entre x+1 y n, y se extiende al menos desde el (n-3)ésimo rodillo desde la entrada de la niveladora. En esta zona, la relación de radio/espaciamiento de centro a centro R/E es constante y está comprendida entre 0,70 y 0,80 (ambos inclusive). Según una segunda realización de la invención, la niveladora se divide en tres zonas. Una primera zona, como en la primera realización, se extiende entre el primer rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el (x+l)ésimo rodillo a partir de la entrada de la niveladora, es decir, cuando k varía entre 1 y x, y se extiende al menos hasta el quinto rodillo desde la entrada de la niveladora. En esta zona, la
relación de radio/espaciamiento de centro a centro R/Ek es constante y está comprendida entre 0,90 y 0,95 (ambos inclusive) . A continuación, una segunda zona en la cual una de las relaciones de radio/espaciamiento de centro a centro, que se denominará R/Ex está comprendida entre 0,80 y 0,90 (ambos inclusive) . Esta segunda zona se extiende entre el quinto rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el (n-4)ésimo rodillo a partir de la entrada de la niveladora, es decir cuando x varía entre 5 y n-4, Finalmente, una tercera zona se extiende entre el (x+l)ésimo rodillo desde la entrada y el último rodillo de la niveladora (el (n+l)ésimo rodillo), es decir cuando k varía entre x+1 y n. En esta tercera zona, la relación de radio/espaciamiento de centro a centro R/Ek es constante y está comprendida entre 0,70 y 0,80 (ambos inclusive) . En una tercera realización de la invención, la niveladora se divide de nuevo en tres zonas. Una primera zona, como en las anteriores realizaciones, se extiende entre el primer rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el (xtl)ésimo rodillo a partir de la entrada de la niveladora, es decir, cuando k varía entre 1 y x, y se extiende al menos hasta el quinto rodillo desde la entrada de la niveladora. En esta zona, la relación de
radio/espaciamiento de centro a centro R/Ek está comprendida entre 0,90 y 0,95 (ambos inclusive). A continuación, una segunda zona en la cual una de las relaciones de radio/espaciamiento de centro a centro, que se denominará R/Ex está comprendida entre 0,80 y 0,90 (ambos inclusive) y la relación de radio/espaciamiento de centro a centro, que se denominará R/Ex+? está comprendida entre 0,75 y 0,85 (ambos inclusive) . Esta segunda zona se extiende entre el quinto rodillo a partir de la entrada de la niveladora y el (n- 4)ésimo rodillo a partir de la entrada de la niveladora, es decir cuando x varía entre 5 y n-4, Finalmente, una tercera zona se extiende entre el (x+2)ésimo rodillo desde la entrada y el último rodillo de la niveladora (el (n+l)ésimo rodillo), es decir cuando k varía entre x+2 y n. En esta tercera zona, la relación de radio/espaciamiento de centro a centro R/E es constante y está comprendida entre 0,70 y 0,80 (ambos inclusive) . La invención se refiere también a un método para nivelar una banda metálica, en el cual se usa una de las niveladoras anteriormente descrita con un grado de deformación plástica de al menos el 60%, pero como máximo del 90%. Se define el grado de deformación plástica de una banda metálica como el espesor de la banda metálica deformada
plásticamente respecto al espesor total. Así, si el grado de deformación plástica es inferior al 60%, ya no es posible remediar los defectos de planidad de la banda. Sin embargo, si este grado de deformación plástica es superior al 90%, es difícil nivelar la banda metálica y en este caso es también difícil remediar los defectos de planidad de la banda. La banda metálica a nivelar puede estar hecha de acero al carbono o de acero inoxidable, revestidos con un revestimiento metálico, por ejemplo a base de zinc, o con un revestimiento orgánico. A continuación se ilustrará la invención mediante ejemplos dados a título indicativo, no limitativo. Una niveladora convencional, referenciada como la niveladora X, que comprende (k+1) rodillos, siendo k igual a 16, es decir, diecisiete rodillos, con un diámetro de 57 mm, y un espaciamiento de centro a centro Ek constante de 30 mm (una niveladora del tipo BRONX) , que tiene por tanto una relación de radio/espaciamiento centro a centro R/E constante de 0,95, fue modificada a fin de obtener diversas niveladoras según la invención, es decir: Niveladora A: para k de 1 a 4, R/Ek = 0,95 y para k de 5 a 16, R/Ek = 0,80;
Niveladora B: para k de 1 a 4, R/Ek = 0,95 y para k = 5, R/Ek = 0,865 y para k de 6 a 16, R/E = 0,80; y Niveladora C: para k de 1 a 4, R/Ek = 0,95 y para k = 5, R/E = 0,90 y R/Ek+1 = 0,85, y para k de 7 a 16, R/Ek = 0,80; Se hizo pasar entonces una banda de acero de 2 mm de espesor y 1000 mm de anchura a través de cada una de estas niveladoras A, B, C y X aplicando un grado de deformación plástica del 60% o del 80%. El acero en cuestión era acero del tipo THR1000, cuyo límite elástico Rp0,2 era de 900 MPa. Las Figuras 2 y 3 muestran una curva de cálculo del rizo residual de la banda de acero nivelada en función de la fijación de salida de la niveladora para un grado de deformación plástica del 60% (Figura 2) y para un grado de deformación plástica del 80% (Figura 3). Las diversas niveladoras se identifican por los símbolos siguientes : - niveladora A: símbolo M, - niveladora B: símbolo A, - niveladora C: símbolo X, y - niveladora X: símbolo . Finalmente, se midieron las fuerzas de entrada de la
niveladora, las fuerzas de salida de la niveladora y el momento de la niveladora para cada una de las niveladoras y para cada grado de deformación plástica . Se calcularon las reducciones obtenidas en cada una de las niveladoras A, B y C según la invención comparadas con la niveladora convencional
X y se dan los resultados en las Tablas 1 y 2 Tabla 1 : Reducción de las fuerzas y aumento de los puntos de funcionamiento, para un grado de deformación plástica del 60% Reducción Reducción Reducción Reducción Número de de fuerza de fuerza de fuerza de momento puntos de en la en la total total de funcionamiento entrada de salida de la la la niveladora niveladora niveladora
Niveladora A 23 11 17 35 Niveladora B 18 14 15 31 Niveladora C 15 14 14 25 Niveladora X
Tabla 2 : Reducción de las fuerzas y aumento de los puntos de funcionamiento, para un grado de deformación plástica del 80%
Es obvio a partir de estas dos tablas de resultados que la niveladora A es la niveladora que permite obtener las mayores reducciones de fuerzas y momentos, con independencia del grado de deformación plástica. Sin embargo, como se puede ver en las Figuras 2 y 3, esta niveladora no es necesariamente la más fiable si se desea dar a la banda metálica un rizo perfectamente cero, puesto que en particular cuando el grado de deformación plástica es del 60%, el número de puntos de funcionamiento es 1, mientras que es 9 en el caso de la niveladora C.