BRPI0707959A2 - induction heating to control sheet metal planing - Google Patents
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Abstract
AQUECIMENTO POR INDUçãO PARA CONTROLAR O APLANAMENTO DE CHAPA LAMINADA. A presente invenção refere-se a um sistema para laminar chapa de metal (1) apresentando um aplanamento substancialmente uniforme, que inclui um laminador incluindo um par de roletes de trabalho (5) para reduzir a espessura de uma tira de metal, um aparelho de aquecimento por indução (1Oa) próximo a pelo menos um rolete (5), macacos de flexão corresponden- do a cada dos roletes (5), e um sistema de borrifo refrigerante (25) próximo aos roletes (5); um dispositivo de medição de aplanamento (15) posicionado para medir um diferencial no aplanamento da tira de metal; e uma interface de controle de laminador (30) conectada entre o dispositivo de medição de aplanamento (15) e os atuadores do laminador, a interface de controle de laminador (30) sendo configurada para acionar o aparelho de aquecimento de indução (lOa), os macacos de flexão e o sistema de borrifo refrigerante (25) para substancialmente eliminar diferenciais de aplanamento no aplana- mento da tira de metal, O aparelho de aquecimento de bobina de indução (1Oa) é configurado para eliminar alta-tensão nas bordas da tira causada pelos gradientes de temperatura nos rolos de trabalho (5) nas bordas da tira de metal.INDUCTION HEATING TO CONTROL LAMINATED PLATE APPLIANCE. The present invention relates to a system for laminating sheet metal (1) having a substantially uniform planing, which includes a laminator including a pair of working rollers (5) to reduce the thickness of a metal strip, an induction heating (1Oa) close to at least one roller (5), bending jacks corresponding to each roller (5), and a cooling spray system (25) next to the rollers (5); a flattening measuring device (15) positioned to measure a gap in the flattening of the metal strip; and a laminator control interface (30) connected between the planing measuring device (15) and the laminator actuators, the laminator control interface (30) being configured to drive the induction heating device (10a), the bending jacks and the coolant spray system (25) to substantially eliminate flattening differentials in the flattening of the metal strip. The induction coil heating apparatus (1Oa) is configured to eliminate high voltage at the edges of the strip caused by temperature gradients in the working rollers (5) at the edges of the metal strip.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APLICAÇAODE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO PARA CONTROLAR O APLANA-MENTO DE CHAPA EM LAMINADORES A FRIO".Report of the Invention Patent for "INDUCTION HEATING APPLICATION TO CONTROL PLATE APPLICATION IN COLD LAMINATORS".
Referência Cruzada aos Pedidos RelacionadosCross Reference to Related Requests
A presente invenção reivindica o benefício do Pedido de PatenteProvisório Norte-americano 60/774.974, depositado em 17 de fevereiro de2006, os conteúdos totais e a descrição do qual são aqui incorporados parareferência, conforme integralmente explicado aqui.The present invention claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application 60 / 774,974, filed February 17, 2006, the full contents and description of which are incorporated herein by reference, as fully explained herein.
Campo Da InvençãoField Of Invention
Em uma concretização, a invenção refere-se à laminação a frio,e a um método de aperfeiçoar o aplanamento de chapa em chapas de metallaminadas a frio utilizando o aquecimento por indução.In one embodiment, the invention relates to cold rolling, and a method of perfecting plate flattening in cold metallaminated sheets using induction heating.
Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention
Produtos em tira compostos de metal, tal como alumínio, sãotipicamente laminados em cadeiras de Iaminador de quatro ou de seis rolos.Metal composite strip products, such as aluminum, are typically laminated to four- or six-roller laminator chairs.
Os métodos anteriores para formar tiras de alumínio não permitiam laminar atira uniformemente sobre toda sua largura, e não permitiam prover produtoslaminados livres de ondulações de aplanamento indesejáveis na área inter-mediária, na área de borda ou no quarto de área da tira. Esforços internosirregularmente distribuídos resultantes do processamento do material com osmétodos anteriores tipicamente resultam em rachadura de borda, onde asrachas de borda precisam ser descartadas, resultando na eliminação e nodescarte de seções do produto laminado. A rachadura de borda no meio deuma bobina pode exigir o descarte de toda a bobina.Earlier methods for forming aluminum strips did not allow laminar shoots evenly over their entire width, and did not allow to provide laminate products free from undesirable flattening undulations in the middle area, edge area or quarter area of the strip. Irregularly distributed internal efforts resulting from material processing with previous methods typically result in edge cracking, where edge cracks need to be discarded, resulting in the elimination and disposal of sections of the laminate product. Edge cracking in the middle of a coil may require discarding the entire coil.
Sumário da InvençãoSummary of the Invention
Em geral, de acordo com a invenção, em uma concretização, éprovido um método de formar chapa de metal que emprega o aquecimentopor indução para termicamente expandir as porções do diâmetro de um rolode trabalho singular em resposta às medições de aplanamento tomadas datira de metal a jusante do rolete de trabalho. O método inclui:a laminação de uma chapa de metal entre um par de roletes detrabalho para formar um produto laminado;a medição da distribuição de tensão do produto laminado deuma porção central do produto laminado para pelo menos uma porção deborda do produto laminado; eIn general, according to the invention, in one embodiment, there is provided a method of forming sheet metal which employs induction heating to thermally expand the diameter portions of a single working roll in response to planing measurements taken from downstream metal taken from it. of the work roller. The method includes: laminating a sheet metal between a pair of working rollers to form a laminated product, measuring the stress distribution of the laminated product from a central portion of the laminated product to at least one edge portion of the laminated product; and
o ajuste de uma temperatura em um rolete singular do par deroletes de trabalho para prover um diâmetro de borda do rolete singular queseja maior do que um diâmetro central do rolete de trabalho singular, quandoa tensão de pelo menos uma porção de borda do produto laminado for maiordo que a tensão da porção central do produto laminado.adjusting a temperature on a working roller single roller to provide a single roller edge diameter which is larger than a center diameter of the single roller when the tension of at least one edge portion of the rolled product is increased. that the tension of the central portion of the laminate product.
Em uma concretização, o ajuste da temperatura do rolete singu-lar inclui o aquecimento seletivo das porções de borda do rolete de trabalhopara termicamente expandir as porções do rolete de trabalho corresponden-do à borda longitudinal da tira de metal para ter um maior diâmetro do que aporção central do rolete de trabalho para prover um rolete de trabalho apre-sentando um diâmetro não-uniforme ao longo de sua largura. Em uma con-cretização, o aquecimento indutivo é empregado para ajustar a temperatura,o aquecimento indutivo sendo provido por bobinas de aquecimento por indu-ção que aplicam calor às porções dos roletes de trabalho que correspondemà porção da superfície de contato entre o rolete de trabalho e borda longitu-dinal da tira de metal que é laminada. A superfície de contato entre o roletede trabalho e a tira de metal é denominada de superfície de trabalho. Emuma concretização, o ajuste da temperatura no rolete singular inclui duasbobinas de aquecimento por indução posicionadas próximas ao rolete detrabalho singular, onde o calor aplicado por cada bobina de aquecimento porindução apresenta uma magnitude que ajusta a expansão térmica ao longode um comprimento do eixo de um dos roletes de trabalho, de tal modo queo efeito sobre a abertura do rolo da coroa térmica em ambos os roletes sejacompensado por completo.In one embodiment, adjusting the temperature of the single roller includes selectively heating the edge portions of the working roller to thermally expand the portions of the working roller corresponding to the longitudinal edge of the metal strip to have a larger diameter than center portion of the work roller to provide a work roller having a non-uniform diameter along its width. In one embodiment, inductive heating is employed to adjust the temperature, inductive heating being provided by induction heating coils that apply heat to the portions of the working rollers that correspond to the portion of the contact surface between the working roller. and longitudinal edge of the metal strip that is laminated. The contact surface between the work roller and the metal strip is called the work surface. In one embodiment, the temperature setting on the single roller includes two induction heating coils positioned close to the single working roller, where the heat applied by each induction heating coil has a magnitude that adjusts the thermal expansion along an axis length of one of the two. working rollers, such that the effect on the thermal crown roll opening on both rollers is completely compensated for.
Em uma concretização, as medições de tensão são providas poruma barra de aplanamento posicionada a jusante dos roletes de trabalhoque estão em contato com pelo menos uma superfície do produto laminadodepois de ser laminado pelos roletes de trabalho. A barra de aplanamentopode incluir uma pluralidade de varetas de prova que ficam em contato coma superfície superior ou inferior da chapa de metal. Em outra concretização,as medições de tensão podem ser opticamente providas por métodos inclu-indo, mas não limitados a medições por varredura óptica ou a laser. Em umaconcretização adicional, as medições de tensão podem ser providas acusti-camente.In one embodiment, the stress measurements are provided by a planing bar positioned downstream of the work rollers that are in contact with at least one surface of the rolled product after being rolled by the work rollers. The planing bar may include a plurality of test rods which contact the top or bottom surface of the sheet metal. In another embodiment, voltage measurements may be optically provided by methods including but not limited to optical or laser scanning measurements. In further embodiment, voltage measurements can be provided acoustically.
Em outra concretização, um método para formar uma chapa demetal inclui:In another embodiment, a method for forming a metal plate includes:
a laminação de uma chapa de metal entre um par de roletes detrabalho para formar um produto laminado;rolling a sheet metal between a pair of work rollers to form a rolled product;
a medição do aplanamento do produto laminado; ethe measurement of flattening of the laminated product; and
o ajuste do diâmetro de uma porção de um único rolete de traba-lho do par de roletes de trabalho correspondendo à borda longitudinal dachapa de metal em resposta ao aplanamento do produto laminado.adjusting the diameter of a portion of a single working roller of the working roller pair corresponding to the longitudinal edge of the metal plate in response to the flattening of the laminated product.
Em outro aspecto da invenção, é provido um sistema para lami-nar chapa de metal apresentando um aplanamento substancialmente uni-forme. Em uma concretização, o sistema para laminar chapa de metal inclui:In another aspect of the invention, there is provided a system for sheet metal sheet having a substantially uniform shape planing. In one embodiment, the sheet metal rolling system includes:
um laminador com pelo menos um par de roletes de trabalho;a rolling mill with at least one pair of work rollers;
um aparelho de aquecimento por indução posicionado próximo aum rolete de trabalho singular do par de roletes de trabalho;an induction heating apparatus positioned close to a single working roller of the working roller pair;
um dispositivo de medição de aplanamento posicionado a jusan-te do par de roletes de trabalho; ea planing measuring device positioned downstream of the working roller pair; and
uma interface de controle de laminador conectada entre o dispo-sitivo de medição de aplanamento e o aparelho de aquecimento por indução,onde a interface de controle de laminador é configurada para receber medi-ções de aplanamento do dispositivo de medição de aplanamento e para en-viar sinais para acionar o aparelho de aquecimento por indução para proverum produto laminado apresentando uma distribuição de tensão substancial-mente uniforme através da largura do produto laminado.a rolling mill control interface connected between the planing metering device and the induction heating apparatus, where the rolling mill control interface is configured to receive planing measurements from the planing metering device and to providing signals to drive the induction heating apparatus to provide a laminate product having substantially uniform voltage distribution across the width of the laminate product.
Em uma concretização, o aparelho de aquecimento por induçãoé configurado para eliminar a alta tensão nas bordas da tira que pode sercausada pelo gradiente de temperatura nos rolos de trabalho nas bordas datira de metal. Em uma concretização, o aparelho de aquecimento por indu-ção pode adicionalmente incluir macacos de flexão, mecanismos de desli-zamento axial de rolo de trabalho e um sistema de esfriamento por borrifo,onde os macacos de flexão, o mecanismo de deslizamento axial e o sistemade esfriamento por borrifo podem também ser acionados pela interface decontrole de Iaminador em resposta às medições de aplanamento.In one embodiment, the induction heating apparatus is configured to eliminate the high tension at the edges of the strip that may be caused by the temperature gradient in the working rollers at the dated metal edges. In one embodiment, the induction heating apparatus may additionally include bending jacks, work roller axial sliding mechanisms and a spray cooling system, where the bending jacks, axial sliding mechanism and Spray cooling systems can also be actuated by the Laminator control interface in response to planing measurements.
Breve Descrição dos DesenhhosBrief Description of the Drawings
A seguinte descrição detalhada, fornecida por meio de exemploe não destinada a limitar a invenção unicamente à mesma, será melhor a-preciada em conjunção com os desenhos anexos, nos quais numerais dereferência semelhantes indicam elementos e partes semelhantes, nos quais:a Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra uma concretiza-ção de um sistema para controlar o aplanamento na chapa laminada, de a-cordo com a invenção;The following detailed description, provided by way of example, and not intended to limit the invention solely to the same, will be best provided in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals indicate similar elements and parts, in which: Figure 1 is a schematic view illustrating one embodiment of a system for controlling the flattening of the laminated sheet according to the invention;
a Figura 2a é uma vista em perspectiva que ilustra uma concreti-zação de um sistema para controlar o aplanamento na chapa laminada inclu-indo dois aquecedores a indução correspondendo a um rolete de trabalhosingular, de acordo com a invenção;Figure 2a is a perspective view illustrating one embodiment of a system for controlling the flattening of the laminate plate including two induction heaters corresponding to a single working roller according to the invention;
a Figura 2b é uma vista em perspectiva que ilustra outra concre-tização de um sistema para controlar o aplanamento na chapa laminada in-cluindo quatro aquecedores a indução em uma disposição empilhada e cor-respondendo a um rolete de trabalho singular, de acordo com a invenção.Figure 2b is a perspective view illustrating another embodiment of a system for controlling the flattening of the laminate plate including four induction heaters in a stacked arrangement and corresponding to a single working roller according to FIG. invention.
a Figura 2c é uma vista em perspectiva que ilustra outra concre-tização de um sistema para controlar o aplanamento em uma chapa lamina-da incluindo quatro aquecedores a indução em uma disposição de lado alado e correspondendo a um rolete de trabalho singular, de acordo com ainvenção;Figure 2c is a perspective view illustrating another embodiment of a system for controlling flattening on a laminate plate including four induction heaters in a winged side arrangement and corresponding to a single working roller according to FIG. the invention;
a Figura 2d é uma vista em perspectiva que ilustra uma concreti-zação de um Iaminador a frio, de acordo com a presente invenção;Figure 2d is a perspective view illustrating one embodiment of a cold laminator according to the present invention;
a Figura 3 é um gráfico que ilustra uma concretização de um ro-Iete de trabalho no qual as porções de borda foram termicamente expandi-das para prover um rolete de trabalho apresentando um diâmetro não-uniforme ao longo da largura do rolete;a Figura 4 é uma representação gráfica da distribuição de tensãode um produto laminado com aquecimento por indução nas porções de bor-da de um rolete de trabalho singular, de acordo com a presente invenção,em comparação a um produto laminado sem aquecimento por indução nasporções de borda de um rolete de trabalho;Figure 3 is a graph illustrating an embodiment of a working roller in which the edge portions have been thermally expanded to provide a working roller having a non-uniform diameter along the width of the roller; is a graphical representation of the stress distribution of an induction heated laminate product on the edge portions of a single working roller according to the present invention compared to a non-induction heated laminate product on the edge portions of a single working roller. work roller;
a Figura 5 é uma representação gráfica da distribuição de tensãode um produto laminado com aquecimento por indução nas porções de bor-da de um rolete de trabalho singular, de acordo com a presente invenção,em comparação a um produto laminado sem aquecimento por indução nasporções de borda de um rolete de trabalho.Figure 5 is a graphical representation of the stress distribution of an induction heated laminate product in the edge portions of a single working roller according to the present invention compared to a non-induction heated laminate product in the portions of a single roller. edge of a work roller.
Descrição Detalhada das Concretizações PreferidasDetailed Description of Preferred Embodiments
Concretizações detalhadas da presente invenção são descritasaqui; contudo, deve ser entendido que estas são meramente ilustrativas dainvenção, que pode ser concretizada em várias formas. Além disso, cadados exemplos fornecidos em conexão com as várias concretizações da in-venção se destina a ser ilustrativo e não restritivo. Além disso, as figuras nãosão necessariamente apresentadas em escala, algumas características po-dendo ser exageradas para mostrar detalhes de componentes específicos.Por isso, detalhes estruturais e funcionais específicos descritos aqui não de-vem ser interpretados como limitativos, mas meramente como uma baserepresentativa para ensinar aquele versado na técnica a empregar a presen-te invenção de forma variada.Detailed embodiments of the present invention are described herein; however, it should be understood that these are merely illustrative of the invention, which may be embodied in various forms. In addition, each example provided in connection with the various embodiments of the invention is intended to be illustrative and not restrictive. Moreover, the figures are not necessarily to scale, some features may be exaggerated to show specific component details. Therefore, the specific structural and functional details described herein should not be construed as limiting, but merely as a basis for representation. teach one of skill in the art to employ the present invention in a variety of ways.
A Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema delaminação a frio 100, onde o sistema de laminação a frio 100 inclui pelo me·nos dois rolos de trabalho 5, um aparelho de aquecimento por bobina de in-dução 10a, e um dispositivo de medição de aplanamento 15 configurado pa-ra medir o aplanamento da superfície de uma tira de metal 1 que é laminadapelos roletes de trabalho 5. Os roletes de trabalho 5 são dispostos opostosentre si, nos quais a abertura entre os roletes de trabalho 5 é denominada deabertura de rolo 4. Os roletes de trabalho 5 podem ser de aço ou de outromaterial metálico rígido. A chapa a ser laminada é inserida entre os roletesde trabalho 5, sendo laminada e estirada em uma direção da seta Z. Emuma concretização, a tira de metal 1 é de alumínio ou de uma liga de alumí-nio. Em uma concretização, a tira de metal 1 apresenta uma espessura an-tes da laminação que varia de aproximadamente 10,16 mm (0,400") a apro-ximadamente 0,254 mm (0,010"). Em ainda outra concretização, a tira demetal é uma liga de alumínio que pode ser laminada tão fina quanto aproxi-madamente polegadas 0,2032 mm (0,008), mas é notado que mesmo es-pessuras menores são possíveis, onde a espessura do produto laminadopode depender da aplicação pretendida do produto laminado.Figure 1 is a schematic representation of a cold rolling system 100, wherein the cold rolling system 100 includes at least two working rollers 5, an induction coil heating apparatus 10a, and a heating device. planing measurement 15 configured to measure the surface planing of a metal strip 1 which is rolled by the work rollers 5. The work rollers 5 are disposed opposite each other, in which the opening between the work rollers 5 is called the opening 4. The work rollers 5 may be of steel or other rigid metallic material. The plate to be laminated is inserted between the working rollers 5, being rolled and drawn in one direction of arrow Z. In one embodiment, the metal strip 1 is aluminum or an aluminum alloy. In one embodiment, the metal strip 1 has a thickness prior to lamination ranging from approximately 10.16 mm (0.400 ") to approximately 0.254 mm (0.010"). In yet another embodiment, the metal strip is an aluminum alloy that can be rolled as thin as approximately 0.2032 mm (0.008) inches, but it is noted that even smaller thicknesses are possible where the thickness of the rolled product may be. depending on the intended application of the laminated product.
A laminação a frio indica um processamento de chapa de metalque foi esfriada a temperatura ambiente, mas, no curso de inúmeras passa-gens de laminação a frio da chapa de alumínio, a temperatura do materialpode ser elevada para aproximadamente 165,5°C (330°F). Apesar de a se-guinte descrição ser geralmente dirigida à laminação a frio, foi contempladoque o método e o aparelho seguintes podem ser também aplicados na Iami-nação a quente, o que está dentro do escopo da presente invenção. A lami-nação a quente de chapa de alumínio é geralmente caracterizada por tempe-raturas de processamento que variam de aproximadamente 287,7°C (550°F)a aproximadamente 482,2°C (900°F). É notado que as temperaturas acimasão providas para fins ilustrativos apenas, não se destinando a limitar a in-venção às mesmas, visto que as temperaturas de processamento podem sermodificadas por várias condições de processamento, tais como a velocidadede laminação, o número de passagens de laminação a frio, e o grau de es-friamento entre as passagens de laminação.Cold rolling indicates sheet metal processing that has been cooled to room temperature, but in the course of numerous aluminum sheet cold rolling passages, the temperature of the material may be raised to approximately 165.5 ° C (330 ° C). ° F). Although the following description is generally directed to cold rolling, it has been contemplated that the following method and apparatus may also be applied in hot-melting, which is within the scope of the present invention. Aluminum foil hot rolling is generally characterized by processing temperatures ranging from approximately 287.7 ° C (550 ° F) to approximately 482.2 ° C (900 ° F). It is noted that the above temperatures are provided for illustrative purposes only and are not intended to limit their invention as the processing temperatures may be modified by various processing conditions such as the rolling speed, the number of lamination passes. cold, and the degree of cooling between the lamination passages.
Com referência às Figuras 1 e 2a-2d, durante as inconsistênciasde laminação entre o perfil da abertura de rolo 4 e a distribuição transversalde espessura da tira de metal 1 que entra nos roletes de trabalho 5, tipica-mente resultam defeitos de aplanamento que podem ser visíveis como bor-das onduladas ou porções centrais onduladas do produto laminado. A distri-buição transversal de espessura da tira de metal 1 é definida pela espessurada tira de metal medida da superfície superior da tira de metal para a super-fície inferior da tira de metal através da largura da tira de metal W1. O perfilde abertura de rolo pode ser definido como a dimensão que separa as su-perfícies de trabalho opostas 4a, 4b dos roletes de trabalho 5, onde a di-mensão que separa as superfícies de trabalho opostas 4a, 4b dos roletes detrabalho 5 durante a laminação pode não ser uniforme ao longo da largurados roletes de trabalho 5. As diferenças entre a geometria da abertura derolo 4 e a distribuição transversal de espessura da tira de metal 1 podemresultar em inconsistências no alongamento da tira de metal 1 através dalargura da tira de metal W1 depois da laminação que podem se manifestarcomo defeitos de aplanamento no produto laminado.Referring to Figures 1 and 2a-2d, during rolling inconsistencies between the roll opening profile 4 and the thickness cross-sectional distribution of the metal strip 1 entering the work rollers 5, typically flattening defects may result. visible as wavy edges or wavy central portions of the laminate. The thickness cross-distribution of the metal strip 1 is defined by the thickness of the metal strip measured from the upper surface of the metal strip to the lower surface of the metal strip across the width of the metal strip W1. The roll opening profile can be defined as the dimension separating the opposing work surfaces 4a, 4b from the work rollers 5, where the dimension separating the opposing work surfaces 4a, 4b from the work rollers 5 during lamination may not be uniform across the wide working rollers 5. Differences between the geometry of the aperture 4 and the thickness cross-sectional distribution of the metal strip 1 may result in inconsistencies in the stretching of the metal strip 1 across the width of the metal strip W1 after lamination which may manifest as flattening defects in the laminated product.
A desarmonia ou as inconsistências do perfil da abertura de rolo4 e da distribuição transversal de espessura da tira de metal 1 que tipica-mente resultam em defeitos de aplanamento podem resultar de uma forçaexercida sobre os roletes de trabalho 5 pela tira de metal 1 que é laminada,o que pode ser denominado de deflexões por flexão. A desarmonia ou asinconsistências entre o perfil da abertura de rolo 4 e a distribuição transver-sal de espessura da tira de metal 1 que tipicamente resultam em defeitos deaplanamento podem também resultar da expansão térmica do rolete de tra-balho 5, o que é pelo menos parcialmente atribuído ao calor de atrito do pro-cesso de laminação, o que cria um abaulamento térmico das superfícies dorolete de trabalho 15. A temperatura na qual cada dos roletes de trabalho 15tipicamente chega ao pico no ponto intermediário M1 da largura W1 dos role-tes de trabalho; por esta razão, a expansão térmica em cada dos roletes detrabalho 5 é tipicamente a maior no ponto intermediário M1 do rolete de tra-balho e diminui na direção das bordas dos rolos, o que pode ser denominadode coroa térmica.Disharmony or inconsistencies in the roll opening profile 4 and the cross-thickness distribution of the metal strip 1 that typically result in flattening defects may result from an exerted force on the working rollers 5 by the metal strip 1 which is laminated. , which may be called flexion deflections. Disharmony or inconsistencies between the roll aperture profile 4 and the cross-salt thickness distribution of the metal strip 1 that typically result in defects in planing may also result from thermal expansion of the work roller 5, which is at least partially attributed to the frictional heat of the rolling process which creates a thermal bulging of the working surfaces 15. The temperature at which each of the working rollers 15 typically peaks at the intermediate point M1 of the width W1 of the rollers. of work; For this reason, the thermal expansion on each of the work rollers 5 is typically the largest at the intermediate point M1 of the work roller and decreases towards the edges of the rollers, which may be called the thermal crown.
Durante a bobinagem, o produto laminado pode ser estirado sobtensão, onde os defeitos de aplanamento podem se manifestar como bordasrepuxadas, que podem ser propensas à ruptura. A formação de bordas re-puxadas na porção de borda da tira de metal que se encontra em uma ten-são maior do que a porção central da tira de metal é tipicamente o fator Iimi-tante na velocidade de bobinagem dos métodos anteriores. É notado que,embora macacos de flexão, borrifos refrigerantes, coroas mecanicamenteesmerilhadas nos roletes de trabalho, e mecanismos de deslocamento late-ral de rolo de trabalho possam ter um efeito positivo sobre a redução de de-feitos de aplanamento nas porções centrais do produto laminado, tais meca-nismos não proporcionam uma redução substancial nos defeitos de aplana-mento formados na porção de borda da tira de metal, tal como a formaçãode bordas repuxadas.During winding, the laminated product may be stretched under tension, where flattening defects may manifest as drawn edges, which may be prone to breakage. The formation of recessed edges on the edge portion of the metal strip that is at a higher tension than the central portion of the metal strip is typically the limiting factor in the winding speed of the previous methods. It is noted that although bending jacks, refrigerant sprays, mechanically ground crowns on the work rollers, and lateral work roll displacement mechanisms can have a positive effect on reducing flattening defects in the central portions of the laminate product. Such mechanisms do not provide a substantial reduction in the flattening defects formed on the edge portion of the metal strip, such as the formation of drawn edges.
Em um aspecto da presente invenção, um aumento substancialna redução de bordas repuxadas foi realizado usando um aparelho de aque-cimento por indução 10a, 10, 10c, 10d configurado para a expansão térmicadas porções de um rolete de trabalho singular do par de roletes de trabalhoque corresponde à borda 13a, 13b da tira de metal 1. O termo "distribuiçãode tensão substancialmente uniforme através da largura do produto lamina-do" indica que, quando a tensão externa for removida do produto laminado,o produto laminado for colocado em uma superfície plana, não haverá subs-tancialmente nenhum desprendimento do produto laminado da superfícieplana sobre a qual é colocado o produto laminado. O termo "substancial-mente nenhum desprendimento" indica que a superfície inferior do produtolaminado está totalmente em contato com a superfície plana sobre a qual écolocado o produto laminado. A tensão externa é a tensão que é impostasobre a chapa durante a bobinagem depois da laminação. Em uma concreti-zação, a fim de aplanar o produto laminado, as fibras longitudinais atravésda largura dos produtos laminados poderão ser substancialmente do mesmocomprimento na ausência de tensão externa.In one aspect of the present invention, a substantial increase in the reduction of drawn edges has been realized using an induction heating apparatus 10a, 10, 10c, 10d configured for expanding thermal portions of a single working roller of the pair of working rollers. corresponds to the edge 13a, 13b of the metal strip 1. The term "substantially uniform stress distribution across the width of the laminate" indicates that when external tension is removed from the laminate, the laminate is placed on a flat surface. there will be substantially no release of the laminate from the flat surface on which the laminate is placed. The term "substantially no release" indicates that the bottom surface of the laminate is fully in contact with the flat surface on which the laminate is placed. External stress is the stress that is imposed on the plate during winding after rolling. In one embodiment, in order to flatten the laminated product, the longitudinal fibers across the width of the laminated products may be substantially the same in the absence of external tension.
Com referência às Figuras 1-2d, em uma concretização, a pre-sente invenção mede o aplanamento e a existência de defeitos de aplana-mento na tira de metal que é laminada, tais como bordas repuxadas, e, emresposta aos defeitos de aplanamento medidos, toma uma ação corretivaque inclui pelo menos aquecedores a indução que correspondem às porçõesde borda de um rolete de trabalho singular. Em uma concretização, as medi-ções de aplanamento da tira de metal 1 são providas por um dispositivo demedição de aplanamento 15, que é posicionado a jusante dos roletes de tra-balho 5 para medir o aplanamento do produto laminado. Em uma concretiza-ção, o dispositivo de medição de aplanamento 15 pode ser uma barra deaplanamento configurada para medir uma distribuição de tensão do produtolaminado da porção central do produto laminado para a porção de borda doproduto laminado. O termo "medição de uma distribuição de tensão de umaporção central do produto laminado para uma porção de borda do produtolaminado" indica que a tensão pode ser medida em incrementos do centrodo produto laminado através da largura do produto laminado para a borda doproduto laminado, onde cada incremento pode ser considerado uma sendaque se estende longitudinalmente ao longo do comprimento na direção naqual pode ser laminado o produto laminado.Referring to Figures 1-2d, in one embodiment, the present invention measures the flattening and flattening defects in the metal strip being rolled, such as drawn edges, and in response to the measured flattened defects. , takes a corrective action that includes at least induction heaters that correspond to the edge portions of a single work roller. In one embodiment, the flattening measurements of the metal strip 1 are provided by a flattening measuring device 15, which is positioned downstream of the work rollers 5 to measure the flattening of the laminated product. In one embodiment, the planing measuring device 15 may be a planing bar configured to measure a voltage distribution of the laminated product from the central portion of the laminated product to the edge portion of the laminated product. The term "measuring a stress distribution from a central portion of the laminate to an edge portion of the laminate" indicates that the stress can be measured in increments of the laminate centre across the width of the laminate to the edge of the laminate product, where each increment can be considered a path that extends longitudinally along the length in the direction in which the laminate can be laminated.
Em uma concretização, a pluralidade de rotores mede a distribu-ição transversal de tensão através da largura da tira de metal 1. A barra deaplanamento pode incluir uma pluralidade de varetas de prova que ficam emcontato com a superfície da chapa de metal. Mais particularmente, o produtolaminado é bobinado sob tensão, onde, antes da bobinagem, o produto Ia-minado entra em contato com a barra de aplanamento sob a qual uma forçaé induzida na direção y sobre as pobres da barra de aplanamento, conformerepresentado nas Figuras 2a-2c. Conforme discutido acima, em algumasconcretizações, a tensão de bobinagem confere uma chapa que pode pare-cer ser visualmente chata, enquanto é bobinada, mas esta aplicação de ten-são externa não irá corrigir as diferenças no alongamento que se manifes-tam como defeitos de aplanamento, quando a tensão externa for removida.Em resposta à aplicação de tensão externa durante a bobinagem, a distribu-ição de tensão é efetuada através da largura W2 do produto laminado, ondea distribuição de tensão no produto laminado está correlacionada à forçainduzida pela chapa em cada das varetas de prova da barra de aplanamen-to. Em uma concretização, a barra de aplanamento pode incluir uma plurali-dade de rotores 15A, preferivelmente apresentando uma largura de 12,7 a76,2 mm (0,5" a 3,0"), disposta ao longo de um eixo, onde cada dos rotoresmede a força ao longo de uma senda que corresponde à tensão da tira demetal 1 que é laminada.In one embodiment, the plurality of rotors measure the transverse stress distribution across the width of the metal strip 1. The planing bar may include a plurality of test rods that contact the surface of the metal plate. More particularly, the laminated product is tension-wound where, prior to winding, the mined product contacts the planing bar under which a force is induced in the y direction over the planing bar poor, as shown in Figures 2a -2c. As discussed above, in some embodiments, the winding stress confers a plate that may appear to be visually boring while it is wound, but this external stress application will not correct the differences in elongation that manifest as defects in tension. flattening when the external stress is removed. In response to the external stress applied during winding, the stress distribution is effected across the width W2 of the laminated product, where the stress distribution in the laminated product is correlated to the force induced by the sheet metal. each of the test bar rods. In one embodiment, the planing bar may include a plurality of rotors 15A, preferably having a width of 12.7 to 76.2 mm (0.5 "to 3.0") arranged along an axis where each rotor measures the force along a path corresponding to the tension of the metal strip 1 which is laminated.
Em outra concretização, o aplanamento da chapa de metal 1pode ser opticamente medido ou pode ser caracterizado usando lasers. Emainda outra concretização, o dispositivo de medição de aplanamento podetambém incluir um sistema de não-contato que mede a distribuição de ten-são da tira de metal usando medições acústicas. As medições acústicas po-dem ser providas por modulação senoidal de um vácuo sob a tira de metal 1.In another embodiment, the flattening of sheet metal 1 may be optically measured or may be characterized using lasers. In yet another embodiment, the planing measuring device may also include a non-contact system that measures the stress distribution of the metal strip using acoustic measurements. Acoustic measurements can be provided by sine modulation of a vacuum under the metal strip 1.
É notado que os dispositivos de medição de aplanamento acima 15 são pro-vidos para fins ilustrativos e que a presente invenção não é considerada limi-tada aos mesmos, uma vez que pode ser utilizado qualquer dispositivo demedição de aplanamento que seja capaz de medir o aplanamento da tira demetal 1 que é laminada, ou determinar a distribuição transversal de tensãoatravés da largura da tira de metal 1, estando dentro do escopo da invenção.It is noted that the above planing measuring devices 15 are provided for illustrative purposes and that the present invention is not considered limited thereto, as any planing measuring device capable of measuring the planing may be used. of the metal strip 1 being laminated, or determining the transverse stress distribution across the width of the metal strip 1, being within the scope of the invention.
Com referência às Figuras 1-2c, o aparelho de aquecimento porindução 10 pode ser acionado em resposta a defeitos nos diferenciais deaplanamento e tensão na tira de metal 1. O aquecimento por indução é ummétodo pelo qual os roletes de trabalho de aço são aquecidos por um méto-do de não-contato de usar um campo magnético alternado. Em uma concre-tização, o aparelho de aquecimento por indução é composto de pelo menosuma fonte de energia que fornece uma saída de força na freqüência da cor-rente elétrica exigida e uma montagem de bobina de indução. A fonte deenergia aciona uma corrente elétrica alternada de alta freqüência através damontagem de bobina de indução. O campo magnético alternado induz umfluxo de corrente no rolete de trabalho singular que pode ser denominado decorrentes parasitas. O fluxo de corrente através do rolete de trabalho aumen-ta a temperatura no rolete de trabalho 5 através do aquecimento joule. Emuma concretização, cada bobina de indução 10 pode incluir um núcleo fer-romagnético. O aparelho de aquecimento por bobina de indução 10 podeadicionalmente incluir pelo menos uma passagem de esfriamento para pro-ver um líquido refrigerante ou pode não incluir passagens de esfriamento.Referring to Figures 1-2c, the induction heating apparatus 10 may be operated in response to defects in the planning and tension differentials in the metal strip 1. Induction heating is a method by which steel work rollers are heated by a non-contact method of using an alternating magnetic field. In one embodiment, the induction heating apparatus is comprised of at least one power source that provides a power output at the required mains frequency and an induction coil assembly. The power supply triggers a high frequency alternating electrical current through induction coil assembly. The alternating magnetic field induces a stream of current in the single working roller that can be termed stemming parasites. The current flow through the work roller increases the temperature in the work roller 5 through joule heating. In one embodiment, each induction coil 10 may include a ferromagnetic core. The induction coil heating apparatus 10 may additionally include at least one cooling passage to provide a coolant or may not include cooling passageways.
Em uma concretização, a corrente através da bobina eletrica-mente condutiva pode estar na ordem de cerca de 80 amps a cerca de 200amps. Em uma concretização, o suprimento de energia para os aquecedoresa indução tem uma freqüência de operação fixa, onde a freqüência do sinalde corrente elétrica enviado para a bobina de aquecimento é de cerca de 20KHz. A onda de corrente para o aquecedor a indução é senoidal com ampli-tude variada. A energia para os aquecedores a indução é ajustada com amudança da amplitude da onda de corrente senoidal sobre um número ajus-tado de ciclos em um padrão de repetição. A duração do padrão de repeti-ção é de cerca de 8 ciclos da forma de onda de operação. Na potência total,o sinal de corrente é uma onda senoidal de 20 KHz com amplitude constan-te. É notado que as correntes e as freqüências acima são providas para finsilustrativos e não se destinam a limitar a presente invenção, já que outrascorrentes e freqüências foram contempladas e estão dentro do escopo dapresente invenção. Além disso, outros modos de prover energia foram tam-bém contemplados e estão dentro do escopo da presente invenção.In one embodiment, the current through the electrically conductive coil may be in the order of about 80 amps to about 200amps. In one embodiment, the power supply for the induction heater has a fixed operating frequency, where the frequency of the electric current signal sent to the heating coil is about 20KHz. The current wave for the induction heater is sinusoidal with varying amplitude. The energy for induction heaters is adjusted by changing the amplitude of the sine wave over a set number of cycles in a repeating pattern. The duration of the repeating pattern is about 8 cycles of the operating waveform. At full power, the current signal is a 20 kHz sine wave with constant amplitude. It is noted that the above currents and frequencies are provided for illustrative purposes and are not intended to limit the present invention as other currents and frequencies have been contemplated and are within the scope of the present invention. In addition, other modes of providing energy have also been contemplated and are within the scope of the present invention.
Em uma concretização, o ajuste da temperatura do rolete de tra-balho singular inclui bobinas de aquecimento por indução 10 para induzir oaquecimento nas porções do rolete de trabalho 5 adjacentes à superfície detrabalho correspondendo às bordas das tiras de metal 13a, 13b. Mais espe-cificamente, as bobinas de aquecimento por indução 10a, 10b, 10c, 10d sãoalinhadas com a porção do rolete de trabalho que entra em contato com aborda longitudinal 13a, 13b da tira de metal que é laminada para prover oproduto laminado, onde a borda longitudinal 13a, 13b se estende ao longoda direção de laminação. Com referência à Figura 2a, em uma concretiza-ção, o ajuste do calor gerado pelo aparelho de aquecimento por indução norolete de trabalho singular inclui uma bobina de aquecimento por indução10a, 10b posicionada em cada extremidade do rolete 5, onde cada bobinade aquecimento por indução 10a, 10b corresponde a cada borda da tira demetal 1. Em outra concretização, o ajuste do calor gerado pelo aparelho deaquecimento por indução no rolete de trabalho singular 5 inclui dois aquece-dores a indução 10a, 10b que correspondem a cada borda 13a, 13b da tirade metal 1, onde o posicionamento das bobinas de indução estão em umaconfiguração empilhada que pode corresponder à circunferência do rolete detrabalho, conforme representado na Figura 2b. Em uma concretização adi-cional, o aparelho de aquecimento por indução pode incluir duas bobinascorrespondendo a cada borda 13a, 13b da tira de metal 1, onde as bobinassão posicionadas adjacentes entre si, conforme representado na Figura 2c.In one embodiment, the temperature setting of the single working roller includes induction heating coils 10 to induce heating in the portions of the working roller 5 adjacent the working surface corresponding to the edges of the metal strips 13a, 13b. More specifically, the induction heating coils 10a, 10b, 10c, 10d are aligned with the portion of the working roller that contacts the longitudinal facing 13a, 13b of the metal strip which is laminated to provide the laminated product, where the longitudinal edge 13a, 13b extends along the rolling direction. Referring to Figure 2a, in one embodiment, the adjustment of the heat generated by the single-working induction heating induction heating apparatus includes an induction heating coil 10a, 10b positioned at each end of the roller 5, where each induction heating coil 10a, 10b corresponds to each edge of the metal strip 1. In another embodiment, the adjustment of the heat generated by the induction heating apparatus on the single working roller 5 includes two induction heaters 10a, 10b corresponding to each edge 13a, 13b Figure 1b, where the positioning of the induction coils is in a stacked configuration which may correspond to the circumference of the working roller as shown in Figure 2b. In an additional embodiment, the induction heating apparatus may include two coils corresponding to each edge 13a, 13b of the metal strip 1, where the coils are positioned adjacent to each other as shown in Figure 2c.
Em uma concretização, cada bobina de indução 10 pode corres-ponder à porção do rolete de trabalho 5 adjacente à superfície de contato dorolete de trabalho na qual a tira de metal 1 está sendo laminada, que podetambém ser denominada de superfície de trabalho. Em outra concretização,cada bobina de indução 10 pode ser disposta lateralmente em uma direçãoparalela ao eixo de rotação do rolete para reposicionar as bobinas nas bor-das de cada tira ou próximo a estas. Com a provisão de bobinas de indução10 que podem ser lateralmente dispostas, a posição das bobinas de induçãopode ser posicionada para responder pelas diferentes larguras da tira demetal. Além de ser estabelecido que cada bobina de indução possa ser dis-posta lateralmente, as bobinas de indução podem também incluir um meca-nismo para ajustar a abertura entre a bobina de indução e a superfície detrabalho do rolo de trabalho. Em uma concretização, um cilindro hidráulicocom um controle de posição move a bobina de indução para frente até que ocontato com o rolo seja formado e depois recua do rolo de trabalho em apro-ximadamente 3 mm. É notado que outras dimensões para a abertura quesepara a bobina de indução do rolo de trabalho também foram contempladase estão dentro do escopo da presente invenção, contanto que o grau de se-paração permita o acoplamento efetivo do campo magnético da bobina aorolo, de modo que correntes parasitas sejam induzidas no rolo.In one embodiment, each induction coil 10 may correspond to the portion of the work roller 5 adjacent the working surface contact surface to which the metal strip 1 is being laminated, which may also be referred to as the work surface. In another embodiment, each induction coil 10 may be laterally disposed in a direction parallel to the axis of rotation of the roller to reposition the coils at or near each end of the strip. With the provision of induction coils 10 which can be laterally arranged, the position of the induction coils can be positioned to account for the different widths of the metal strip. In addition to the provision that each induction coil can be disposed laterally, the induction coils may also include a mechanism for adjusting the gap between the induction coil and the work surface of the work roll. In one embodiment, a hydraulic cylinder with a position control moves the induction coil forward until contact with the roll is formed and then backs off the work roll by approximately 3 mm. It is noted that other dimensions for the opening for the induction coil of the work roll have also been contemplated and are within the scope of the present invention as long as the degree of separation allows for the effective coupling of the aorole coil magnetic field so that eddy currents are induced in the roller.
Em uma concretização, os aquecedores a indução 10a, 10b,10c, 10d apresentam calor suficiente para termicamente expandir o diâmetrode um rolete de trabalho singular que corresponde à borda da tira de metalpara ser maior do que o diâmetro de uma porção central do rolete singular.O termo "rolete de trabalho singular" indica um rolete de trabalho do par deroletes de trabalho 5, onde o rolete de trabalho singular pode ser ou o roletede trabalho superior ou o rolete de trabalho inferior do par de roletes de tra-balho. O termo "diâmetro de borda do rolete singular" indica o diâmetro daporção do rolete singular que corresponde à borda longitudinal 13a, 13b dachapa de metal. O termo "diâmetro central do rolete de trabalho singular"indica o diâmetro das porções do rolete entre cada diâmetro de borda dorolete singular.In one embodiment, induction heaters 10a, 10b, 10c, 10d have sufficient heat to thermally expand the diameter of a single working roller corresponding to the edge of the metal strip to be larger than the diameter of a central portion of the single roller. The term "single working roller" denotes a working roller of working roller 5, where the single working roller may be either the upper working roller or the lower working roller of the working roller pair. The term "single roller edge diameter" indicates the diameter of the portion of the single roller that corresponds to the longitudinal edge 13a, 13b of the metal plate. The term "center diameter of the single working roller" indicates the diameter of the portions of the roller between each single bore edge diameter.
Nas concretizações da presente invenção nas quais as bobinasde indução por calor são posicionadas com relação a um rolete de trabalhosingular do par de roletes de trabalho, a energia aplicada pelas bobinas deaquecimento por indução para aumentar a temperatura de superfície temuma magnitude que pode prover uma maior expansão térmica na seção dorolete de trabalho adjacente às bordas da tira de metal 13a, 13b com relaçãoà expansão da seção central do rolete de trabalho. A Figura 3 pictoricamenterepresenta o efeito de aquecimento por indução sobre o rolete de trabalhosingular 5 para aumentar o diâmetro de borda do rolete singular que corres-ponde à borda longitudinal 13a, 13b da tira de metal 1, onde a linha de refe-rência 50 representa a expansão térmica através da largura W1 do rolete detrabalho singular que é aquecido por aquecimento por indução, de acordocom a presente invenção, e a linha de referência 51 representa a expansãotérmica ao longo da largura W1 do rolete oposto que não é aquecido por a-quecimento por indução. O grau de expansão térmica está diretamente cor-relacionado à temperatura do rolete, onde as porções do rolete apresentan-do temperaturas mais altas têm um maior grau de expansão térmica.In embodiments of the present invention in which the heat induction coils are positioned relative to a single working roller of the working pair of rollers, the energy applied by the induction heating coils to increase the surface temperature is of a magnitude that can provide further expansion. at the working section of the working roller adjacent the edges of the metal strip 13a, 13b with respect to the expansion of the center section of the working roller. Figure 3 pictorially depicts the induction heating effect on the sole working roller 5 to increase the edge diameter of the single roller corresponding to the longitudinal edge 13a, 13b of the metal strip 1, where the reference line 50 represents thermal expansion across the width of the single working roller which is heated by induction heating according to the present invention, and reference line 51 represents the thermal expansion along the width W1 of the opposite roller which is not heated by heat by induction. The degree of thermal expansion is directly related to the temperature of the roller, where the portions of the roller having higher temperatures have a higher degree of thermal expansion.
Em uma concretização, o grau de expansão térmica no roletesingular 50 é selecionado para compensar a expansão térmica 51 na Iami-nação oposta que não inclui aquecedores a indução. Mais especificamente,conforme representado pela linha de referência 50, a maior expansão térmi-ca nas seções do rolete de trabalho 5 que são adjacentes à borda longitudi-nal 13a, 13b da tira de metal no rolete de trabalho apresentando bobinas deindução desloca o aumento na expansão térmica nas seções do rolete detrabalho adjacentes à tira de metal do rolete de trabalho oposto que não a-presenta bobinas de aquecimento por indução, onde o decréscimo na ex-pansão térmica pode ser denominado de efeito de impressão. A combinaçãoda maior expansão térmica na borda da tira no rolete de trabalho singular eda impressão normal no diâmetro de borda do rolete de trabalho oposto a-presenta o equivalente de uma abertura de rolo uniforme à tira que é defor-mada através de sua largura e resulta em uma tira apresentando um apla-namento uniforme substancialmente livre de bordas repuxadas na saída dacadeira de laminador. Mais especificamente, a expansão térmica no diâme-tro de borda do rolete de trabalho singular é selecionada para compensar orolete oposto que apresenta um maior diâmetro no centro do rolete opostoem comparação com o diâmetro de borda do rolete oposto. Em uma concre-tização, a mudança de dimensão no diâmetro de borda do rolete de trabalhosingular pode ser da ordem de cerca de 0,0127 mm (0,0005 polegadas), naqual foram contemplados graus de expansão maiores e menores, uma vezque o grau de expansão térmica exigido para corrigir os defeitos de aplana-mento pode ser efetuado pelas condições do processo que incluem, masnão são limitados à velocidade de laminação, à seleção de material do pro-duto laminado, ao grau de aquecimento provido pelo aparelho de aqueci-mento por indução, bem como ao grau de refrigerante aplicado à porçãocentral do rolete de trabalho.In one embodiment, the degree of thermal expansion in rollersingular 50 is selected to compensate for thermal expansion 51 in the opposite lamination which does not include induction heaters. More specifically, as represented by reference line 50, the greater thermal expansion in the work roller sections 5 that are adjacent to the longitudinal edge 13a, 13b of the metal strip on the work roller featuring induction coils shifts the increase in thermal expansion in the working roller sections adjacent to the metal strip of the opposite working roller which does not feature induction heating coils, where the decrease in thermal expansion may be termed the printing effect. The combination of the highest thermal expansion at the strip edge on the single working roller and the normal impression at the opposite diameter of the opposite working roller gives the equivalent of a uniform roll opening to the strip that is deformed across its width and results. in a strip having a uniform flatness substantially free of drawn edges at the milling machine outlet. More specifically, the thermal expansion on the edge diameter of the single working roller is selected to compensate for the opposite ring having a larger diameter in the center of the opposite roller compared to the opposite diameter of the opposite roller. In one embodiment, the change in dimension in the rim diameter of the labular roller may be about 0.0127 mm (0.0005 inches), in which larger and smaller degrees of expansion were contemplated, since the degree of Thermal expansion required to correct flattening defects may be effected by the process conditions which include, but are not limited to, the rolling speed, the selection of laminated product material, the degree of heating provided by the heater. induction, as well as the degree of refrigerant applied to the center portion of the work roller.
Com referência à Figura 1, o laminador 100 pode também incluirum sistema de borrifo refrigerante 25 nas proximidades da porção do roletede trabalho singular 5 que está em contato com a tira de metal 1 que é lami-nada. O sistema de borrifo refrigerante 25 pode borrifar um líquido refrige-rante 25A na porção do rolete de trabalho singular 5 que está em contatocom a tira de metal 1, onde o líquido refrigerante remove uma porção do ca-lor gerado pela laminação da tira de metal 1 nos roletes de trabalho 5. A re-moção do calor gerado nos roletes de trabalho 5 pela laminação da tira demetal através dos sistemas de borrifo refrigerante não pode reduzir a forma-ção de uma coroa térmica que contribui para defeitos de aplanamento e bor-das repuxadas.Referring to Figure 1, the rolling mill 100 may also include a refrigerant spray system 25 near the portion of the single working roller 5 which is in contact with the stripped metal strip 1. The refrigerant spray system 25 may spray a coolant 25A on the portion of the single working roller 5 which is in contact with the metal strip 1, where the coolant removes a portion of the heat generated by lamination of the metal strip. 1 on the work rollers 5. The removal of the heat generated on the work rollers 5 by lamination of the metal strip through the refrigerant spray systems cannot reduce the formation of a thermal crown which contributes to flattening and blemish defects. of the jerked.
Com referência à Figura 1, além do ajuste do calor gerado norolete de trabalho singular 5, o diferencial no aplanamento da chapa do pro-duto laminado pode ser reduzido adicionalmente pela geração mecânica deuma força que flexiona os roletes de trabalho em uma direção oposta à fle-xão do rolo causado pela força gerada pela tira de metal 1 no rolete de tra-balho 5 durante a laminação. Em uma concretização, os macacos de flexãode rolo 21 e/ou os mecanismos de deslocamento de rolo lateral podem serutilizados para gerar um ajuste para a abertura de role que compense osdefeitos de flexão dos rolos resultantes da força gerada pela tira de metal norolete de trabalho durante as operações de laminação.Referring to Figure 1, in addition to adjusting the heat generated by the unique work nozzle 5, the differential in flattening the laminated product sheet can be further reduced by mechanically generating a force that flexes the work rollers in a direction opposite to the fle of the roll caused by the force generated by the metal strip 1 on the working roller 5 during rolling. In one embodiment, the roll bending jacks 21 and / or side roll displacement mechanisms may be used to generate a roll opening adjustment that compensates for the roll bending defects resulting from the force generated by the working norol strip during rolling operations.
Em uma concretização, os macacos de flexão são configuradospara prover uma força oposta à flexão do rolo gerada pela tira de metal 1,podendo ser chamados de macacos de flexão positivos 21. Mais particular-mente, os macacos de flexão 21 são configurados para compensar a forçaproduzida pela tira de metal 1 contra a superfície do rolete de trabalho 5 queestá em contato com tira de metal 1 durante a laminação, onde a tira de me-tal 1 produz forças sobre os roletes de trabalho superior e inferior que fazcom que eles sejam flexionados e sejam curvados afastados da tira.In one embodiment, the bending jacks are configured to provide a force opposite to the bending of the roll generated by the metal strip 1 and may be called positive bending jacks 21. More particularly, the bending jacks 21 are configured to compensate for force produced by the metal strip 1 against the surface of work roller 5 which is in contact with metal strip 1 during rolling, where metal strip 1 produces forces on the upper and lower work rollers that cause them to bend and are bent away from the strip.
Em outra concretização, o Iaminador 100 pode adicionalmenteincluir macacos de flexão 20 que correspondem a cada rolete de trabalho 5,onde o macaco de flexão 20 pode deslocar uma porção dos roletes de traba-lho 5 ao longo do eixo y para substancialmente reduzir o efeito da coroa tér-mica na tira de metal 1 e para facilitar, juntamente com os borrifos refrigeran-tes do rolo 25, a formação de uma tira de metal 1 apresentando um aplana-mento substancialmente uniforme através da porção central da tira, mas dei-xando as bordas externas da tira sob tensão. Estes macacos de flexão 20podem ser denominados de macacos de flexão negativos, flexionando o ro-lete de trabalho em uma direção oposta aos macacos de flexão positivos 21.In another embodiment, the Laminator 100 may additionally include bending jacks 20 corresponding to each work roller 5, where the bending jack 20 may move a portion of the work rollers 5 along the y axis to substantially reduce the effect of the bend. thermal crown on the metal strip 1 and to facilitate, together with the cooling spray of the roll 25, the formation of a metal strip 1 having a substantially uniform flattening through the central portion of the strip but allowing the outer edges of the strip under tension. These bending jacks 20 may be referred to as negative bending jacks, flexing the working roll in a direction opposite to the positive bending jacks 21.
A quantidade de força de macaco de flexão exigida e sua dire-ção são determinadas pela combinação do grau de flexão do rolete de traba-lho 5 causada pela força da tira, pela coroa esmerilhada no rolete de traba-lho, e pela quantidade de expansão térmica no rolete de trabalho 5.The amount of bending jack force required and its direction are determined by the combination of the degree of flexing of the work roller 5 caused by the strip force, the grinding crown on the work roller, and the amount of expansion. roller on the work roller 5.
Em outra concretização, os roletes de trabalho 5 podem tambémincluir um mecanismo de deslocamento lateral de rolete de trabalho (não-mostrado) que é configurado para deslocar cada rolo 5 ao longo de um eixosubstancialmente horizontal, tal como o eixo x, conforme representando nasFiguras 2a-2c. Em uma concretização, o diâmetro do rolo de cada dos role-tes de trabalho opostos é esmerilhado para variar ao longo de seu eixo, on-de o deslocamento axial dos vários rolos para manipular a abertura de rolo 4apresenta um fator de correção que pode ser empregado em resposta a de-feitos de aplanamento medidos. Mais particularmente, os roletes de trabalhoopostos apresentando diâmetros variados, quando do deslocamento axialpelos mecanismos de deslocamento lateral de rolete de trabalho, apresen-tam outro meio para reduzir os efeitos de formação de coroas térmicas e deflexão do rolo provenientes da força da tira.In another embodiment, the work rollers 5 may also include a work roll side shift mechanism (not shown) which is configured to move each roll 5 along a substantially horizontal axis, such as the x axis, as shown in Figures 2a -2c. In one embodiment, the roll diameter of each of the opposing working rollers is ground to vary along its axis, where the axial displacement of the various rollers to manipulate the roll opening 4 has a correction factor that can be employed in response to measured planing defects. More particularly, the working rollers having varying diameters, when axially displaced by the working roller lateral displacement mechanisms, provide another means to reduce the effects of thermal crowning and roll deflection from the strip force.
Em uma concretização, um par de roletes sobressalentes 6 podeser empregado em conjunção com os roletes de trabalho 5 em uma configu-ração tipicamente denominada de uma cadeira de Iaminador de quatro rolos.Os rolos sobressalentes 6 são usados para sustentar os rolos de trabalho eminimizar sua flexão em resposta à força da tira. Em uma concretização adi-cional da presente invenção, um par de roletes intermediários 8 pode serdisposto entre os roletes sobressalentes 6 e os roletes de trabalho 5 em umaconfiguração tipicamente denominada de uma cadeira de Iaminador de seisrolos. Os roletes intermediários podem também incluir mecanismos de des-locamento lateral intermediários e macacos de flexão de rolo intermediários.In one embodiment, a pair of spare rollers 6 may be employed in conjunction with the working rollers 5 in a configuration typically referred to as a four-roll laminator chair. The spare rollers 6 are used to support the working rollers and minimize their bending in response to the force of the strip. In an additional embodiment of the present invention, a pair of intermediate rollers 8 may be arranged between the spare rollers 6 and the working rollers 5 in a configuration typically termed a six-roller laminator chair. Intermediate rollers may also include intermediate lateral displacement mechanisms and intermediate roller bending jacks.
O sistema de laminação 100 também inclui uma interface decontrole de Iaminador 30 conectada entre o dispositivo de medição de apla-namento 15 e os atuadores do laminador. A interface de controle de Iamina-dor 30 recebe um sinal do dispositivo de medição de aplanamento 15 repre-sentando as medições dos diferenciais no aplanamento de chapa da tira demetal 1 ou a distribuição de tensão através da largura da tira de metal 1. Ainterface de controle de laminador 30 processa e analisa então o sinal emcomparação com um valor de aplanamento alvo predeterminado ou distribui-ção de tensão. Em uma concretização, a interface de controle de laminador processa os sinais medidos e formula as saídas de controle para os atuado-res do laminador com base em um conjunto de algoritmos matemáticos. Emuma concretização, a interface de laminador 30 inclui um computador. A in-terface de controle de laminador 30 envia então sinais de atuação pelo me-nos para o sistema de borrifo refrigerante 25, os macacos de flexão 20 ou asbobinas de aquecimento por indução 10 para compensar os diferenciais me-didos no aplanamento da chapa ou na distribuição de tensão transversal datira de metal resultando em uma tira de metal 1 apresentando uma superfíciesubstancialmente chata que é substancialmente isenta de bordas repuxadase efeitos de coroa térmica.The lamination system 100 also includes a laminator control interface 30 connected between the flattening measuring device 15 and the laminator actuators. The Iamine-pain control interface 30 receives a signal from the planing measuring device 15 representing differential measurements on the sheet metal flattening of the metal strip 1 or the voltage distribution across the width of the metal strip 1. laminator control 30 then processes and analyzes the signal against a predetermined target planing value or stress distribution. In one embodiment, the rolling mill control interface processes the measured signals and formulates the control outputs for rolling mill actuators based on a set of mathematical algorithms. In one embodiment, the laminator interface 30 includes a computer. The rolling mill control interface 30 then sends actuation signals at least to the refrigerant spray system 25, bending jacks 20 or induction heating coils 10 to compensate for the measured differentials in flattening the plate or in the cross-sectional stress distribution of metal resulting in a metal strip 1 having a substantially flat surface that is substantially free of drawn edges and thermal crown effects.
Embora a invenção tenha sido descrita acima, de modo geral, osseguintes exemplos são providos para adicionalmente ilustrar a presenteinvenção e demonstrar algumas vantagens que surgem da mesma. É pre-tendido que a invenção seja limitada aos exemplos específicos descritos.Although the invention has been described above, in general, the following examples are provided to further illustrate the present invention and to demonstrate some advantages arising therefrom. It is intended that the invention be limited to the specific examples described.
ExemplosExamples
A Figura 4 representa graficamente uma distribuição de tensãoatravés do produto laminado que é provida por aquecedores a indução cor-respondendo ao diâmetro de borda de um rolete de trabalho singular, emcomparação à distribuição de tensão provida por um produto laminado simi-larmente preparado sem aquecimento por indução. Com referência à Figura4, o eixo vertical representa a tensão (libras por polegada quadrada) que émedida no produto laminado, e o eixo horizontal representa a largura doproduto laminado, onde as medições de tensão foram incrementalmente re-gistradas a partir de uma barra de aplanamento na qual cada zona da chapacorrespondia à largura da chapa do produto laminado. A distribuição de ten-são registrada na Figura 4 é normalizada na tensão de bobinagem nominal,que pode ser da ordem de 3000 Psi. A distribuição de tensão representadana Figura 4 foi produzida por uma tira de metal de liga de alumínio de série3003, da Aluminum Association, laminada por um Iaminador a frio de cadeiraúnica de uma espessura de aproximadamente 0,889 mm a 0,4318 mm(0,035" a 0,017") em uma velocidade de aproximadamente 190,5 m/min (625pés/min). A tira de metal que foi laminada pelo Iaminador a frio apresentouuma largura na ordem de cerca de 1320,8 mm (52").Figure 4 graphically depicts a stress distribution across the laminated product which is provided by induction heaters corresponding to the edge diameter of a single working roller as compared to the stress distribution provided by a similarly prepared laminate without heat heating. induction. Referring to Figure 4, the vertical axis represents the tension (pounds per square inch) that is measured in the rolled product, and the horizontal axis represents the width of the rolled product, where the stress measurements were incrementally recorded from a planing bar. wherein each zone of the sheet corresponds to the sheet width of the laminated product. The voltage distribution recorded in Figure 4 is normalized to the nominal winding voltage, which can be in the order of 3000 Psi. The stress distribution shown in Figure 4 was produced by an Aluminum Association series 3003 aluminum alloy metal strip, laminated by a single chair cold laminator of a thickness of approximately 0.899 mm to 0.4318 mm (0.035 "to 0.017 mm). ") at a speed of approximately 190.5 m / min (625 feet / min). The metal strip that was cold rolled by the laminator had a width in the order of about 1320.8 mm (52 ").
A distribuição de tensão da tira de metal, processada de acordocom a presente invenção 61, inclui um controle térmico com aquecedores aindução posicionados correspondendo às porções de um rolete de trabalhosingular que correspondem à borda de tira do rolete de trabalho singular eum sistema de borrifo refrigerante de rolo que corresponde pelo menos auma porção da porção central do rolete de trabalho. A distribuição de tensãoda tira de metal, processada de acordo com a presente invenção, adicional-mente incluía macacos de flexão configurados para flexionar os roletes detrabalho em uma direção para se opor à flexão normal causada pela forçaproduzida no rolete de trabalho pela tira de metal. Adicionalmente, a distribu-ição de tensão da tira de metal, processada de acordo com a presente in-venção, adicionalmente incluía um dispositivo de medição de aplanamento euma interface de controle de laminador, onde as medições de tensão toma-das do dispositivo de medição de aplanamento foram analisadas pela inter-face de controle de laminador e, em resposta aos fatores de correção demedição de tensão, foram acionadas nos macacos de flexão, no sistema deesfriamento de rolo, e nos aquecedores a indução. O exemplo comparativo60 era uma tira de metal que tinha sido processada com macacos de flexãoe esfriamento de rolo para aperfeiçoar o aplanamento medido, mas não in-cluía aquecedores a indução posicionados correspondendo a um rolete detrabalho singular e direcionados para termicamente expandir o diâmetro daborda do rolete de trabalho para ser maior do que o diâmetro central do role-te de trabalho.The strip distribution of metal strip, processed according to the present invention 61, includes a thermal control with induction heaters positioned corresponding to portions of a single working roller that correspond to the strip edge of the single working roller and a refrigerant spray system. roll corresponding to at least a portion of the central portion of the work roller. The stress distribution of the metal strip processed in accordance with the present invention additionally included bending jacks configured to flex the working rollers in one direction to counteract the normal bending caused by the force produced on the working roller by the metal strip. Additionally, the tension distribution of the metal strip processed in accordance with the present invention additionally included a planing measuring device and a rolling mill control interface, where the voltage measurements taken from the measuring device The planing parameters were analyzed by the rolling mill control interface and, in response to the stress-measurement correction factors, were actuated on the bending jacks, the roller cooling system, and the induction heaters. Comparative example60 was a metal strip that had been processed with roll bending and cooling jacks to perfect the measured planing, but did not include induction heaters positioned corresponding to a single working roller and thermally oriented to expand the diameter of the roller. greater than the central diameter of the work roll.
No exemplo comparativo 60, um aumento na tensão além de 6,9MPa (1000 psi) é medido nas porções de borda do produto laminado, con-forme indicado pelas porções do dispositivo de medição de aplanamentocorrespondendo à zona 1 e à zona 20 da Figura 4, conseqüentemente indi-cando a incidência de bordas repuxadas no produto laminado. As porçõescentrais do produto laminado do exemplo comparativo 60, conforme indicadopelas zonas de 3 a 17, apresentam uma distribuição de tensão substancial-mente uniforme que substancialmente não indica qualquer defeito de apla-namento na porção central do produto laminado. As zonas 2 e 19 apresen-tam uma baixa tensão, podendo ser denominadas de zonas relaxadas, queapresentam uma tensão registrada que é menor do que a tensão externa-mente aplicada, a tensão externamente aplicada incluindo, mas não sendolimitada à tensão de bobinagem. O exemplo comparativo 60 indica que, em-bora os macacos de flexão 20 e o sistema de borrifo refrigerante 25 reduzamo efeito da coroa térmica nas porções centrais dos roletes de trabalho 5, osmacacos de flexão e o sistema de borrifo refrigerante deixam de reduzir aincidência das bordas repuxadas e da zona relaxada adjacente.In comparative example 60, an increase in stress beyond 6.9MPa (1000 psi) is measured at the edge portions of the laminate as indicated by the portions of the planing gauge corresponding to zone 1 and zone 20 of Figure 4. consequently indicating the incidence of drawn edges in the laminated product. The central portions of the laminate of comparative example 60, as indicated by zones 3 to 17, have a substantially uniform stress distribution that substantially indicates no flattening defect in the central portion of the laminate. Zones 2 and 19 have a low voltage and may be referred to as relaxed zones, which have a recorded voltage that is less than the externally applied voltage, the externally applied voltage including but not limited to the winding voltage. Comparative example 60 indicates that although bending jacks 20 and refrigerant spray system 25 reduce the effect of the thermal crown on the central portions of the work rollers 5, bending jacks and refrigerant spray system no longer reduce the incidence of drawn edges and the adjacent relaxed zone.
Os efeitos da coroa térmica podem ser adicionalmente reduzidosem combinação com a eliminação substancial da incidência de bordas repu-xadas com a utilização de bobinas de aquecimento por indução 10 para in-duzir calor para um rolete de trabalho singular 5 correspondendo às bordaslongitudinais 13a, 13b da tira de metal 1, onde o calor induzido termicamenteexpande o diâmetro da borda do rolete de trabalho. Em comparação com oexemplo comparativo 60, a distribuição de tensão 60 correspondendo à tirade metal, processada usando o aquecimento por indução de acordo com ainvenção, apresenta um decréscimo na tensão medida na borda longitudinaldo produto laminado para aproximadamente 500 psi ou menos, conformeindicado pelas porções do dispositivo de medição de aplanamento corres-pondendo às zonas de 1 a 20 da Figura 4, substancialmente reduzindo aincidência das zonas relaxadas, tais como as zonas 2 e 19.The effects of the thermal crown can be further reduced in combination with substantially eliminating the incidence of repeating edges by using induction heating coils 10 to introduce heat to a single working roller 5 corresponding to longitudinal edges 13a, 13b of metal strip 1, where heat-induced heat expands the diameter of the working roller edge. Compared to comparative example 60, the voltage distribution 60 corresponding to the metal strip, processed using the induction heating according to the invention, has a decrease in the tension measured at the longitudinal edge of the laminate to approximately 500 psi or less, as indicated by the portions of the metal. flattening measuring device corresponding to zones 1 to 20 of Figure 4, substantially reducing the incidence of relaxed zones such as zones 2 and 19.
Com a redução da incidência de bordas repuxadas, em um as-pecto da presente invenção, a velocidade de bobinagem pode ser aumenta-da sem resultar na ruptura da borda. A Figura 5 representa a distribuição detensão 61 de um produto laminado, processado de acordo com a presenteinvenção, incluindo o controle térmico por aquecedores a indução, posicio-nados correspondendo às porções de um rolete de trabalho singular corres-pondendo à borda de tira, e um exemplo comparativo 60 não incluindo a-quecedores a indução, no qual a velocidade de bobinagem de aproximada-mente 1250 pés/min (381 m/min) do produto laminado, processado de acor-do com a presente invenção, é duas vezes a velocidade de bobinagem doexemplo comparativo, que é de 625 pés/min (190,5 m/min). Cada dos produ-tos laminados representados na Figura 5 são compostos de uma liga de a-lumínio 6061, da Aluminum Association, e é processado através de um Iami-nador a frio de duas cadeiras a partir de uma espessura de aproximadamen-te 0,125" (3,175 mm) a aproximadamente 0,0226" (0,57404 m).By reducing the incidence of drawn edges, in one aspect of the present invention, the winding speed can be increased without resulting in edge breakage. Figure 5 depicts the stress distribution 61 of a laminated product processed in accordance with the present invention, including thermal control by induction heaters, positioned corresponding to portions of a single working roller corresponding to the strip edge, and Comparative example 60 not including induction heaters, in which the winding speed of approximately 1250 ft / min (381 m / min) of the laminated product processed in accordance with the present invention is twice as high. winding speed of the comparative example, which is 625 ft / min (190.5 m / min). Each of the laminated products shown in Figure 5 is made of an Aluminum Association 6061 aluminum alloy, and is processed through a two-chair cold laminator from a thickness of approximately 0.125 ". (3.175 mm) at approximately 0.0226 "(0.57404 m).
Com referência à Figura 5, em um exemplo, o uso de aqueci-mento por indução para termicamente aquecer a porção do rolete singularcorrespondendo à borda longitudinal do produto laminado apresenta umadistribuição de tensão 61 que, quando comparada a um produto laminadoque não utiliza o aquecimento por indução de acordo com a presente inven-ção, permite um aumento de aproximadamente 381 m/min (1250 pés/min)sem aumentar a tensão de borda para um nível que resulte da bobinagemem 190,5 m/min (625 pés/min) sem aquecimento por indução. Mais particu-larmente, enquanto o exemplo comparativo bobinado em uma velocidade deaproximadamente 190,5 m/min (625 pés/min) resultou em uma tensão deborda da ordem de aproximadamente 2000 psi, a distribuição de tensão deum produto laminado, processado usando o aquecimento por indução deacordo com a presente invenção, permitiu uma velocidade de bobinagem de381 m/min (1250 pés/min) enquanto apresentava uma tensão de borda me-dida de aproximadamente 750 psi ou menos.Referring to Figure 5, in one example, the use of induction heating to thermally heat the portion of the single roller corresponding to the longitudinal edge of the laminated product has a stress distribution 61 which, when compared to a laminated product which does not use radiant heating. The induction according to the present invention allows an increase of approximately 381 m / min (1250 ft / min) without increasing the edge tension to a level resulting from winding at 190.5 m / min (625 ft / min). without induction heating. More particularly, while the comparative example coiled at a speed of approximately 190.5 m / min (625 ft / min) resulted in a stress of about 2000 psi, the stress distribution of a laminated product processed using heat By induction according to the present invention, it allowed a winding speed of 381 m / min (1250 ft / min) while having a measured edge tension of approximately 750 psi or less.
Enquanto a presente invenção foi particularmente mostrada edescrita com respeito às concretizações preferidas da mesma, será entendi-do por aqueles versados na técnica que as mudanças anteriores e outrasmudanças nas formas e nos detalhes podem ser feitas sem se afastar doespírito e escopo da presente invenção. Por isso, pretende-se que a presen-te invenção não seja limitada às formas e aos detalhes exatos descritos eilustrados, mas que estejam dentro do escopo das reivindicações anexas.While the present invention has been particularly shown and described with respect to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that prior changes and other changes in shape and detail may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it is intended that the present invention is not limited to the exact forms and details described and illustrated, but is within the scope of the appended claims.
Claims (20)
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