BRPI0907428B1 - Laminator of six heights, and, laminator in tandem - Google Patents

Laminator of six heights, and, laminator in tandem Download PDF

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Description

“LAMINADOR DE SEIS ALTURAS, E, LAMINADOR EM TANDEM” DESCRIÇÃO 1001"] A presente invenção diz respeito a um laminador que permite o uso de cilindros de trabalho de menor diâmetro, e a um laminador em tandem equipado com o laminador.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] Num assim denominado laminador de seis alturas convencional com acionamento de cilindros intermediários (doravante referido simplesmente como um laminador de seis alturas), o valor mínimo do diâmetro do cilindro de trabalho é determinado pelo valor da rigidez flexionai dos cilindros de trabalho, que suportam à força tangeneial do acionamento dos cilindros intermediários, se não houver cilindros de suporte em partes dos cilindros de trabalho dentro e fora da largura de tira laminãvel dos cilindros de trabalho. De acordo com um documento não patentário 1, por exemplo, este valor é 180 mm a 380 mm, no caso de um material de largura de 1,2192 m (4 pés) mediante acionamento dc cilindros intermediários.
[003] Um laminador de seis alturas convencional pode ter cilindros de suporte dentro da largura de tira laminãvel dos cilindros de trabalho. Ademais, um laminador de seis alturas, que possui mancais de suporte providos fora da largura de tira laminãvel dos cilindros de trabalho, e que aplica uma dobradura horizontal nos cilindros de trabalho por intermédio desses mancais de suporte, é revelado no documento de patente 1. 1004] DE 102 083 89 Al revela todas as características do preâmbulo da reivindicação l atual;
Documento Não Patentário 1: “Industrial Machincry”, emitido em Maio de 1991 (pp. 56-60); e Documento de Patente 1: JP-A-5-50109.
REVELAÇÃO DA INVENÇÃO
PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO
[005] Para atender as recentes necessidades, foi feita uma tentativa de laminar um aço especial, tal como um aço inoxidável mais duro, por meio de um laminador de seis alturas sem cilindros de suporte dentro da largura de tira laminável dos cilindros de trabalho. Tal tentativa se deparou com um problema tal que o diâmetro do cilindro de trabalho supramencionado fosse muito grande e impunha uma carga pesada, não conseguindo, assim, assegurar uma redução necessária de espessura pela laminação, e um problema tal como baixo brilho.
[006] Por outro lado, o laminador de seis alturas que tem cilindros de suporte dentro da largura de tira laminável dos cilindros de trabalho envolvia os seguintes problemas: espaço para a parte do cilindro de suporte é tão pequeno que resistência e rigidez suficientes são difíceis de se assegurar. Ademais, uma vez que há mancais de suporte para suportar os cilindros de suporte dentro da largura de tira laminável do cilindro de trabalho, marcas dos mancais de suporte são transferidas até ou produzidas na tira através dos cilindros de suporte e dos cilindros de trabalho, dependendo de seu material.
[007] Um laminador com mancais de suporte providos fora da largura de tira laminável dos cilindros de trabalho apresenta os problemas que, já que os mancais de suporte superior e inferior são da mesma fase, os mancais com um grande tamanho não podem ser usados, e os mancais aplicados não podem ser adotados para a laminação com carga pesada e alto torque de um material duro que causa uma grande força horizontal.
[008] A presente invenção foi concebida à luz dessas circunstâncias. É um objetivo da presente invenção prover um laminador que possa tomar tais cilindros de trabalho de um diâmetro menor úteis, com o propósito de laminar um material duro, e que possa, com isto, obter tiras com alta produtividade e de alta qualidade de produto, e um laminador em tandem munido com o laminador.
MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS
[009] O laminador de acordo com a presente invenção, que é destinado a solucionar os problemas supramencionados, é um laminador de seis alturas que inclui cilindros de trabalho superior e inferior como um par para laminar uma tira metálica, cilindros intermediários superior e inferior como um par para suportar os cilindros de trabalho, e cilindros de reserva superior e inferior como um par para suportar o par de cilindros intermediários superior e inferior, tal laminador de seis alturas não tendo cilindros de suporte dentro e fora de uma largura de tira laminável dos cilindros de trabalho, em que o dito cilindro de trabalho usa um material com um alto módulo de elasticidade longitudinal (isto é, módulo longitudinal), e um diâmetro de cilindro mínimo daquele cilindro de trabalho é intermediário entre um limite superior Dmaxl do diâmetro mínimo e um limite inferior Dminl do diâmetro mínimo, sendo que tais parâmetros são expressos pelas seguintes equações: limite superior Dmaxl do diâmetro mínimo = D4max x B/K(1/4), e limite inferior Dminl do diâmetro mínimo = D4min x B/K(1/4), em que: D4max, que é o limite superior do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho convencional com largura de tira de 1.300 mm, é 380 mm, B é a largura da tira em mm/1.300 mm, K é a razão para módulo de elasticidade longitudinal do material com um alto módulo de elasticidade longitudinal para o material convencional, ou seja, que é módulo de elasticidade longitudinal do material com alto módulo longitudinal/módulo de elasticidade longitudinal do material convencional que é de 21.000 kg/mm2, D4min, que é o limite inferior do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho convencional com largura de tira de 1.300 mm, é 180 mm, e em que o laminador também se caracteriza pelo fato de a razão para módulo de elasticidade longitudinal do material com aquele alto módulo longitudinal para o material convencional (razão de módulo longitudinal K) = 1,2 a 3,0.
[0010J O laminador em tandem de acordo com a presente invenção, que é destinado a solucionar os problemas supramencionados, é um laminador em tandem incluindo uma pluralidade de apoios de laminação arranjados nele, ern que: qualquer um daqueles laminadores supramencionados é provido como pelo menos um dos apoios, EFEITOS DA INVENÇÃO
[0011J De acordo com os aspectos da presente invenção, dito material com um alto módulo longitudinal é usado para o cilindro de trabalho. Assim, a rigidez flexionai do cilindro de trabalho pode ser garantida, e o diâmetro do cilindro de trabalho pode ser reduzido em correspondência com a alta rigidez. Além disto, pode-se reduzir falta de espessura nas bordas, e pode-se melhorar o brilho superficial, e a mínima espessura de tira laminável pode ser reduzida. Além disso, os cilindros de trabalho podem ser aplicados a um laminador com alta carga e alto torque para um material duro.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
[0012] Figura 1 é uma vista seccional frontal de um laminador de seis alturas mostrando uma modalidade da presente invenção.
[0013] Figura 2 é uma vista seccional tomada ao longo da linha II-II na Figura 1.
[0014] Figura 3 é um desenho explanatório de uma força tangencial de acionamento.
[0015] Figura 4 é um desenho explanatório da deflexão de um cilindro de trabalho.
[0016] Figura 5 é um gráfico que mostra o limite superior “Dmax” do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho na modalidade da presente invenção.
[0017] Figura 6 é um gráfico que mostra o limite inferior “Dmin” do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho na modalidade da presente invenção.
[0018] Figura 7A é um desenho explanatório de um deslocamento do cilindro de trabalho mostrando urna outra modalidade da presente invenção.
[0019] Figura 7B é um desenho explanatório de um deslocamento do cilindro de trabalho mostrando aquela outra modalidade da presente invenção.
[0020] Figura 8A é um desenho explanatório de um deslocamento do cilindro intermediário mostrando ainda outra modalidade da presente invenção. [0021 ] Figura 8B é um desenho explanatório de um deslocamento do cilindro intermediário mostrando aquela ainda outra modalidade da presente invenção.
[0022] Figura 9 é um desenho explanatório da aplicação da presente invenção a um laminador em tandem.
DESCRIÇÃO DOS NUMERAIS DE REFERÊNCIA
[0023] Seguem as descrições dos numerais de referência da invenção: 1 tira 2 cilindro de trabalho 3 cilindro intermediário 4 cilindro de reserva 5a, 5b dispositivo de ajuste da linha de passe 6a, 6b cilindro hidráulico 7a, 7b alojamento 13a a 13d alojamento do mancai do cilindro de trabalho 15a a 15d alojamento do mancai do cilindro intermediário 17a a 17d, 19a a 19d alojamento do mancai do cilindro de reserva 14a a 14d cilindro de dobramento do cilindro de trabalho 16a a 1 ód cilindro de dobramento do cilindro intermediário MELHOR MANEIRA DE REALIZAR A INVENÇÃO
[0024] Um laminador bem como um laminador em tandem equipado com ele, de acordo com a presente invenção, serão descritos em detalhes pelas modalidades seguintes usando os desenhos.
Modalidade 1 [0025] Figura 1 é uma vista seccional frontal de um laminador de seis alturas mostrando a modalidade 1 da presente invenção. Figura 2 é uma vista seccional tomada ao longo da linha II-II na Figura 1.
[0026] Como mostrado nos desenhos, uma tira 1, que é um material a ser laminado, é laminada por cilindros de trabalho 2 superior e inferior como um par. Tal par de cilindros de trabalho superior e inferior 2 ficam em contato com e são suportados por cilindros intermediários 3 superior e inferior como um par. Tal par de cilindros intermediários superior e inferior 3 ficam em contato com e são suportados por cilindros de reserva 4 superior e inferior como um par.
[0027] O cilindro de reserva superior 4 é suportado por alojamentos de mancais 17a, 17c por meio de mancais (não mostrados), e esses alojamentos de mancais 17a, 17c são suportados por meio de alojamentos 7a, 7b através de dispositivos de ajuste da linha de passe 5a, 5b tais como macacos sem-fim ou cunhas cônicas e placas oscilantes escalonadas. Aqui, células de carga podem ser incorporadas nos dispositivos de ajuste da linha de passe 5a, 5b para medir uma carga de laminação.
[0028] O cilindro de reserva inferior 4 é suportado por alojamentos de mancais 17b, 17d por meio de mancais (não mostrados), e tais alojamentos de mancais 17b, 17d são suportados pelos alojamentos 7a, 7b através de cilindros hidráulicos 6a, 6b.
[0029] O dito par de cilindros de trabalho superior e inferior 2 usa um material com um alto módulo longitudinal. Um exemplo do material com um alto módulo longitudinal é um metal duro tal como o carboneto de tungstênio (módulo longitudinal: 53.000 kg/mm2), ou uma cerâmica (módulo longitudinal: 31.000 kg/mm2). Como um material convencional, aço forjado especial tem sido usado (módulo longitudinal: 21.000 kg/mm2).
[0030] É preferencial que uma razão do material com um alto módulo longitudinal para o material convencional (a razão de módulo longitudinal K) seja estabelecida em 1,2 a 3,0.
[0031] Outrossim, alojamentos de mancais 13a a 13d são montados em partes de pescoço do cilindro do par de cilindros de trabalho superior e inferior 2 por meio de mancais (não ilustrados). Tais alojamentos de mancais 13a a 13d são providos com cilindros de dobramento 14a a 14d para conferir dobradura do cilindro. Procedendo desta maneira, a dobradura do cilindro é conferida aos cilindros de trabalho 2.
[0032] A presente modalidade mostra um caso onde os alojamentos de mancais 13a a 13d estão presentes, mas tais alojamentos de mancais 13a a 13d podem não existir. Os cilindros de trabalho 2, sem os alojamentos de mancais 13a a 13d, são vantajosos pelo fato de que sua estrutura é simples e eles têm boa eficiência operacional. No presente caso, todavia, mancais de empuxo que sustentam uma carga de empuxo são necessários nas extremidades de cilindros.
[0033] Aqui, a carga de laminação é conferida por cilindros hidráulicos 16a, 16b, e o torque de laminação é transmitido pelo cilindro intermediário 3 por um fuso (não ilustrado). O par de cilindros intermediários superior e inferior 3 têm ombros do cilindro 3a, cujo diâmetro do cilindro diminui, nas posições das extremidades do comprimento do cilindro em simetria de ponto vertical com relação ao centro da largura de tira daquela tira 1.
[0034] O par daqueles cilindros intermediários superior e inferior 3 são suportados por alojamentos de mancais 15a a 15d por meio de mancais (não mostrados). O par de cilindros intermediários superior e inferior 3 são móveis, axialmente, por dispositivos de deslocamento (não ilustrados) por intermédio de alojamentos de mancais no lado de acionamento 15c, 15d. Adicionalmente, tais alojamentos de mancais 15a a 15d são providos com cilindros de dobramento 16a a 16d para conferir dobradura do cilindro. Em, desse modo, procedendo, a dobradura do cilindro é conferida aos cilindros intermediários 3.
[0035] Deflexão do referido cilindro de trabalho pela força tangencial de acionamento será descrita usando a Figura 3 e a Figura 4.
[0036] Como mostrado na Figura 3, quando o torque de acionamento é transmitido do cilindro intermediário 3 para o cilindro de trabalho 2, a força tangencial de acionamento F é exercida no cilindro de trabalho 2. Visto que o número dos mancais para o cilindro de trabalho convencional é um a cada lado da operação e do acionamento, as condições de suporte para o suporte simples exibidas na Figura 4 se aplicam. Deflexão horizontal bs do cilindro de trabalho no presente caso é expressa pela equação (1) em seguida, onde F representa a força tangencial de acionamento por unidade de comprimento, L representa o espaçamento do suporte, De representa o diâmetro do cilindro de trabalho “2” convencional, Ic representa o segundo momento da área do diâmetro do cilindro de trabalho convencional e, por fim, Ec representa o módulo longitudinal (21.000 kg/mm2) do material (aço foqado especial) do cilindro de trabalho convencional: Equação (1) [0037] O material que tem um alto módulo longitudinal é usado para o dito par de cilindros de trabalho superior e inferior 2. A deflexão br na direção horizontal do cilindro de trabalho 2, neste caso, é expressa pela equação (2) a seguir, onde Dr representa o diâmetro do cilindro de trabalho 2 da modalidade, Ir representa o segundo momento da área do diâmetro do cilindro de trabalho da modalidade, e Er representa o módulo longitudinal do material do cilindro de trabalho da modalidade: Equação (2) [0038] Assumindo que br = bs, Dr é expresso pela seguinte equação (3): Dr = De / K(1/4) Equação (3) [0039] Por outro lado, o diâmetro de cilindro mínimo de tal cilindro de trabalho é similarmente intermediário entre o limite superior Dmaxl do diâmetro mínimo e o limite inferior Dminl do diâmetro mínimo, e esses parâmetros são expressos pela seguinte equação (4): Limite superior Dmaxldo diâmetro mínimo = D4max x B/K(1/4) Equação (4) onde D4max: limite superior do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho convencional com largura de tira de 1.300 mm: 380 mm B: largura da tira em mm/1.300 mm K: razão para módulo de elasticidade longitudinal do material com alto módulo longitudinal para o material convencional, em outras palavras, (módulo de elasticidade longitudinal do material com alto módulo longitudinal/ módulo de elasticidade longitudinal do material convencional (21.000 kg/mm2)) [0040] O limite superior Dmaxl do diâmetro mínimo por largura de tira na modalidade 1 está mostrado na Figura 5. K = 2,5, desde que o material do cilindro de trabalho fosse um metal duro.
Limite inferior Dminl do diâmetro mínimo = D4min x B/K(1/4) Equação (5) onde D4min: limite inferior do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho convencional com largura de tira de 1.300 mm: 180 mm [0041] O limite inferior Dminl do diâmetro mínimo por largura de tira na modalidade 1 está mostrado na Figura 6. K = 2,5, desde que o material do cilindro de trabalho fosse um metal duro.
[0042] Na presente modalidade, como previamente descrito, o cilindro de trabalho 2 composto de um metal duro ou de material de cerâmica, que é um material com alto módulo longitudinal, é usado no laminador de seis alturas sem cilindros de suporte dentro ou fora da largura de tira laminável dos cilindros de trabalho 2. Assim, a rigidez flexionai do cilindro de trabalho é garantida, e o diâmetro do cilindro de trabalho pode se tomar ‘pequeno’ em correspondência com a alta rigidez. Em decorrência disto, pode-se obter a referida tira 1 de alta qualidade de produto com alta produtividade pela laminação de um material duro.
[0043] Como mostrado nas Figuras 7A e 7B, os cilindros de trabalho 2 compostos de material com um alto módulo longitudinal podem ser alternados variavelmente, de acordo com o torque de acionamento, para o lado de saída na direção de laminação na direção horizontal. Em procedendo deste modo, a força tangencial de acionamento F é reduzida pelo componente da força horizontal Fa deslocada da carga de laminação Q, de tal forma que a força total na direção horizontal exercida no cilindro de trabalho 2 seja diminuída. Na Figura 7B, Fb representa o componente da força vertical deslocada da carga de laminação Q.
[0044] Como consequência do exposto acima, a vantagem é produzida pelo fato de que a deflexão do cilindro de trabalho 2 poderá ser reduzida ainda mais.
[0045] A força total Fw na direção horizontal exercida no cilindro de trabalho 2 é expressa pela seguinte equação (6): Equação (6) onde Dw representa o diâmetro do cilindro de trabalho, e Dl representa o diâmetro do cilindro intermediário.
[0046] Como mostrado nas Figuras 8A e 8B, cilindros intermediários 3 podem ser alternados variavelmente, de acordo com o torque de acionamento, para o lado de entrada na direção de laminação na direção horizontal. Em se procedendo assim, aquela força tangencial de acionamento F é diminuída pelo componente da força horizontal Fa deslocada da carga de laminação Q, de tal forma que a força total na direção horizontal exercida no cilindro de trabalho 2 composta do material com alto módulo longitudinal seja diminuída. Na Figura 8B, Fb representa o componente da força vertical deslocada daquela carga de laminação Q.
[0047] Em decorrência disto, produz-se a vantagem de que a deflexão do cilindro de trabalho 2 pode ser reduzida ainda mais.
[0048] A força total Fw na direção horizontal exercida no cilindro de trabalho 2 é expressa pela seguinte equação (7): Equação (7) onde Dw representa o diâmetro do cilindro de trabalho, e Dl representa o diâmetro do cilindro intermediário.
[0049] Se o laminador com cilindros de trabalho de pequeno diâmetro de acordo com a presente invenção for aplicado em um laminador em tandem, a sua aplicação no apoio n°. 1 permite que os cilindros de trabalho de pequeno diâmetro compostos do material com alto módulo longitudinal confiram uma grande redução na espessura, como ilustrado na Figura 9. Quando se aplica no último apoio ou apoio final, isto é, apoio n°. 4 do desenho, uma tira mais fina pode ser laminada pelos cilindros de trabalho de pequeno diâmetro compostos do material com alto módulo longitudinal. Não é necessário dizer aqui que os laminadores com os cilindros de trabalho de pequeno diâmetro de acordo com a presente invenção poderão ser aplicados a todos os apoios. Isso possibilita a laminação de um material mais fino e mais duro.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[0050] O laminador, e um laminador em tandem equipado com ele, de acordo com a presente invenção, são preferidos quando empregados como um laminador de carga pesada e alto torque para um material duro.
REIVINDICAÇÕES

Claims (2)

1. Laminador de seis alturas incluindo cilindros de trabalho (2) superior e inferior como um par para laminar uma tira metálica (1), cilindros intermediários (3) superior e inferior como um par para suportar os cilindros de trabalho (2), e cilindros de reserva (4) superior e inferior como um par para suportar o par de cilindros intermediários (3) superior e inferior, tal laminador de seis alturas não tendo cilindros de suporte dentro e fora de uma largura de tira laminável dos cilindros de trabalho (2), em que o cilindro de trabalho (2) usa um material com um alto módulo de elasticidade longitudinal, elasticidade esta que é 1,2 a 3,0 vezes a elasticidade convencional de 21.000 kg/mm2, caracterizado pelo fato de que; um diâmetro de cilindro mínimo de tal cilindro de trabalho (2) é intermediário entre um limite superior Dmaxl do diâmetro mínimo e um limite inferior Dmín 1 do diâmetro mínimo, sendo que tais parâmetros são expressos pelas seguintes equações: limite superior Dmaxl do diâmetro mínimo = D4max x B/K(l/4,,e limite inferior D min l do diâmetro mínimo = D4min x B/Kíl/4>, em que: D4max, que é o limite superior do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho convencional com largura de tira de 1.300 mm, é 380 mm, B é a largura da tira em mm/1.300 mm, K = 1,2 a 3,0, e em que K é a razão para módulo de elasticidade longitudinal do material com um alto módulo de elasticidade longitudinal para o matéria] convencional, que é módulo de elasticidade longitudinal do material com alto módulo longitudinal/módulo de elasticidade longitudinal do material convencional que é de 21.000 kg/mm2, D4min, que é o limite inferior do diâmetro mínimo do cilindro de trabalho convencional com largura de tira de 1.300 mm, é 180 mm.
2. Laminador em tandem, caracterizado pelo fato de que inclui uma pluralidade de apoios de laminação arranjados nele, em que: o laminador como definido na reivindicação 1 é provido como pelo menos um dos apoios.
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