PT96704B

PT96704B - Processo e dispositivo de formacao de bobinas de fio metalico

Info

Publication number: PT96704B
Application number: PT96704A
Authority: PT
Inventors: Andre Faessel; Claude Pochon; Jean-Pierre Mazzocco; Jean-Claude Valetti
Original assignee: Unimetall Sa
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1998-08-31
Also published as: ZA91999B; AU642954B2; FR2658100B1; NO175413C; CA2036081A1; FI910656A; TR24941A; YU14691A; EP0442835A1; EP0442835B1; PT96704A; US5143315A; PL288960A1; CS9100126A2; DE69103292T2; CZ279128B6; NO175413B; JPH0775828A; BR9100579A; PL165058B1

Description

O presente invento diz respeito a um processo em que espiras CIO) pré-formadas do referido fio são deixadas cair dentro dum cesto CIO) de formação de bobinas que apresenta uma parede (4) sensivel mente cilíndrica de eixo vertical no interior do qual as sobrepor de maneira a determinar a referi— formação cias espiras se vão duma bobina <7). No momento em que as espiras caem dentro do cesto de formação da bobina, vai-se exercer sobre as referidas espiras uma força radial da atracção das espiras em direcção â parede do cesto, encontrando-se a direcção dessa força animada dum movimento de rotação em torno do eixo do cesto. A força de atracção é de preferência gerada por um campo magnético rotativo. Para este fim, o dispositivo inclui uns meios próprios para exercer sobre as espiras a referida força que se acha animada dum movimento de rotação, compreendendo estes meios uns indutores tais como,por exemplo, uns electroímanes <5) que se acham repartidos regularmente ao longo da periferia do cesto <í) de formação de bobinas e uns meios próprios para alimentar ciclicamente estes electroímanes com corrente contínua.

presente invento diz respeito a um processo e a um dispositivo de formação duma bobina de fio metálico, designadamente de aço, do tipo daqueles em que espiras pré-formadas do referido fio são deixadas cair dentro dum cesto de formação de bobinas que apresenta uma parede cilíndrica de eixo vertical e de diâmetro interior interior superior ao diâmetro da bobina de espiras e no do qual as referidas espiras se vão acumular de maneira a determinar & formação da bobina.

Nas instalações de laminagem de fios metálicos são utilizados dispositivos deste tipo para a formação de bobinas que em seguida são compactadas e atadas. Nesse tipo de instalações, a seguir à operação de laminagem, o fio é prê-formado em espiras que vão ser em seguida dispostas numa posição sensivelmente horizontal, deitadas umas em cima das outras, sobre um transportador de arrefecimento geralmente existente, indo as espiras ser submetidas a um processo de arrefecimento ao longo do tempo em que se deslocam sobre o referido transportador.

Na extremidade do transportador as espiras vão cair umas a seguir ás outras dentro dum cesto de formação de bobinas que apresenta uma parede cilíndrica de eixo vertical e de diâmetro ligeiramente superior ao diâmetro da bobina de espiras e no interior do qual as referidas espiras se vão empilhar de maneira a determinar a formação duma bobina que vai ser depois retirada de dentro do cesto a fim de ser compactada e atada antes de se proceder ao seu armazenamento ou à sua utilização.

Nos documentos FR-A-1 383 950; FR-A-2 057 934 e FR-A-2 105 309 encontra-se descrita uma. instalação' deste tipo.

Nas instalações deste tipo, as espiras, apesar de serem parcialmente guiadas por meio duma ogiva axial que se acha colocada no interior do cesto, têm tendência para se depositar umas sobre as outras de maneira desordenada. Desse facto resulta que a altura da bobina assim formada vai ser bastante maior do que aquela que se iria obter se as espiras estivessem bem ordena

Conforme foi anteriormente referido, as bobinas vão ser em seguida compactadas, exercendo-se sobre elas uma pressão axial. Se as espiras se encontrarem dispostas duma maneira desordenada, com os fios a cruzarem-se numa grande quantidade de pontos, será muito grande o risco do fio desses pontos de cruzamento quando se compactacão da bobina.

sofrer estragos ao nivel proceder à operação de objectivo do presente invento consiste em resolver estes problemas e propor um sistema de formação de bobinas que permita ordenar a disposição das espiras, reduzir o espaço oc upado ob j ec to que f o i f io.

tem por daquele , sendo pelas bobinas e evitar os estragos produzidos no

Com estes objeetivos em vista, o invento um processo de formação de bobinas de fio do tipo referido no inicio da. presente memória descritiva esse processo caracterizado por, no momento em que as espiras estão a cair' dentro do cesto de formação da bobina, se ir exercer sobre as referidas espiras uma força radial de atraeção das espiras em direcção à parede do cesto, encontrando-se a direcção dessa força animada dum movimento de rotação em torno do eixo do c esto.

Cf invento tem também por objecto um dispositivo de formação de bobinas de fio metálico previamente conformado em espiras, compreendendo um cesto de formação da bobina qu© apresenta uma parede cilíndrica de eixo vertical. De acordo com o invento, o dispositivo ê caracterizado por compreender meios próprios para exercer sobre as referidas espiras uma força radial centrífuga animada dum movimento de rotação em torno do eixo do cesto.

Como se terá com certeza já compreendido, o processo e o dispositivo de acordo com o invento permitem ordenar a disposição das espiras nas bobinas em curso de formação, de maneira a que elas vão ficar dispostas em camadas sobrepostas, indo a espira de cada uma das várias camadas ficar angularmente decalada em relação ás espiras das camadas imediatamente adjacentes. Dito doutro modo, cada espira, ou grupo de espiras, vai estabelecer contacto com a parede do cesto num ponto dessa mesma parede, e os pontos de contacto respectivos de duas espiras, ou grupos de espiras, sucessivas vão ficar regularmente decalados circunferencxalmente. A concentração das espiras vai ser deste modo optimizado por ocasião da formação das bobinas. Isto vai permitir obter—se uma substancial redução, fio, na altura das bobinas e por por estas. Além disso, uma vez que tas nas bobinas, as espiras vão para o mesmo comprimento de conseguinte no espaço ocupado vão ficar regularmente disposter um melhor comportamento <ficar melhor apoiadas), havendo menos riscos de se deformarem por ocasião da sua manutenção (manipulação). Devido ao facto das bobinas assim formadas serem mais compactas, as operações de compactação a que as bobinas vão ser ulteriormente submetidas podem ser reduzidas, ou até mesmo suprimidas, o que pode levar ã supressão das unidades de compactação e portanto á redução do tempo e dos custos de fabrico, ou pelo menos à diminuição dos riscos do fio poder vir a sofrer estragos quando se proceder à operação de compactação da bobina.

De acordo com uma disposição particular do invento, o processo é aplicado â formação de bobinas de fio dum metal capaz de poder ser atraído por um íman, e a forca de atracção das espiras é gerada por um campo magnético rotativo, sendo este campo magnético criado de preferência por uns indutores constituídos por exemplo por uns electroímanes repartidos regularmente ao longo da periferia do cesto de formação de bobinas e alimentados ciclicamente com corrente continua.

Qraças a esta disposição, a atracção cíclica das espiras de metal em direcção à parede do cesto de formação de bobinas pode ser feita duma maneira muito simples, sem ser necessária a intervenção de órgãos mecânicos no interior do cesto. A utilização dum campo magnético criado por electroímanes permite de resto regular com facilidade a intensidade da força de atracção, bem como a velocidade de rotação do campo rotativo, em função do diâmetro do fio, das dimensões das espiras e da velocidade do transportador próprio para transportar as espiras e também da velocidade de queda das espiras dentro do cesto.

Além disso, a utilização de electroímanes colocados no lado de fora do cesto permite adaptar com facilidade o processo de acordo com o invento a instalações já existentes, sem ser necessário proceder a alterações importantes no cesto, só sendo necessário que a parede do cesto ao nível dos electroímanes seja feita num material não magnético.

Outras características e vantagens do invento tornar-se-ão evidentes no decorrer da descrição, que irá ser feita a título de exemplo, dum dispositivo e do processo de acordo com o invento aplicados à formação de bobinas de fio de aço no fim dum trem de laminagem de fio.

A citada descrição irá ser feita com referência aos desenhos anexos nos quais!

- a Figura í é uma representação esquemática e em corte axial dum dispositivo de formação de bobinas de acordo com o invento)

- a Figura 2 é uma vista em planta desse mesmo disposit i vo) e ~ a Figura 3 é uma outra vista em planta onde se acha esquematicamente representada uma disposição particular dos electroímanes.

dispositivo que se acha representado nas Figuras 2 compreende um cesto <1? de formação de bobinas de fio de cuja parede é cilíndrica e de eixo vertical. Esta parede preendeí aço, c om” uma vi rola superior <2>, cuja parte superior pode ser ligeiramente abocardada a fim de poder determinar a formação dum receptáculo para as espiras de fio CIO) que para aí vão ser conduzidas pelo transportador C11) que se move no sentido indicado pela seta <12> e sobre o qual o fio se acha deposto em espiras C10^?) dispostas numa posição sensivelmente horizontal, deitadas umas em cima das outras,'

- uma vi rola inferior (3) para a bobina de fio formada e que representados, que permitem extrair

- uma virola intermédia que serve de guia e de apoio se acha dotada de meios, não a bobina de dentro do cesto) ¢4) feita de material não magnético.

Uns electroímanes 05), em número de cinco no caso do exemplo aqui r ep r esentado, vão ser repartidos circunferencialmente ao longo da periferia da virola intermédia C4) na qual eles são fixados. A altura dos electroímanes C5) é ligeiramente inferior à da virola intermédia <4?, de maneira que sensivelmente todas as linhas do campo magnético criado pelos electroímanes em funcionamento vão atravessar a referida virola intermédia.

No interior do cesto Cl) encontra-se um prato horizontal C6) que se pode deslocar verticalmente, encontrando-se a sua posição superior situada ao nível da virola intermédia C4). Este prato destina-se a suportar a bobina (7), e vai descendo progressivamente de maneira que a parte superior da bobina em curso de formação vai ficar permanentemente na zona de acção do campo criado pelos electroímanes (5). Na Figura 1, o dispositivo encontra-se representado numa condicão correspondente ao inicio da formação da bobina C7) que nesse momento não é constituída senão por algumas espiras do fio o prato C6) que se acha ainda em

Cf prato CS) torno dum mandril a forma duma ogiva assegurar um guiamento ocasião da sua queda evitar que as espiras formação da bobina. A da virola ma te r i a1 não magnêtico, vel, designadamente no tro, devido ao facto com o invento tem quando estas caem é de forma central C8) cuja

C9) apontada para complementar das dentro do cesto intermédia fiquem numa posição

CIO) que se acham depostas sobre pos i ç ão e 1 e va da.

anular e encontra-se colocado em extremidade superior apresenta cima que se destina a espiras CIO) de fio por Cl) e inclusivamente a inclinada e perturbem a s i t uada à a1 tur a feita em i nd i spensádiâmeacordo espiras bobinas e ogiva <95 que se encontra C4) deverá ser de preferência No entanto esta, ogiva não é caso da bobinagem de fio de grande de que a realização do processo de por efeito promover o guiamento das dentro do cesto de formação de ordenar o posicionamento dessas mesmas espiras na bobina.

De acordo com a disposição que se acha representada na

Figura 3, os electroimanes CS) são dispostos horizontalmente, quer dizer, de maneira a fazer com que a direcçâo geral das dum mesmo Para este conformados de acordo com a linhas de campo que se estendem entre dois pólos electroíman vá ficar situada num plano horizontal, efeito os electroimanes podem ser representação esquemática da Figura 3, apresentando a culatra magnética destes mesmos electroimanes a forma de um U e indo os pólos que são formados pelas extremidades das pernas do U estender-se verticalmente ao longo duma altura ligeiramente inferior à da virola C4) que é formada por material não magnético e ficar encostados contra a superficie exterior desta mesma virola.

Em alternativa é possivel dispor os electroimanes verticalmente, quer dizer, de maneira a que as linhas de campo vão ficar orientadas segundo uma direcçâo geral vertical.

Os electroimanes CS) e os respectivos meios de alimentação de corrente eléctrica são determinados de maneira a que o efeito que o campo gerado por .cada um dos electroimanes vai exercer sobre as espiras se vã localizar essencialmente na parte da zona anular compreendida entre a virola intermédia C4) e a ogiva C’3) e situada defronte do referido electroíman.

Dito doutro modo, a força de extracção exercida por um electroíman sobre a espira ou sobre as espiras que se encontraCm) situada.Cs) ao mesmo nível desse electroíman no momento em que este é alimentado com corrente eléctrica não se vai exercer senão sobre a parte do arco desta ou destas espiras que se encontra situada mais próximo do referido electroíman.

Chama-se a atenção para o facto de que neste tipo de instalações, o diâmetro interior do cesto é superior ao das

:5 espiras. Por exemplo, o diâmetro do cesto é de 1.150 mm ε o das espiras de cerca de 1.050 mm. Cada espira tem portanto um certo grau de liberdade de movimentos que lhe é conferido pela folga de cerca de 100 mm entre o seu próprio diâmetro e o diâmetro interior do cesto, e que lhe faculta a possibilidade de realizar no interior do cesto movimentos de deslocação num plano horizontal. Quando um dos electroímanes é excitado, a ou as espiras que estão nesse momento a cair no interior do cesto e que se encontram situadas ao nível da vi rola intermédia (4) podem portanto encontrar-se afastadas da parte da parede dessa vi rola que se acha situada defronte do referido electroíman uma distância de cerca de 100 mm, ou mesmo mais, se tivermos em conta o facto de que as espiras podem estar inclinadas em relação â horizontal. Para que as espiras possam ser submetidas á atracção exercida por este electroíman, é necessário que o campo gerado por este mesmo electroíman vá penetrar no interior do cesto até uma profundidade pelo menos igual a essa distância, ou seja, no caso que se acaba de exemplificar, até uma profundidade de cerca de 150 mm.

Será, fácil de compreender que a profundidade de penetração do campo magnético no interior do cesto terá que ser ajustada designadamente em função dos diâmetros do cesto e das espiras, e também em função da presença ou da ausência da ogiva e do diâmetro desta.

Além disso, a fim de provocar o movimento de rotação do campo magnético em torno do eixo do cesto, o dispositivo compreende uns meios (não representados) próprios para alimentar ciclicamente os electroímanes (5) com corrente continua. Estes meios permitem efectuar a alimentação dos electroímanes segundo vários ciclos diferentes. Por exemplo, com referência á Figura 3 onde os electroímanes se acham respectivamente indicados pelas letras (a), (b), <c>, <d>, (e), será, possível alimentar um só electroíman de cada vez e realizar um ciclo d® alimentação na ordem (a, b, c, d, e, a, ... ') cuj na ordem (a, c , e, b, d, . Será possível também alimentar simultaneamente dois electroímanes, vizinhos de preferência, por exemplo segundo um dos ciclos seguintes:

(a+b ι	c+d,	f	b+c,	d+e,.,
(. a+b,	b+c,	c+d,	d+e,	1¾ j» JJS ÇS, · Ct J .
ou ainda Ca+c,	b+d,	c+e,	d+a,	e+b,..

sentido de rotação também pode ser invertido.

A seguir irá ser descrita a realização do dispositivo próprio para a formação duma bobina. Antes da chegada das primeiras espiras transportadas pelo transportador (11), os electroímanes <S> vão ser alimentados segundo um dos ciclos previamente determi nados.

prato C6> é conduzido para a sua posição elevada gue se acha representada na figura 1, ao nível da vi rola intermédia <4). As primeiras espiras <10> vão cair dentro do cesto <1> e vão-se depositar sobre o prato <6). Chama-se a atenção para o facto de gue no caso do dispositivo ser adaptado a uma instalação do tipo daquela gue se acha descrita no documento FR-A-2 10-5 309 anteriormente referido, gue deverá ser consultado caso se deseje obter mais informações acerca desse tipo de instalações, as primeiras espiras podem ir depositar-se sobre umas garras retrácteis gue penetram no interior do cesto é gue asseguram o apoio da bobina enquanto se espera pelo regresso do prato â sua posição elevada, indo depois essas garras desaparecer a fim de permitir gue a bobina que se encontra em curso de formação possa ir assentar sobre o prato.

Por ocasião da sua queda, as espiras de fio vão ser atraídas pelos electroímanes <5) e, graças ã alimentação cíclica dos referidos electroímanes que vai conferir um movimento de rotação ao campo magnético, ss espiras vão repartir-se circunferencialmente em sobreposição parcial umas sobre as outras, conforme se encontra representado na Figura 2. A medida que as espiras se vão depositando no interior do cesto e que portanto vai aumentando a altura da bobina, o movimento de descida do prato CS) vai sendo comandado de maneira a que a. parte superior da bobina em curso de formação se vá mantendo ao nível da virola intermédia e se vá mantendo assim submetida à acção do campo magnético, movimento de descida do prato deverá ser de preferência regulado de maneira a que a parte superior da bobina se vá manter na proximidade da parte de baixo da zona de influência dos electroímanes. Deste modo o campo irá ter um efeito preponderante sobre as espiras que se acham em curso de formação, indo então o esforço de atracção a que será necessário submeter as referidas espiras ser relativamente fraco. No entanto, o campo ainda irá ter efeito sobre as espiras acabadas de se depositar, o que irá permitir evitar a eventual tendência que estas possam ter para se deslocar em consequência, por exemplo, da elasticidade das próprias espiras, As espiras subjacentes, que se acham já fora da acção do campo, já não correm o risco de se deslocar devido à pressão que sobre elas vai ser exercida pelas espiras superiores.

Assim que todas as espiras tiverem sido depositadas e que a bobina tiver sido constituída, fas-se descer o prato para a posição baixa e a bobina, é retirada.

Como é fácil de compreender, é graças à disposição regular das espiras que a altura da bobina vai ficar notavelmente

reduzida em comparação com a das bobinas realizadas de acordo com a técnica anterior, em que as espiras se iam repartir sem qualquer regularidade e sobrepor umas âs outras duma maneira aleatór i a .

A titulo de exemplo, no caso da instalação que se acaba de descrever, utilizada a jusante dum trem de laminagem que produz fio com um diâmetro de 6,6 mm pré-formado em espiras com um diâmetro de 1,060 mm que vão cair dentro do cesto a uma velocidade da ordem das 26 espiras/segundo, cada electroiman é alimentado com corrente continua e funciona sob cerca de 40.000 Ampéres-espiras na bobinagem. -São utilizados cinco electroímanes que vão ser alimentados sucessivamente, indo o campo criado rodar a uma velocidade de de cerca de 0,26 rotações por segundo,

Foi assim possivel obter-se uma redução superior a 30 % na altura da bobina.

Chams~se a atenção para o facto de que a velocidade de rotação do campo pode variar dentro de proporções muito amplas, designadamente em função do ciclo de alimentação escolhido para os electroímanes, das características dimensionais do fio e da velocidade de queda das espiras. A referida velocidade de rotação do campo depende igualmente do tempo que a potência dos electroímanes demora a atingir o seu valor nominal, o que implica que a operação de alimentação dos referidos electroímanes tenha uma duração mínima para que o campo magnético criado possa produzir um suficiente efeito de atracção sobre as espiras.

Além disso será preciso ter em conta a magnetização remanescente dos electroímanes que provoca um atraso no desaparecimento do campo magnético em relação ao momento de corte da sua alimentação elêctrica, sendo portanto necessário fazer com que o ciclo de alimentação vá ter uma duração suficiente para evitar que os efeitos do campo criado por diferentes electroímanes não se vão perturbar mutuamente ou inclusivamente não se vão anular mutuamente.

Para esse efeito, os electroímanes irão ser de preferência dispostos de maneira a que os pôlos adjacentes de dois electroímanes vizinhos apresentem a mesma polaridade. Com a mesma finalidade poderá ser preferível alimentar os electroímanes segundo um ciclo em que se alimenta um electroíman e depois não o electroíman adjacente mas o electroíman situado electroíman adjacente, e assim sucessivamente.

seguir ao

Do mesmo modo, para se reduzir o tempo de resposta dos electroímanes, é possível fazer com que estes se mantenham permanentemente sob uma certa tensão, por exemplo uma tensão de cerca de '30 V, insuficiente para criar o efeito de atracção mas capaz de reduzir o tempo que a potência dos electroímanes demora a atingir o seu valor nominal quando se realiza a alimentação cíclica dos referidos electroímanes sob a tensão de trabalho, qus neste caso é da ordem dos 200 V.

Cf invento não se acha limitado ao dispositivo e ao processo que acabam de ser aqui descritos a título exemplificativo.

Em particular, o número de imanes poderá ser alterado e os próprios imanes poderão ser dispostos de maneira a que os pôlos adjacentes de dois electroímanes adjacentes apresentem a mesma polaridade, ou polaridades contrárias. Chama-se a atenção para o facto de qu© no caso em que os pôlos adjacentes apresentem a mesma polaridade, o número de imanes deverá ser de preferência par a fim de se evitar que haja des con ti nu idade na repartição dos pólos.

campo magnético rotativo poderá igualmente ser gerado por meio de qualquer um dos vários sistemas conhecidos pelos especialistas nesta matéria no âmbito do electromagnetismo e utilizando por exemplo indutores polifásicos ou uma culatra e bobinagens semelhantes âs do estator de um motor eléctrico, alimentados ou não com corrente continua.

campo magnético poderá igualmente ir exercer a sua acção a um nível mais ou menos próximo da extremidade superior do cesto, devendo as alturas respectivas das virolas intermédias ou superiores ser adaptadas em conformidade.

Claims

REIVINDICAÇÕES!

lã. - Processo de formação de bobinas de fio metálico, designadamente de aço, em que espiras pré-formadas do referido fio são deixadas cair dentro dum cesto de formação de bobinas que apresenta uma parede sensivelmente cilíndrica de eixo vertical no interior do qual as referidas espiras se vão sobrepor de maneira a determinar a formação duma bobina, caracterizado por, no momento em que as espiras estão a cair dentro do cesto de formação da bobina, se ir exercer sobre as referidas espiras uma força radial de atracção das espiras em direcção ã parede do cesto, encontrando-se a direcção dessa força animada rotação em torno do eixo do cesto.
2ã. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser aplicado a um fio metálico capaz de poder ser atraído por um íman, e por a referida força ser gerada por um campo magnético rotativo.
3ã. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o referido campo ser criado por uns electroímanes que s© acham repartidos regularmente ao longo da periferia do cesto de formação de bobinas e que são alimentados ciclicamente com cor rei·,te contí nua.
4®. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por se alimentar apenas um só electroíman de cada vez.
5ê. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por se alimentar simultaneamente dois electroímanes, de preferência dois electroímanes vizinhos.

Sâ. - Processo de acordo com uma das reivindicações í a 5, caracterizado por a referida força ir exercer a sua acção ao nível da parte superior da bobina em curso de formação.
7ã. - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a •5, carac ter izado por a referida força que é exercida sobre as referidas espiras no momento em que as referidas espiras estão a cair dentro do cesto de formação da acção acima do nível superior da bobina bobina, ir em curso y* c y* de formação sua
8â. - Dispositivo de formação de bobinas de fio metálico, designadamente de aço, previamente conformado em espiras, compreendendo um cesto de formação da bobina que apresenta uma parede cilíndrica de eixo vertical, caracterizado por incluir uns meios próprios para exercer sobre as referidas espiras uma forca radial centrífuga animada dum movimento de rotação em torno do eixo do cesto.

Sã. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os referidos meios geradores de força compreenderem uns indutores que vão gerar um campo magnético rotativo.

lOâ. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os referidos indutores serem constituidos por uns electroímanes que se acham repartidos regularmente ao longo da periferia do referido cesto de formação de bobinas, e por compreender uns meios próprios para alimentar ciclicamente os r e f e r i dos elec t r o í manes c om c or r en te c on t í nua.

llâ. carac te r .i zado por sobre as espiras se

Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, os meios próprios para exercer a força radial e n c o n t r a r em c o1oc ados um nível

- 17 correspondente à parte superior da bobina em curso de formaçã e/ou acima desse nível.
12â. - Dispositivo caracterizado por a parede do ao nível dos indutores, feita de acordo com a reivindicação 9 cesto de formação de bobinas ser num material não magnético.