BRPI0614511A2 - método de laminar continuamente um produto que sai de uma cadeira de laminação a montante em uma velocidade mais alta do que a velocidade de entrada de uma cadeira de laminação a jusante - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE LAMINAR CONTINUAMENTE UM PRODUTO QUE SAI DE UMA CADEIRA DE LAMINAçãO A MONTANTE EM UMA VELOCIDADE MAIS ALTA DO QUE A VELOCIDADE DE ENTRADA DE UMA CADEIRA DE LAMINAçãO A JUSANTE. A presente invenção refere-se a um método para continuamentelaminar um produto que sai de uma cadeira de laminação a montante RS~1~ em uma velocidade de dispensa V~1~ maior do que a velocidade de entrada V~3~ de uma cadeira de laminação a jusante RS~2~. O excesso de produto resultante do diferencial de velocidade entre V~1~ e V~3~ é temporariamente acumulado entre as cadeiras de laminação.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DELAMINAR CONTINUAMENTE UM PRODUTO QUE SAI DE UMA CADEIRADE LAMINAÇÃO A MONTANTE EM UMA VELOCIDADE MAIS ALTA DOQUE A VELOCIDADE DE ENTRADA DE UMA CADEIRA DE LAMINAÇÃOA JUSANTE".
REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO
O presente pedido de patente reivindica prioridade ao Pedido dePatente Norte-americano de Série No. 11/375.448 que foi depositado em 14de março de 2006.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se, de modo geral, a Iaminadoresque produzem produtos longos laminados a quente, tais como barras, hastese similares, e, em particular, a um método de laminar continuamente um pro-duto em cadeiras de laminação consecutivas a montante e a jusante, com oproduto saindo da cadeira de laminação a montante em uma velocidade queé mais alta do que a velocidade de entrada da cadeira de laminação a jusante.
2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR
Em uma típica instalação de laminador, os lingotes são aqueci-dos a uma temperatura de laminação elevada em um forno. Os lingotes a-quecidos são então submetidos à laminação contínua em seções sucessivasde desbaste, intermediária e de acabamento do laminador, com cada seçãode laminação sendo compreendida de múltiplas cadeiras de laminação. Paraprodutos maiores, todo o laminador pode ser geralmente operado na capaci-dade máxima do forno ou próximo deste. Entretanto, quando a programaçãode laminação exigir produtos menores, a capacidade da seção de acaba-mento é freqüentemente reduzida para bem abaixo daquela do forno e dasseções de laminação de desbaste e intermediária. Sob estas circunstâncias,as seções de desbaste e intermediária podem ter sua velocidade diminuídapara corresponder à capacidade da seção de acabamento, mas há limitesalém dos quais isto se torna impraticável. Isto se deve ao fato de o procedi-mento de laminação aceitável ditar que os lingotes aquecidos devem serintroduzidos na primeira cadeira da seção de desbaste em uma velocidadede entrada mínima, abaixo da qual pode acontecer a rachadura dos cilindros.
Em outros casos, por exemplo, quando da laminação de aços-ferramenta de alta velocidade ou ligas com base de níquel, uma velocidadede entrada mais alta é exigida para impedir o resfriamento excessivo do lin-gote, enquanto velocidades de acabamento mais baixas são exigidas paraimpedir a geração de calor excessivo, o que pode causar a fusão de núcleoe a rachadura da superfície do produto.
Estes problemas podem ser impedidos por meio da laminaçãocontínua de um produto em cadeiras de laminação consecutivas a montantee a jusante, por exemplo, a última cadeira de uma seção de laminação in-termediária e a primeira cadeira de uma seção de acabamento de Iamina-ção, com a velocidade do produto que sai da cadeira a montante sendo maisalta do que a velocidade de entrada da cadeira a jusante, e com o excessode produto resultante deste diferencial de velocidade sendo temporariamen-te acumulado entre as duas cadeiras de laminação.
Uma tentativa anterior em alcançar este objetivo é descrita naPatente Norte-americana No. 3.486.359 (Hein), onde uma cabeça de assen-tamento temporariamente acumula produtos laminados a quente que saemda seção de laminação intermediária em um carretei de armazenamento. Oproduto acumulado é então desenrolado do carretei de armazenamento emuma velocidade reduzida para a laminação continuada em uma seção deacabamento de laminação. Contudo, inúmeras desvantagens são associa-das com a abordagem de Hein. Por exemplo, o produto não é desaceleradoantes de ser enrolado no carretei de armazenamento. Isto, ligado a uma faltade controle sobre como os enrolamentos são distribuídos ao longo da super-fície de carretei, pode fazer com que os enrolamentos se sobreponham mu-tuamente, podendo, por sua vez, interromper o processo de desenrolamento.
No pedido publicado Norte-americano No. US2004-0250590A1(Shore)1 é descrito um sistema diferente para desacelerar e temporariamenteacumular um produto laminado a quente que se move longitudinalmente aolongo de um eixo de recebimento em uma primeira velocidade Vi. O sistemade Shore inclui uma montagem de assentamento de rotação contínua queapresenta uma extremidade de entrada alinhada com o eixo de recebimentopara receber o produto. A montagem de assentamento apresenta uma seçãointermediária curvada que leva à extremidade de dispensa que é espaçadaradialmente a partir do eixo de recebimento e que é orientada para dispensaro produto em uma direção de saída transversal ao eixo de recebimento. Acurvatura da montagem de assentamento e a orientação de sua extremidadede dispensa são tais que o produto que sai tem a forma espiralada. A espiralé recebida e temporariamente acumulada em um tambor cilíndrico dispostocoaxialmente com o eixo de recebimento. O tambor é girado continuamenteem torno do eixo de recebimento em uma direção oposta à direção de rota-ção da montagem de assentamento e em uma velocidade selecionada paradesenrolar a espiral de acumulação na velocidade V3. O produto para desen-rolamento é direcionado para longe do tambor por um dispositivo de capturaque é deslocável em uma direção paralela ao eixo de recebimento. Duranteo tempo "T" exigido para laminar um lingote completo, um comprimento deproduto "L" igual a T χ V2 é temporariamente acumulado no tambor.
No sistema de Shore, o produto é desacelerado e formado emuma espiral ordenada antes de ser depositado no tambor. A desaceleraçãodo produto reduz a capacidade de armazenamento exigida do tambor, e aespiral ordenada garante um desenrolamento suave e sem problemas doproduto originário do tambor.
Uma exigência essencial do sistema de Shore é o prognósticopreciso do tempo de chegada da extremidade dianteira do produto na extre-midade de dispensa da montagem de assentamento continuamente girató-ria, acoplada com sincronização precisa da montagem de assentamento gi-ratória com referência ao dispositivo de captura estacionário de modo a ga-rantir a dispensa suave da extremidade dianteira do produto da primeira paraa última.O objetivo da presente invenção é o de prover um método alter-nativo de operar o sistema de Shore no qual a montagem de assentamentoé estacionária durante a dispensa das extremidades dianteiras do produto nodispositivo de captura.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com a presente invenção, um produto é laminado emcadeiras de laminação consecutivas a montante e a jusante, com o produtosaindo da cadeira de laminação a montante em uma velocidade V1 que émaior do que a velocidade V3 da cadeira de laminação a jusante. O produtoque sai da cadeira de laminação a montante é direcionado ao longo de umeixo de dispensa para um acumulador disposto entre as cadeiras de lamina-ção. O acumulador apresenta uma montagem de assentamento curvadacom uma extremidade de entrada alinhada com o eixo de dispensa para re-ceber o produto e uma extremidade de saída espaçada radialmente do eixode dispensa para dispensar o produto em uma direção transversal. Duranteum primeiro intervalo de tempo, a montagem de assentamento é mantidaestacionária, com sua extremidade de saída alinhada com um dispositivo decaptura que leva à cadeira de laminação a jusante, dispensando assim oproduto através do dispositivo de captura para laminação na cadeira de Ia-minação a jusante em sua velocidade de entrada V3, enquanto o excesso deproduto resultante do diferencial de velocidade VrV3 continua a ser dispen-sado da cadeira de laminação a montante. O excesso de produto é tempora-riamente armazenado em um rolo tensor disposto entre o acumulador e umadas cadeiras de laminação. Durante um segundo intervalo de tempo, a mon-tagem de assentamento é giratoriamente acelerada em torno do eixo de dis-pensa em uma velocidade operacional na qual sua extremidade de saídaapresenta uma velocidade V2 igual a-V1-V3, desacelerando assim o produtoque é dispensado de sua extremidade de saída para a velocidade V3. Duran-te um terceiro intervalo de tempo, a montagem de assentamento continua agirar em sua velocidade operacional, com a curvatura da montagem de as-sentamento e a orientação de sua extremidade de saída sendo tais de modoa formar o produto dispensado daí em uma quantidade maior que aqueleque é laminado na cadeira de laminação a jusante em uma espiral. A espiralé depositada e acumulada em um tambor cilíndrico girável em torno do eixode dispensa, e o tambor é girado em uma direção oposta à direção de rota-ção da montagem de assentamento para assim desenrolar a espiral pormeio do dispositivo de captura na cadeira de laminação a jusante na veloci-dade V3.
Preferivelmente, a velocidade do produto que entra e que sai doacumulador é controlada respectivamente pelas unidades de cilindro puxa-dor acionadas a montante e a jusante.
De acordo com um aspecto da invenção, o rolo tensor é dispostoentre a unidade de cilindro puxador a jusante e a cadeira de laminação ajusante. As unidades de cilindro puxador a montante e a jusante são opera-das para manter a velocidade do produto em V1 durante o primeiro intervalode tempo. Durante o segundo intervalo de tempo, a unidade de cilindro pu-xador a jusante é operada para desacelerar o produto de Vi para V3 em umataxa inversa à taxa de aceleração da guia curvada para V2.
De acordo com outro aspecto da invenção, o rolo tensor é dis-posto entre a unidade de cilindro puxador a montante e a cadeira de lamina-ção a montante. Durante o primeiro intervalo de tempo, a unidade de cilindropuxador a montante é operada na velocidade V3 e a unidade de cilindro pu-xador a jusante é operada na velocidade V3. Durante o segundo intervalo detempo, a unidade de cilindro puxador a montante é operada para acelerar oproduto da velocidade V3 para a velocidade V1 na mesma taxa que a taxa deaceleração da guia curvada para V2.
Estas e outras características e conseqüentes vantagens dapresente invenção serão agora descritas em detalhes com referência aosdesenhos anexos, nos quais:
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
a figura 1 é uma ilustração diagramática de uma disposição deIaminador de acordo com um aspecto da presente invenção;
a figura 2 é uma vista em perspectiva do acumulador represen-tado na figura 1;a figura 3 é uma vista plana do acumulador;
a figura 4 é uma vista plana ampliada de uma porção do acumu-lador; a figura 5 é uma vista em seção tomada ao longo da linha 5-5 dafigura 4;
a figura 6 é um diagrama de controle;
a figura 7 é uma ilustração diagramática do relativo movimentodos componentes do acumulador; e
e a figura 8 é uma ilustração similar à figura 1 que mostra outroaspecto da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS
Com referência inicialmente à figura 1, um acumulador 10 é po-sicionado para receber uma barra laminada a quente ao longo de um eixo dedispensa "A" proveniente de uma cadeira de laminação a montante RSi1 epara dispensar o produto em uma cadeira de laminação a jusante RS2 aolongo de um percurso "B" transversal ao eixo A.
Com referência adicionalmente às figuras de 2 a 5, será vistoque o acumulador 10 compreende um eixo motor 14 sustentado entre osmancais para rotação em torno do eixo A. Uma extremidade do eixo motor éacoplada ao eixo de saída de uma caixa de engrenagens 16 que, por suavez, é acionada por um motor 18.
Conforme melhor visto na figura 4, a extremidade oposta do eixomotor 14 é configurada e disposta para sustentar uma montagem de assen-tamento curvada LA que compreende um tubo de assentamento 22 e umaextensão de calha helicoidal 24.
O tubo de assentamento apresenta uma extremidade de entrada22a alinhada ao eixo A para receber o produto laminado a quente, e umaseção intermediária curvada que leva a uma extremidade de saída 22b emcomunicação com a extremidade de entrada 24a da calha helicoidal. A ex-tremidade de saída 24b da calha é espaçada radialmente do eixo A e orien-tada para dispensar o produto em uma direção de saída ao longo do percurso B.
Embora não mostrado, será entendido por aqueles versados natécnica que no lugar do tubo de assentamento 22 e/ou da calha helicoidal24, pode ser empregada uma série de roletes para definir o percurso damontagem de assentamento curvada LA.
Conforme pode ser melhor visto nas figuras 3 e 4, um tamborcilíndrico DR é conduzido pelo eixo motor 14 e girável livremente no mesmo.Uma extremidade do tambor é parcialmente sobreposta pela extremidade desaída da montagem de assentamento curvada LA. Uma roda dentada acio-nada 28 na extremidade oposta do tambor DR é mecanicamente acopladapor uma corrente de acionamento 30 a uma roda dentada motriz no eixo desaída de um segundo motor 32.
A extensão de calha helicoidal 24 é girada com o tubo de assen-tamento 22 e reveste com a superfície do tambor 26 para prover uma exten-são do percurso definida pelo tubo de assentamento. Esta extensão é sufici-ente para garantir que o produto que sai tenha a forma de uma formaçãohelicoidal de anéis.
Um dispositivo de captura "CA" é disposto para receber o produ-to que sai da extremidade de dispensa 24b da calha 24 e para direcionar oproduto ao longo do percurso B.
Uma unidade de cilindro puxador a montante PRi acionada pelomotor 38 controla a velocidade do produto que entra no acumulador 10, e aunidade de cilindro puxador a jusante PR2 acionada pelo motor 42 controla avelocidade do produto que sai do acumulador. O dispositivo de captura CA ea unidade de cilindro puxador a jusante PR2 são conduzidos em um carro 44móvel ao longo dos trilhos 46 paralelos ao eixo A. O carro 44 é rosqueada-mente engatado por um eixo roscado 48 acionado por um motor 50. O dis-positivo de captura CA e a unidade de cilindro puxador a jusante PR2 sãodispostos para direcionar o produto que é dispensado da extremidade desaída 24b da calha 24 para uma calha de guia de dispensa pivotal 52. A ca-lha é disposta para pivotar a fim de acomodar o movimento do carro 44 aolongo dos trilhos 46.
O motor 50 é controlado para manter o dispositivo de captura CAem alinhamento com o produto que é desenrolado da espiral que se acumu-Ia temporariamente no tambor DR. Desse modo, durante um estágio inicialdo ciclo de desenrolamento, o motor 50 irá operar para atravessar o carro 44longe da calha 24, e, durante o estágio final do ciclo de desenrolamento, omotor 50 será revertido para atravessar o carro de volta para a calha.
Na disposição representada na figura 1, a calha de dispensa pi-votal 52 leva para um rolo tensor 54 posicionado entre a unidade de cilindropuxador a jusante PFfe e a cadeira de laminação a jusante RS2. Um rolo ten-sor menor 56 pode também ser provido ao longo do eixo A entre a unidadede cilindro puxador a montante PRi e a cadeira de laminação a montante RS1.
Um detector de metal quente 58 detecta a saída da extremidadedianteira do produto da extremidade da cadeira de laminação a montanteRS1, e um aferidor de velocidade 60 mede a velocidade do produto. Os codi-ficadores 62, 64 suprem sinais indicativos da posição rotacional da extremi-dade de dispensa 24b da calha helicoidal 24, e da posição do carro 44 queconduz o dispositivo de captura CA e os cilindros puxadores a jusante PR2.
Um segundo aferidor de velocidade 66 mede a velocidade do produto queentra na cadeira de laminação a jusante RS2, e um detector de metal quente68 detecta a saída da extremidade dianteira do produto da cadeira de Iami-nação RS2.
Conforme mostrado na figura 6, um controlador 70 recebe sinaisdos aferidores de velocidade 60, 66, dos detectores de metal quente 58, 68,e dos codificadores 62, 64, e é operado para controlar a velocidade dos mo-tores 18, 32, 38, 42 e 50.
Em uma seqüência de laminação exemplificativa que emprega adisposição de laminação da figura 1, uma barra laminada a quente sai dacadeira de laminação a montante RS1 em uma velocidade V1. A cadeira delaminação a jusante RS2 opera em uma velocidade de entrada mais lenta V3.
Durante um primeiro intervalo de tempo, a montagem de assen-tamento curvada LA é estacionária com a extremidade de dispensa 24b dacalha 24 alinhada com o dispositivo de captura CA, também estacionário,conforme mostrado na figura 4.O codificador 62 provê o controlador 70 com um sinal de contro-le indicativo da posição angular da extremidade de dispensa de calha 24b.Igualmente, o codificador 64 apresenta um sinal de controle indicativo daposição do carro 44 e do dispositivo de captura CA ao longo dos trilhos 46.
O controlador emprega estes sinais de controle para operar motores 18 e 50para alcançar o alinhamento estacionário acima mencionado. As unidadesde cilindro puxador PR1 e PFfe são operadas, cada qual, em uma velocidadeV1, e o excesso de produto resultante do diferencial de velocidade V2 igual aV1-V3 é temporariamente armazenado no rolo tensor 54. O tambor DR é gi-rado continuamente em uma velocidade de superfície V3 em uma direçãopara a esquerda, conforme visto na figura 7.
Depois que a extremidade dianteira do produto tenha saído dacadeira de laminação a jusante RS2, e durante um segundo intervalo detempo, os seguintes eventos ocorrem simultaneamente:
(a) a montagem de assentamento LA é giratoriamente aceleradana velocidade V2, resultando em uma desaceleração do produto que sai daextremidade de dispensa 24a da calha 24 em uma velocidade reduzida V3igual à velocidade de entrada da cadeira de laminação a jusante RS2;
(b) a unidade de cilindro puxador PR2 é desacelerada da veloci-dade V1 para a velocidade V3 em uma taxa inversa à taxa de aceleração damontagem de assentamento LA, com o excesso de produto resultando dodiferencial de velocidade entre V1 e V3 sendo armazenado como uma espiralno tambor DR; e
(c) o motor 50 é energizado para mover o carro 44 que conduz aunidade de cilindro puxador PR2 e o dispositivo de captura CA ao longo dostrilhos 46, mantendo assim o dispositivo de captura em alinhamento com aespiral de desenrolamento.
Durante um terceiro intervalo de tempo, depois da aceleração damontagem de assentamento e da desaceleração da unidade de cilindro pu-xador PR2 terem sido completadas, e para o tempo que leva para processartodo o comprimento da barra, o sistema permanece em equilíbrio, com osvários componentes operando, como segue:PR1 em V1PR2 em V3LA em V2DR em V3CA (em movimento)
Na disposição mostrada na figura 8, as posições dos rolos ten-sores 54 e 56 são invertidas, exigindo um método de operação ligeiramentediferente. Mais particularmente, durante o primeiro intervalo de tempo, amontagem de assentamento curvada LA é novamente estacionária com aextremidade de dispensa 24b da calha 24 alinhada com o dispositivo de cap-tura estacionário CA. A unidade de cilindro puxador PR1 está operando emuma velocidade V3 e a unidade de cilindro puxador PR2 está operando emV3. O excesso de produto resultante do diferencial de velocidade V1-V3 énovamente temporariamente armazenado no rolo tensor 54.
Durante o segundo intervalo de tempo, a unidade de cilindro pu-xador PR-i é acelerada de V3 para V1, a montagem de cabeça de assenta-mento é giratoriamente acelerada na mesma taxa para V2, e o motor 50 énovamente ativado para manter o dispositivo de captura CA e a unidade decilindro puxador PR2 em alinhamento com o produto que é desenrolado dotambor DR.
A operação do sistema durante o terceiro intervalo de tempo éigual àquela descrita acima para a disposição da figura 1. Ambos os modosoperacionais são resumidos na seguinte tabela.
<table>table see original document page 11</column></row><table><table>table see original document page 12</column></row><table>
À luz do antecedente, será visto que, com o emprego de um rolotensor 54, seja a montante, seja a jusante do acumulador 10, para tempora-riamente armazenar o excesso de produto resultante do diferencial de velo-cidade entre V1 e V3i a montagem de assentamento LA pode permanecerestacionária com a extremidade de dispensa 24a da calha 24 em alinhamen-to com o dispositivo de captura estacionário CA até que a extremidade dian-teira de um produto tenha passado através da cadeira de laminação a jusan-te RS2 e tenha sido aceita pela mesma.
Claims (4)
1. Método de continuamente laminar um produto em cadeiras delaminação consecutivas a montante e a jusante, com o produto saindo dacadeira de laminação a montante em uma velocidade V1 que é mais alta doque a velocidade de entrada V3 da cadeira de laminação a jusante, o ditométodo compreendendo:o direcionamento do produto que sai da cadeira de laminação amontante ao longo de um eixo para um acumulador disposto entre as ditascadeiras de laminação, o dito acumulador apresentando uma montagem deassentamento curvada com uma extremidade de entrada alinhada com odito eixo para receber o dito produto, e uma extremidade de saída espaçadaradialmente do dito eixo para dispensar o dito produto em uma direção desaída para o dito eixo;durante um primeiro intervalo de tempo, a manutenção da ditamontagem de assentamento estacionária, com sua extremidade de saídaalinhada com uma guia que leva à dita cadeira de laminação a jusante, dis-pensando assim o dito produto através da dita guia para laminação na ditacadeira de laminação a jusante em sua velocidade de entrada V3, enquantoo excesso de produto resultante do diferencial de velocidade V1-V3 continuaa ser dispensado da dita cadeira de laminação a montante;o armazenamento temporário do dito excesso de produto em umrolo tensor disposto entre o dito acumulador e uma das ditas cadeiras delaminação;durante um segundo intervalo de tempo, a aceleração giratóriada dita montagem de assentamento em torno do dito eixo em uma velocida-de operacional na qual a dita extremidade de saída apresenta uma velocida-de V2 igual a V1-V3, desacelerando assim o produto que é dispensado dadita extremidade de saída para a velocidade V3;durante um terceiro intervalo de tempo, a continuação da rota-ção da dita montagem de assentamento na dita velocidade operacional, acurvatura da dita montagem de assentamento e a orientação da dita extre-midade de saída sendo tais de modo a formar o produto dispensado da ditaextremidade de saída em uma quantidade maior que aquela que é laminadana dita cadeira de laminação a jusante em uma espiral;o depósito e o acúmulo da dita espiral em um tambor cilíndricogirável em torno do dito eixo; ea rotação do dito tambor em uma direção oposta à direção derotação da dita montagem de assentamento para assim desenrolar a ditaespiral por meio da dita guia na dita cadeira de laminação a jusante na velo-cidade V3.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, que adicionalmentecompreende o controle da velocidade do produto que entra e que sai do ditoacumulador respectivamente com as unidades de cilindro puxador acionadasa montante e a jusante.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, no qual o dito rolotensor é disposto entre a dita unidade de cilindro puxador a jusante e a ditacadeira de laminação a jusante, operando as ditas unidades de cilindro pu-xador a montante e a jusante para manter a velocidade do dito produto emV1 durante o dito primeiro intervalo de tempo, e operando a dita unidade decilindro puxador a jusante durante o dito segundo intervalo de tempo paradesacelerar o dito produto de Vi para V3 em uma taxa inversa à taxa de ace-leração da dita guia curvada.
4. Método, de acordo com a reivindicação 2, no qual o dito rolotensor é disposto entre a dita unidade de cilindro puxador a montante e adita cadeira de laminação a montante, operando a dita unidade de cilindropuxador a montante na velocidade V3 e a dita unidade de cilindro puxador ajusante na velocidade V3 durante o dito primeiro intervalo de tempo, e acele-rando a dita unidade de cilindro puxador a montante durante o dito segundointervalo de tempo para acelerar o dito produto de V3 para V1 na mesma taxaque a taxa de aceleração da dita guia curvada.
Applications Claiming Priority (3)
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