BRPI0621813A2 - laminador de mandril retido para tubos sem costura - Google Patents

Abstract

LAMINADOR DE MANDRIL RETIDO PARA TUBOS SEM COSTURA. A presente invenção refere-se a um laminador (10) para processamento de tubos sem costura que compreende uma pluralidade de unidades de laminação (U) que estão dispostas consecutivamente ao longo de um eixo de laminação (L), cada uma das quais é proporcionada com pelo menos três rolos de trabalho removíveis (12), cada um dos quais é equipado com uma ranhura (12a) para acomodar o tubo a ser trabalhado; o laminador compreende um mandril adequado para ser fixado à cavidade de tubo du- rante o processo; o tubo é trabalhado sendo passado consecutivamente, com o mandril (22) ajustado à cavidade de tubo, dentro das ranhuras (12a) dos rolos (12) das unidades de laminação (U) de tal forma que o diâmetro externo do tubo (T) é reduzido; no sentido de ter baixos custos de capital e produção, cada rolo (12) de cada unidade de laminação (U) tem um diâmetro nominal inalterado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LAMINADOR DE MANDRIL RETIDO PARA TUBOS SEM COSTURA".

Descrição

O objeto da presente invenção é um Iaminador de mandril retido para tubos sem costura.

Os Iaminadores contínuos para tubos sem costura são conheci- dos por proporcionar uma pluralidade de unidades de laminação, chamada comumente de bancada, que é disposta consecutivamente ao longo de um eixo de laminação; cada unidade de laminação é proporcionada com três rolos de trabalho removíveis, cada um dos quais é equipado com uma ra- nhura para acomodar o tubo a ser processado; os três rolos são acionados rotativamente sobre eixos de rotação que são coplanares um ao outro e si- tuando-se em um plano ortogonal ao eixo de laminação; é adicionalmente proporcionado um mandril, que é adequado para ser ajustado dentro da ca- vidade do tubo em operação. Durante o processo, o tubo passa através dos rolos giratórios das várias unidades de laminação com o mandril sendo ajus- tado dentro da cavidade do tubo; a alimentação acontece por meio de atrito entre o tubo e rolos, e a geometria das ranhuras dos rolos das várias unida- des de laminação é de tal forma a exercer uma ação de redução no diâmetro exterior do tubo, e deste modo uma redução conseqüente na espessura de tubo.

Neste tipo de laminadores, os rolos são sempre empregados na mesma unidade de laminação e são processados em sua superfície externa quando eles estão excessivamente desgastados, removendo material da superfície de rolo por meio de torneamento.

Este torneamento é executado de tal forma que o rolo tem o mesmo perfil de trabalho com um diâmetro nominal menor. Por "perfil de tra- balho de rolo" se entende a parte do rolo que está em contato com o tubo. Por "diâmetro nominal" é significado duas vezes a distância entre o eixo de laminação e o eixo de rolo.

Quando o menor diâmetro operacional for alcançado, o rolo é eliminado e substituído por um novo rolo. Este tipo de laminadores, porém, tem desvantagens considerá- veis.

Primeiro, os rolos são superdimensionados no sentido de serem torneados e usardos vários vezes, porque o diâmetro de rolo é reduzido em cada torneamento. Devido a este superdimensionamento, são proporciona- dos laminadores que são de grande tamanho, e deste modo volumosos e caros. Adicionalmente, é envolvido um consumo de energia considerável devido ao movimento de grandes massas.

Secundariamente, já que as bancadas são enormes, as opera- ções de desmontar e subseqüentes remontagens dos rolos são também o- nerosas.

Finalmente, devido ao diâmetro dos rolo diminuir cada tornea- mento, a posição de cada rolo deve ser ajustada na unidade de laminação de forma que os perfis de trabalho dos rolos estejam na mesma posição de trabalho como antes do torneamento, a fim de proporcionar a mesma redu- ção no diâmetro de tubo. Membros de ajuste adequados ou calços são em- pregados para este ajuste, executando operações que, porém, são demora- dos e deste modo aumentam o custo do processo.

O objetivo da presente invenção é superar as desvantagens a- cima mencionadas.

Este objetivo é alcançado por meio de um Iaminador para pro- cessar tubos sem costura, compreendendo uma pluralidade de unidades de laminação que são dispostas consecutivamente ao longo de um eixo de la- minação, cada uma das quais é proporcionada com pelo menos três rolos de trabalho removíveis, cada um dos quais é proporcionado com uma ranhura para acomodar o tubo a ser trabalhado, que são acionados rotativamente sobre eixos de rotação coplanares um ao outro e localizando-se em um or- togonal plano ao eixo de laminação, e compreendendo um mandril adequa- do para ser ajustado na cavidade do tubo durante o processo, sendo o tubo trabalhado passando consecutivamente, com o mandril estando ajustado na cavidade do tubo, dentro das ranhuras dos rolos das unidades de laminação, de tal forma que o diâmetro exterior do tubo é reduzido, caracterizado em que os rolos das unidades de laminação têm o mesmo diâmetro nominal.

No sentido de melhor entender a invenção, é dada abaixo a des- crição de uma versão exemplificativa, não-limitante dela, como mostrado nos desenhos anexos, em que:

a figura 1 mostra um diagrama esquemático, em um plano trans- versal, de um Iaminador de mandril retido para tubos sem costura de acordo com a invenção;

a figura 2 mostra um detalhe da figura 1;

a figura 3 mostra uma perspectiva, vista esquemática da série de conjuntos de rolo do Iaminador da figura 1;

a figura 4 mostra uma ilustração esquemática dos perfis dos ro- los seqüenciais do Iaminador da figura 1;

a figura 5 mostra, em seção longitudinal parcial, uma estrutura exemplificativa de um rolo montado sobre um eixo dele.

O laminador ilustrado na figura 1, que é geralmente designado com 10, é mostrado na sua configuração geral conhecida, compreendendo uma pluralidade de unidades de laminação U, que estão dispostas consecu- tivamente alinhadas relativamente um a outro ao longo de um eixo de lami- nação e ajustadas em uma estrutura fixa S, que é adequada para conecta- las uma á outro de uma maneira rígida.

Cada unidade de laminação U compreende uma estrutura de suporte 11, três rolos de trabalho 12 montados nela.

Particularmente, como mostrado na figura 1 e em detalhe na fi- gura 2, cada rolo 12 é pivotadamente montado em um suporte de garfo 13, que é, por sua vez, levado por uma alavanca 14 que é pivotada em um pivô 15. Os pivôs 15 são rigidamente conectados um ao outro pela estrutura de suporte 11. Como pode ser visto, os três eixos X dos três rolos localizam-se em um mesmo plano e se cruzam de forma a formar um triângulo eqüilatero. Este plano é ortogonal ao eixo de laminação. 30 Cada rolo 12 é acionado rotativamente por um próprio motor 16,

através de um eixo 17 que é conectado ao motor por meio de engrenatuans.

Um cilindro hidráulico 18 atua em cada suporte de garfo 13, cujo cilindro tem a função de ajustar a posição do rolo 12 e manter o ultimo nesta posição atuando contra as forças contrárias que são geradas durante o pro- cesso de laminação.

Um dispositivo 19 atua em um dos cilindros hidráulicos 18, o qual proporciona mover o cilindro para longe de sua posição movendo o mesmo rotativamente em torno de um pivô 20 na eventualidade de que a estrutura de suporte 11 requer ser removida do Iaminador para manutenção.

A série de conjuntos de três rolos 12 das várias unidades de la- minação seqüenciais U que são designadas com U1, U2, U3, U4, U5 é ilus- trada em uma vista de perspectiva na figura 3.

O perfil das ranhuras 12a dos rolos de trabalho 12 são ilustrados na figura 4. Como pode ser visto, as ranhuras 12a dos rolos 12 têm um perfil semelhante a um arco de círculo com raios R5, R4, R3, R2, R1 que gradu- almente diminuem desde a última unidade de laminação U5 até a primeira unidade de laminação U1, respectivamente. Esta diminuição dos raios de ranhura, porém, é tal que o diâmetro nominal "D" dos rolos 12, que é duas vezes a distância entre o eixo de laminação Leo eixo de rolo X, é o mesmo, isto é, inalterado de uma unidade de laminação até a próxima. A direção de laminação é indicada pela seta A.

Uma versão possível dos rolos 12 é mostrada na figura 5. O rolo 12 pode ser feito substancialmente em duas partes 12.1 e 12.2. A parte de rolo 12.1 é feita como uma peça com um eixo 21 integral com o eixo 17, que transmite o movimento para o rolo 12. A parte de rolo 12.2 é conformada como anel e a ranhura 12a do rolo é formada na superfície exterior dele. Es- ta parte de rolo 12.2 é feita integral à parte de rolo 12.1 por meio de chave- tamento, encolhimento a quente ou preferentemente por meio de travamen- to.

O Iaminador 10 compreende também um mandril 22, mostrado na figura 3, que é movível ao longo do eixo de laminação L e acionado atra- vés dos meios conhecidos.

A operação do Iaminador 10 descrita e ilustrada neste é como segue. Como mostrado na figura 3, um tubo T é avançado através da série dos conjuntos de três rolos 12 que são acionados rotativamente pelos motores 16 atarvés dos eixos de acionamento 17. O mandril 22 ajustado dentro do tubo T é também simultaneamente avançado em uma velocidade mais baixa que a velocidade de avanço do tubo.

Passando através das ranhuras 12a dos rolos 12 tendo raios gradualmente decrescentes, o tubo T com o mandril 22 ajustado nele, de- termina uma redução no diâmetro e espessura do tubo T.

Quando os rolos 12 estiverem desgastados, o perfil de trabalho de sua ranhura 12a é torneado de forma a manter o mesmo diâmetro nomi- nal. Removendo material do rolo 12, o novo perfil será tal que uma seção de passagem mais larga do que a do perfil prévio é criada através da unidade de laminação U. Como o diâmetro do tubo T diminui no Iaminador passando de uma unidade de laminação para a próxima, os rolos 12 assim processa- dos são colocados na unidade de laminação precedente relativamente à di- reção de laminação A; por exemplo, se o rolo 12 pertenceu a unidade de laminação U5, é transferido para a unidade de laminação U4 depois de tor- near, etc. Quando os rolos 12 da primeira unidade de laminação U1 termina- ram sua vida operacional, eles são eliminados.

O laminador 12 como descrito e ilustrado acima de acordo com a invenção tem vantagens consideráveis sobre os Iaminadores descritos no preâmbulo, nos quais os rolos são sempre usados em uma mesma unidade de laminação.

Primeiro, no Iaminador 10, os novos rolos não requerem ser su- perdimensionados, diferentemente dos rolos dos Iaminadores descritos no preâmbulo. Isto é porque os rolos têm diâmetros constantes no Iaminador 10, e é o raio da ranhura de rolo que muda, como pode ser visto na figura 4. Devido ao dito acima, o Iaminador 10 tem um tamanho menor relativamente aos Iaminadores citados na parte introdutória, deste modo sendo menos vul- tosos, menos caros, menos consumidores de energia, e proporcionando uma montagem/desmontagem fácil dos rolos.

O ajuste da posição dos rolos no Iaminador 10 é mínimo, já que ele não requer compensar mudanças no diâmetro de rolo. Um tempo muito menor é deste modo tomado para tal ajuste, e conseqüentemente são re- queridos menores custos de trabalho e administração quando comparado aos laminadores mencionados no preâmbulo.

Em um laminador com rolos tendo um diâmetro nominal variável, o laminador requer ser ajustado cada vez que rolos rolos torneados são montados sobre ele. Isto é porque a cada diâmetro nominal de um rolo cor- responde uma velocidade de rotação diferente. Além disso, no princípio das operações de laminação, é requerido um ajuste adicional, que pode implicar que uma parte da produção será de baixa qualidade até que o Iaminador alcance as condições operacionais ótimas. Com os rolos sempre tendo o mesmo diâmetro nominal, o ajuste do Iaminador é muito simplificado e a e- tapa de ajuste fino é desnecessária, desta forma a produção inteira tem o mesmo nível de qualidade.

Deve ser adicionado que o Iaminador 10 é também vantajoso quando mais calibres devem ser trabalhados (por "calibre" entende-se o di- âmetro do tubo saindo do laminador). Neste caso, para um calibre certo, o novo rolo pode começar a trabalhar na última unidade de laminação U5 (saí- da do tubo) e terminar o trabalho na primeira unidade de laminação U1 (en- trada do tubo); subseqüentemente, para um calibre maior, o mesmo rolo po- de ser processado de tal forma a ser empregado na última unidade de lami- nação U5 até a primeira unidade de laminação U1. Assim, o uso do rolo é otimizado, já que ele é usado tanto quanto possível e a incidência no custo de produção é minimizada.

Pode ser também visado, no laminador 10, que o perfil de rolo seja retorneado uma ou duas vezes com o rolo sendo mantido na mesma unidade de laminação. Desta forma, o diâmetro nominal sofreria uma varia- ção mínima que pode ser compensada com um ajuste igualmente mínimo.

Proporcionando o rolo 12 como na figura 5, o desperdício é van- tajosamente reduzido quando o rolo chegar ao fim de seu ciclo de vida. De fato, a parte conformada em anel 12.2 que entra em contato com o tubo T pode ser removida da parte 12.1 quando ela estiver completamente desgas- tada, e pode ser substituída por uma nova parte conformada em anel 12.2. Assim, evita-se de ter que substituir o rolo inteiro, e pode-se substituir so- mente uma parte dele.

Variantes e/ou adições podem ser proporcionadas ao que foi descrito e ilustrado acima.

Os vários membros do Iaminador 10 podem ser mudados na es- trutura, operação e forma.

O número das unidades de laminação pode ser diferente do que ilustrado neste, de acordo com os requisitos.

Mais de três rolos podem ser também proporcionados para cada unidade de laminação.

A forma do rolo e o perfil de sua ranhura podem ser também mudados em relação ao que foi ilustrado acima.

Cada rolo pode ser feito como uma peça. Fazer o rolo em duas peças, como na figura 5, é, porém, particularmente vantajoso.

Claims (6)

1. Laminador (10) para processar tubos sem costura (T), compreendendo uma pluralidade de unidades de laminação (U) que são dispostas seqüencialmente ao longo de um eixo de laminação (L), cada uma das quais é provida com pelo menos três rolos de trabalho removíveis (12), cada um dos quais é provido com uma ranhura (12a) para acomodar o tubo (T) a ser trabalhado, que são acionados rotatoriamente em torno de eixos de rotação coplanares um ao outro e localizando-se em um plano ortogonal ao eixo de laminação, e compreendendo um mandril (22) adequado para ser ajustado na cavidade do tubo (T) durante o processo, sendo o tubo (T) trabalhado ao ser passado seqüencialmente, com o mandril (22) ajustado na cavidade do tubo (T), dentro das ranhuras (12a) dos rolos (12) das unidades de laminação (U), de tal forma que o diâmetro externo do tubo (T) é reduzido, caracterizado pelo fato de que cada rolo (12) de cada unidade de laminação (U) têm um diâmetro nominal fixado.

2. Laminador1 de acordo com a reivindicação 1, em que a ranhura (12a) de cada rolo (12) tem um perfil substancialmente na forma de um arco de círculo.

3. Laminador, de acordo com a reivindicação 2, em que o rolo (12) de uma unidade de laminação (U) é processado quando é desgastado a fim de aumentar o raio de sua ranhura (12) e movido para a unidade de laminação precedente (U) com relação à direção de laminação (A).

4. Laminador, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que o rolo (12) consiste em duas partes (12.1, 12.2), sendo uma primeira parte (12.1) integral com um eixo de acionamento (21) para o rolo (12) e sendo uma segunda parte (12.2) rigidamente fixada à primeira parte (12.1) do rolo (12) de uma maneira removível.

5. Laminador, de acordo com a reivindicação 4, em que a segunda parte (12.2) do rolo (12) tem uma configuração substancialmente anular.

6. Laminador, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, em que a segunda parte (12.2) do rolo (12) é conectada à primeira parte (12.1) por meio de ligação.