ES2204575T3 - Procedimiento de fabricacion, en continuo, de una banda metalica. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de fabricación de una banda metálica a partir de una banda elaborada en caliente, por paso de ésta, en continuo, por una línea de tratamiento que comprende sucesivamente, en un sentido de paso, unos medios (B) de eliminación de la calamina, unos medios de acumulación (4), unos medios (C) de laminado en frío, un órgano de cizallado (6) y unos medios de bobinado (7), caracterizado porque, para adaptarse a un cambio de las obligaciones de explotación tal como el cambio de bobina, se hace variar la velocidad de laminado en una gama muy amplia, que puede ir de menos de 1 m/mn a más de 1.000 m/mn y que el laminado en frío se realiza en como máximo tres pasadas, entre unos cilindros de trabajo cuyo diámetro está determinado de manera que, en conjunto dicha amplia gama de variación de velocidad, la fuerza de laminado necesaria para el mantenimiento del porcentaje de reducción de espesor a cada pasada sea compatible, con las posibilidades de regulación de espesor y de planeidad del producto, teniendo en cuenta las características de éste.

Description

Procedimiento de fabricación, en continuo, de una banda metálica.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación en una línea, en continuo, de una banda metálica tal como una chapa laminada de acero, a partir de una banda elaborada en caliente.

Se sabe que, de manera general, la fabricación de productos metálicos necesita en principio la elaboración de un producto bruto por colado en lingotera o colada continua, una transformación en caliente por forjado y/o laminado en caliente y una transformación en frío que comprende diversas etapas que dependen de la naturaleza del metal, por ejemplo acero ferrítico o austenítico, y de la calidad del producto a fabricar.

Habitualmente, el producto elaborado en caliente es sometido, sucesivamente, a un tratamiento de decapado para la eliminación de la calamina, a un laminado en frío hasta la obtención del espesor deseado y, finalmente, a unos tratamientos de acabado.

El laminado en frío se efectúa, normalmente, en varias pasadas sucesivas, o bien en dos sentidos opuestos en un tren reversible, o bien en varias jaulas de laminador que funcionan en tándem.

Se sabe que, en un laminador, el producto es arrastrado entre dos cilindros de trabajo cuya separación es inferior al espesor bruto del producto corriente arriba. Si se produce un flujo del metal que es arrastrado por rozamiento en la toma entre los cilindros, hasta una sección de salida en la que el espesor corresponde sensiblemente a la separación entre los cilindros de trabajo, con un aumento progresivo de velocidad que corresponde a la conservación del metal.

En el curso del laminado, los cilindros de trabajo tienen tendencia a separarse uno del otro y el entrehierro entre las generatrices enfrentadas debe por tanto ser mantenido por aplicación, entre los cilindros, de un esfuerzo de apriete denominado a menudo fuerza de laminado.

La fuerza de laminado a ejercer para obtener un cierto porcentaje de reducción de espesor depende, evidentemente, del diámetro de los cilindros de trabajo y de la composición del metal, acero corriente bajo en carbono, débilmente aleado, acero inoxidable, acero aleado, así como sus características, en particular su límite elástico.

Bajo el efecto de la fuerza de laminado aplicada entre sus extremos, los cilindros tienen tendencia a flexionarse. Además, se producen deformaciones y flexiones de los diferentes elementos de la jaula, en particular de las columnas sobre las cuales se apoyan los medios de apriete.

Se dispone de diversos medios, en una jaula de laminado, para compensar la deformación de los cilindros y de la jaula, de manera que se mantenga la regularidad de espesor y corregir defectos de planeidad modificando la repartición de los esfuerzos a lo largo de las generatrices de apoyo de los cilindros de trabajo.

En funcionamiento normal, estos medios de corrección permiten mantener las cualidades de la banda en la mayor parte de la longitud de la bobina que se denomina a menudo "cuerpo de banda". Sin embargo, al principio del desarrollado de una nueva bobina, el extremo corriente arriba o "cabeza" de ésta, debe ser introducida en la instalación, en una longitud suficiente para permitir el arrastre de la banda. Para ello, la cabeza de la nueva bobina puede ser soldada sobre el extremo corriente abajo, o "cola", de la bobina precedente. Así mismo, a la salida de la instalación, cuando la bobina en curso de arrollado ha alcanzado su dimensión máxima, es preciso cizallar la banda para evacuar la bobina y fijar sobre el mandril de arrollado el extremo corriente arriba de la parte siguiente de la banda.

No se puede por tanto evitar reducir la velocidad de paso, en particular en las jaulas de laminado en frío, pudiendo esta velocidad, incluso, resultar nula si se opera con una sola arrolladora.

Resulta de ello, habitualmente, que no se pueden mantener las cualidades de la banda en la cabeza y en la cola de la bobina, que deben ser eliminadas.

Por otra parte, es necesario, antes del laminado en frío, eliminar, en tanto sea posible, la calamina producida por oxidación en razón de los tratamientos sufridos previamente y, a este fin, se pueden utilizar diversos procedimientos conocidos, por ejemplo por granallado, decapado químico, etc....

Anteriormente, los diversos tratamientos en frío se realizaban de forma discontinua en unas secciones separadas, siendo el producto arrollado en bobina al final de cada sección para ser transferido hacia la sección siguiente. Sin embargo, estos procedimientos no continuos tienen el inconveniente de multiplicar las operaciones de desarrollado y de arrollado de bobinas y de necesitar unos almacenados intermedios que generan unos costes importantes, teniendo en cuenta los aparatos de manutención indispensables y el personal necesario.

Desde hace algunos años, se han desarrollado unos procedimientos de fabricación que permiten suprimir el arrollado en bobina por lo menos para algunas etapas intermedias, pasando la banda sucesivamente por lo menos por dos secciones del tratamiento dispuestas en una línea continua. Unos acumuladores están dispuestos entre las secciones sucesivas para que éstas puedan funcionar a velocidades instantáneas diferentes. El paso de la banda puede así ser ralentizado o, incluso parado en una sección, por ejemplo en caso de incidente o para un cambio de bobina, mientras que las otras secciones continúan funcionando.

En particular, el acoplamiento del decapado con el laminado en frío permite reducir, en gran parte, los inconvenientes indicados anteriormente.

En una instalación en línea continua de este tipo, el laminado se realiza en un laminador tándem que comprende, normalmente, cuatro o cinco jaulas.

Una instalación de este tipo se describe, por ejemplo, en un artículo titulado "le décapage-tandem couplé de Sainte Agathe à Sollac-Florange", aparecido en "La Revue de Métallurgie", de marzo 1998, así como en el documento DE-A-19513999.

Hasta el presente, los procedimientos de elaboración y de tratamiento en caliente permitían realizar unas bobinas de banda en caliente de espesor relativamente grande. Para alcanzar los espesores deseados habitualmente, el porcentaje de reducción de espesor a realizar era por tanto importante, generalmente del orden del 70% al 80% y hasta el 90% para algunas calidades de acero.

Los laminadores susceptibles de desarrollar la potencia necesaria son muy onerosos y, habitualmente, las instalaciones en línea acoplada son por tanto optimizadas privilegiando el funcionamiento del laminador tándem que constituye el cuello de estrangulación de la instalación.

En particular, como se acaba de ver, el laminador debe por lo menos ralentizar al cambio de bobina y, si la velocidad de paso disminuye, el coeficiente de rozamiento aumenta, así como la fuerza de laminado a aplicar entre los cilindros de trabajo para obtener la reducción de espesor deseada. Además, las deformaciones y flexiones de la jaula aumentan también. Se ha observado por tanto que existe un límite por debajo del cual no se puede laminar asegurando la regulación de espesor.

Normalmente, se realizan esfuerzos por tanto para conservar una velocidad relativamente elevada, del orden de 300 m/mn, por ejemplo, de manera que no entre en un campo donde la velocidad baja impediría mantener la calidad del espesor.

Como no se puede evitar el cizallado de la banda para el cambio de bobina, a la salida de la instalación, es necesario minimizar, en tanto sea posible, el tiempo necesario para esta operación. Para ello, habitualmente, se realiza el cizallado de la banda a una velocidad relativamente elevada por medio de una cizada llamada "volante" y se utilizan dos mandriles de arrollado accionados sucesivamente de forma que, durante el tiempo necesario para la descarga de la bobina arrollada sobre un primer mandril, la banda pueda ser acoplada y empieza a arrollarse sobre el segundo mandril, inmediatamente después del cizallado.

En estas condiciones la calidad de la banda sólo es afectada en un bajo valor, 1% o algunos %, y en una distancia corta, que puede ser limitada a algunos metros. Así, el porcentaje de carga del conjunto de la instalación resulta aceptable. Por otra parte, la cara exterior de la bobina que sirve de embalaje a ésta, puede, de todas maneras, ser más o menos deteriorada cuando tienen lugar manutenciones y es por tanto sacrificada.

No obstante, para optimizar el funcionamiento del laminador, este debe ser adaptado a ciertos tipos de productos y las otras secciones de la línea acoplada, en particular las instalaciones de decapado y de acabado, deben estar previstas en consecuencia.

Es por lo que, hasta el presente, las instalaciones de producción de bandas en línea continua estaban previstas esencialmente para unos productos que justifican una capacidad muy importante, del orden de 1 a 2 millones de toneladas por año, por ejemplo unas chapas de carrocería automóvil.

Para productos especiales que requieren una capacidad más limitada, parecía más rentable realizar el laminado por pasadas sucesivas, en un sentido y en el otro, en una jaula reversible.

Por otra parte, para los productos duros o muy delgados, por ejemplo de acero inoxidable, se prefiere, habitualmente, utilizar un laminador de cilindros pequeños, del tipo SENDZIMIR (JP-A10-58010).

Se ha previsto también, para la producción de bandas de acero inoxidable, realizar unas instalaciones acopladas, en línea continua, pero, en este caso, los diversos tratamientos deben ser realizados en unas condiciones muy precisas para que el producto presente las cualidades deseadas (JP-A-8-24908) (EP-A-0706840).

En todos los casos, se dispone pues, paradójicamente, de instalaciones extremadamente costosas cuyas condiciones de funcionamiento son bastantes rígidas.

Pero la técnica evoluciona constantemente y, por ejemplo, los procedimientos de elaboración y tratamiento en caliente han conocido, recientemente, grandes progresos que deben tenerse en cuenta.

Por otra parte, las necesidades de la clientela cambian y puede por tanto ser molesto, incluso para la producción de chapas de acero ordinario, bajo en carbono o débilmente aleado, disponer de instalaciones muy onerosas y, al mismo tiempo, especializadas en un tipo particular de producción.

La invención tiene por objeto evitar dichos inconvenientes gracias a un nuevo procedimiento de fabricación, en línea continua, de una chapa laminada, que permite adaptarse, de forma muy flexible, a una modificación de las condiciones de producción, conservando la posibilidad, en todos los casos, de resolver el conjunto de los problemas evocados más arriba. En particular, la invención permite mantener la regularidad de espesor, y de una forma general, la calidad de la chapa en una longitud de banda por lo menos del mismo orden que las instalaciones actuales más rendibles y, incluso, prácticamente en la totalidad de una bobina.

La invención se refiere por tanto, de forma general, a la fabricación de una banda metálica a partir de un producto elaborado en caliente, por paso de ésta, en una línea de tratamiento continuo que comprende por lo menos, en un sentido de paso de la banda, una sección de entrada, una sección de decapado para la eliminación de la calamina, una sección de acumulación, unos medios de laminado en frío y una sección de salida que comprende un órgano de cizallado y unos medios de bobinado.

De acuerdo con la invención, para adaptarse a un cambio de las obligaciones de explotación, en particular una ralentización para el cambio de bobina, se hace variar la velocidad de laminado en una amplia gama, que puede ir de menos de 1 m/mn a más de 1.000 m/mn y el laminado en frío se realiza en como máximo tres pasadas entre unos cilindros de trabajo cuyo diámetro es determinado de manera que la fuerza de laminado necesaria para el mantenimiento del porcentaje de reducción de espesor a cada pasada quede compatible, en toda la gama de variación de velocidad, con las posibilidades de regulación de espesor y de planeidad del producto, teniendo en cuenta las características de éste.

La invención puede presentar ventajas para todos los tipos de acero pero, en la práctica, la misma se aplica esencialmente a la fabricación de bandas de acero ordinario, bajo en carbono y/o débilmente aleado, y/o con bajo límite elástico.

De forma particularmente ventajosa, se utilizan, para el laminado en frío, unos cilindros de trabajo cuyo diámetro no sobrepasa de 200 mm.

En la práctica, el diámetro de los cilindros será determinado de tal manera que la fuerza de laminado necesaria a las velocidades más bajas no sobrepase el doble de la fuerza de laminado a las velocidades más altas.

La invención se aplica especialmente a la fabricación de chapas de acero dulce o débilmente aleado para las cuales la operación de laminado podrá, ventajosamente, ser limitada a dos pasadas, teniendo en cuenta el límite elástico del acero y el porcentaje de reducción a realizar.

Según otra característica preferida, para realizar la lubrificación y el enfriado de las jaulas de laminado, se utiliza una emulsión de aceite en agua cuyo índice de saponificación no sobrepasa de 50.

La invención cubre también una instalación en línea continua de producción industrial de una banda de chapa de acero ordinario, bajo en carbono y/o débilmente aleado y/o con bajo límite elástico, para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo la línea sucesivamente, en un sentido de paso de la banda:

-

una sección de entrada que comprende un dispositivo de desarrollado de una bobina laminada en caliente y un dispositivo de soldadura;

-

una estación de decapado para la eliminación de la calamina;

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una sección de laminado en frío en continuo que comprende como máximo tres jaulas equipadas con cilindros de trabajo de diámetro como máximo igual a 200 mm;

-

una sección de salida que comprende un órgano de cizallado de la banda para el fraccionado y puesta en bobinas y un dispositivo de bobinado de la banda.

En un modo de realización particularmente ventajoso, la invención se aplica a la producción de chapas de acero dulce, bajo en carbono y/o débilmente aleado y cubre una instalación en la cual la sección de laminado comprende como máximo tres jaulas, el órgano de cizallado es de tipo fijo y el dispositivo de bobinado comprende un solo mandril de arrollado, siendo una instalación de este tipo particularmente

\hbox{económica.}

Preferentemente, la sección de decapado puede ser de tipo químico o electroquímico y puede entonces comprender un dispositivo de laminado bajo tracción del tipo "rompe óxido".

Ventajosamente, según las aplicaciones y las aleaciones de acero la sección de decapado puede también comprender un dispositivo de granallado y/o un dispositivo de abrasión.

Según una característica esencial de la invención, el laminado en frío se realiza en unas jaulas de laminadores equipadas con cilindros de trabajo de pequeño diámetro. Para ello, será particularmente ventajoso utilizar unas jaulas multicilindros con unos cilindros intermedios dispuestos en racimo del tipo "cluster mill" o unas jaulas de laminador cuyos cilindros de trabajo están asociados a unos cilindros de apoyo laterales en particular del tipo "Z-high".

Las jaulas de laminado estarán ventajosamente equipadas con un dispositivo de control de la planeidad de las bandas. Por ejemplo, por lo menos un cilindro de sostenimiento será del tipo de envolvente giratoria deformable.

De forma particularmente ventajosa, en una línea continua para la realización de la invención, el punto de corte de fraccionado puede encontrarse a una distancia tal de la arrolladora que la longitud desarrollada de banda hasta la toma de la última jaula del laminador sea superior a 20 metros, quedando la regularidad de espesor asegurada en la parte que constituye el cuerpo de la banda.

De esta manera, es posible colocar, entre el laminador y la cizalla ciertos órganos anexos como un dispositivo tensor y/o unos medios de aceitado de la

\hbox{banda.}

Pero el procedimiento según la invención puede también aplicarse a unas líneas cuyo punto de corte de fraccionado se encuentra a una distancia tal que la longitud desarrollada de la banda hasta la toma de la última jaula del laminador sea inferior a 20 metros, siendo la tolerancia de espesor estrechada en la parte que constituye los extremos de la banda.

Según otra característica muy ventajosa, una instalación en línea continua según la invención puede también ser utilizada para tratar unas bandas elaboradas en caliente que sólo necesitan una reducción de espesor pequeña o nula, realizando la última pasada de laminado en frío simplemente un tratamiento de acabado del tipo "skin-pass". Las jaulas de laminador serán entonces, ventajosamente, unas jaulas cuarto del tipo "Z-high" en las cuales cada conjunto constituido por un cilindro de trabajo, un cilindro intermedio y unos cilindros de apoyo laterales constituye una inserción que puede ser reemplazada fácilmente por un cilindro de trabajo de gran diámetro para constituir una jaula de tipo cuarto que trabaja en skin-pass.

En este caso, la última jaula de gran diámetro puede ventajosamente servir para imprimir sobre la chapa una rugosidad relativamente importante, por ejemplo de por lo menos 0,4 micrómetros, para facilitar la adherencia de un revestimiento de protección.

Pero la invención se comprenderá mejor por la descripción detallada que sigue, haciendo referencia a los planos anexos.

La figura 1 representa esquemáticamente una línea acoplada de fabricación de chapa para la realización del procedimiento según la invención.

La figura 2 representa esquemáticamente otra configuración de línea acoplada según la invención.

La figura 3 es un diagrama representativo de la evolución de la fuerza de laminado en función de la velocidad para unos grandes diámetros de cilindros de trabajo y para unos pequeños diámetros.

La figura 4 es un diagrama de la evolución del coeficiente de rozamiento con un lubrificante adecuado para los dos casos de la figura 3.

En la figura 1, se ha representado esquemáticamente una línea acoplada que comprende una sección de entrada A, una sección de decapado B, una sección de laminado C y una sección de salida D.

La sección de entrada A no ha sido representada en detalle y comprende una desarrolladora de bobina y una soldadora.

La banda en caliente que proviene de una bobina no representada, se desarrolla de la izquierda hacia la derecha pasando en principio por una estación de decapado 1 destinada a eliminar la calamina existente sobre la chapa elaborada en caliente. Esta unidad puede ser de tipo conocido: decapado químico, decapado por cepillado, granallado, abrasión o también una combinación de varias técnicas. La misma puede estar ventajosamente precedida por un dispositivo de laminado de acabado bajo tracción 2 cuya función es fisurar la calamina para facilitar la acción de un decapado químico. La estación de decapado 1 está particularmente adaptada para el tratamiento de un tonelaje anual elevado de banda cuyo espesor puede ser sensiblemente menor que en las instalaciones acopladas conocidas hasta el presente, por ejemplo inferior a un milímetro. La línea de decapado 1 estará por tanto prevista para funcionar a una velocidad elevada y ésta será mantenida sensiblemente constante, sin admitir paros ni incluso ralentizaciones importantes para adaptarse al funcionamiento de la instalación de laminado 3 dispuesta corriente abajo.

La sección de laminado 3 está conectada a la sección de decapado 1 por medio de un dispositivo acumulador de banda 4 asociado a un bloque tensor 5. Esta disposición permite ralentizar o parar el laminador sin perturbar el funcionamiento del decapado. La velocidad en la sección de decapado depende del procedimiento de decapado y de las características del acero de la chapa elaborada en caliente. El acumulador tiene la capacidad necesaria para mantener el funcionamiento del decapado a su velocidad óptima durante el tiempo en que la velocidad de laminado es diferente de la del decapado, asegurando el bloque tensor un control separado de las tracciones en las dos secciones.

De manera general, se sabe que los laminadores tándem en frío comprenden una sucesión de jaulas dispuestas una a continuación de la otra sobre el trayecto de la banda cuyo espesor es reducido progresivamente. La banda es mantenida perfectamente tensada en el espacio entre dos jaulas sucesivas o espacio interjaula, por regulación de la tracción en la banda a un valor predeterminado que depende de las características del producto en curso de laminado. En particular, se mantienen en cada una de las jaulas unas condiciones de laminado tales que se puede evitar alcanzar unos niveles de tracción que corran el riesgo de provocar una rotura de la banda.

La regulación del tren tándem en frío está asegurada de manera que se obtenga un espesor de salida de la banda perfectamente constante, regulando en particular el esfuerzo de laminado aplicado por el dispositivo de apriete así como las velocidades de la primera y de la última jaula. Las velocidades de las jaulas intermedias, cuando existen, pueden ser deducidas de estas condiciones puesto que son impuestas por la ley de conservación de la masa de metal que atraviesa las jaulas del laminador.

Como habitualmente, las jaulas de laminador comprenden unos medios de regulación del esfuerzo de apriete aplicado, en curso de laminado, entre los cilindros del laminador que permiten, en particular, compensar las deformaciones de la jaula bajo el esfuerzo de laminado, para mantener el espesor del producto sensiblemente constante a la salida de la jaula. Estos dispositivos de apriete están constituidos, generalmente, por unos gatos hidráulicos, que se apoyan, en un laminador cuarto, sobre los extremos de un cilindro de sostenimiento de gran diámetro.

Ventajosamente, por lo menos una jaula del laminador 3 está provista de dispositivo de corrección de los defectos de planeidad por modificación de la repartición de las los esfuerzos a lo largo de la generatriz de apoyo. Una disposición de este tipo, que utiliza un cilindro de sostenimiento con la envolvente giratoria, ha sido descrita, por ejemplo, en las patentes francesas FR-A-2553312 y FR-A-2572313 de la sociedad solicitante.

Como se ha indicado, la invención tiene por objeto adaptarse a unas necesidades variadas, actuando de forma muy flexible sobre las condiciones de funcionamiento de la instalación, en particular la velocidad de laminado, conservando al mismo tiempo la posibilidad de mantener la calidad de la banda laminada en la mayor longitud posible.

Para alcanzar este objetivo, se han estudiado de forma precisa las influencias respectivas de los diferentes factores que intervienen en el proceso de laminado.

Como se sabe, un parámetro esencial para asegurar, en unas condiciones determinadas, la reducción de espesor deseada es el diámetro de los cilindros de trabajo.

Hasta el presente, parecía normal, para el laminado en frío, utilizar unos cilindros de trabajo de diámetro bastante grande, del orden de 500 mm.

En efecto, siendo el metal arrastrado por rozamiento a lo largo de las caras circulares de los cilindros que limitan la toma de laminado, un diámetro importante con respecto a la reducción de espesor a efectuar permite disminuir el ángulo de rozamiento y favorece, por tanto, el arrastre de la banda.

Además, un diámetro grande permite aumentar la zona de desgaste. Como se sabe, en efecto, los cilindros se desgastan al contacto con el metal y deben ser rectificados periódicamente, y después reemplazados cuando la disminución del diámetro resulta excesiva. Un diámetro mayor permite admitir una zona de desgaste relativamente más importante.

Pero se debe tener en cuenta también la necesidad de lubrificar y enfriar los cilindros que se calientan en el curso del laminado. Este enfriado se efectúa por la periferia y es por tanto más eficaz cuando el diámetro es mayor.

El enfriado se efectúa, normalmente, por aspersión de un fluido portador de calor pero el coeficiente de rozamiento entre los cilindros y el producto, que interviene también en el proceso de laminado, depende del poder lubrificante de este fluido.

Se ha podido establecer que la reducción de espesor máxima posible en el curso de una pasada de laminado puede ser dada por la fórmula:

(1)\Delta e < 2 (\mu + (T_{e} - T_{s}) / 2 F)^{2} D

en la que \mu es el coeficiente de rozamiento, F el esfuerzo de laminado, T_{s} y T_{e} las tracciones de salida y de entrada de la jaula del laminador y D el diámetro de los cilindros de trabajo.

Esta fórmula (1) muestra, en particular, que la reducción de espesor depende no solamente del diámetro de los cilindros, sino también del coeficiente de rozamiento y de la fuerza de laminado.

Estos diversos parámetros, que influyen, además, unos sobre los otros, pueden ser determinados de forma que se realice el laminado en las mejores condiciones posibles, con mantenimiento del espesor y de la planeidad para una velocidad normal de paso correspondiente a la capacidad de producción de la instalación.

Pero, como se ha visto, unos incidentes o, simplemente, la necesidad de cambiar de bobina, imponen, periódicamente, unas variaciones importantes de velocidad. Se ha estudiado por tanto la influencia, sobre el laminado, de los parámetros mencionados más arriba, en función de las variaciones de la velocidad de paso.

Los diagramas de las figuras 3 y 4 muestran, para un acero corriente, y según el diámetro de los cilindros de trabajo, las variaciones, en función de la velocidad de paso indicada en abscisas, respectivamente de la fuerza de laminado a aplicar y del coeficiente de rozamiento. A título de ejemplo, los diagramas han sido establecidos para un acero dulce que tiene un límite elástico bastante bajo, del orden 25 kg/mm^{2}.

Las curvas A1 y B1 corresponden a un laminado efectuado entre unos cilindros de trabajo que tienen, como habitualmente, un diámetro bastante grande del orden de 500 mm.

La curva A1 muestra que, como se ha indicado, la fuerza del laminado, que varía bastante poco para las grandes velocidades, aumenta rápidamente, a partir de una velocidad límite que, para un diámetro de cilindros de 500 mm y para el acero considerado, es del orden de 400 m/mn.

Por esta razón, es juzgado habitualmente preferible, en las instalaciones clásicas, no reducir la velocidad de laminado por debajo de 300 m/mn puesto que, a partir de este límite, la fuerza de laminado aumenta de tal manera que el laminado puede resultar imposible, no pudiendo la regulación de espesor, de todas maneras, ser ya asegurada. En el caso representado en la figura 3, una fuerza de laminadura 1.500 toneladas por metro de anchura de chapa, que es a menudo considerada como límite L1 a no sobrepasar, es alcanzado para una velocidad de 200 m/mn aproximadamente.

Hasta el presente, dichas condiciones parecían normales para una explotación rentable de los medios de laminado. La sociedad solicitante se ha dado cuenta no obstante de que, teniendo en cuenta la productividad muy elevada de las líneas acopladas y de las cantidades solicitadas habitualmente, los tonelajes a producir para cada tipo de producto eran, en la práctica, muy reducidos con respecto a la capacidad de producción y que, contrariamente a lo que era admitido anteriormente, podía ser más ventajoso privilegiar la flexibilidad de la instalación para hacer frente a unas necesidades variadas aceptando unos inconvenientes que, por lo demás pueden ser atenuados.

Ahora bien, la figura 3 muestra que, para un acero corriente de bajo límite elástico, existe una diferencia muy grande en la evolución de la fuerza de laminado a aplicar, entre la curva A1 que corresponde a un diámetro de 500 mm y la curva A2 que corresponde a un diámetro de 140 mm. Para un diámetro de 500 mm, en efecto, si se reduce la velocidad de laminado, la fuerza de laminado aumenta de forma exponencial a partir de 400 m/mn aproximadamente. En contrapartida, la curva A2 muestra que, para un diámetro de 140 mm por ejemplo, la fuerza de laminado varía bastante poco cuando se baja la velocidad de laminado, a partir de 300 m/mn aproximadamente y que sólo aumenta a continuación muy progresivamente, para alcanzar 500 T/m a una velocidad prácticamente nula. Dicho valor queda por tanto muy inferior al límite L2 de la fuerza de laminado admisible que, para el metal considerado y para un diámetro de 140 mm, es del orden de 900 T/m.

De esta manera, es posible, incluso a velocidad muy baja, asegurar también la regulación de espesor y de planeidad para el mantenimiento de la calidad de la chapa.

Así, mientras que parecía natural, hasta el presente, equipar los laminadores con cilindros de diámetro bastante grande, resulta que la utilización de cilindros de trabajo más pequeños permite aumentar considerablemente la gama de variación de la velocidad de laminado, pudiendo ésta, incluso, resultar prácticamente nula.

Sin embargo, el coeficiente de rozamiento varía sensiblemente de la misma manera que la fuerza de laminado.

La curva B1 de la figura 4, establecida para un diámetro de cilindros de 500 mm, muestra en efecto que, si se reduce la velocidad a partir de una velocidad normal de laminado de 1.000 m/mn, por ejemplo, el coeficiente de rozamiento varía en principio bastante poco hasta una velocidad del orden de 400 m/mn pero aumenta a continuación rápidamente por debajo de esta velocidad.

Por otra parte, la fórmula (1) anterior muestra que, si el diámetro de los cilindros disminuye, es preciso aumentar el coeficiente de rozamiento para asegurar la reducción de espesor.

Es por lo que, según otra característica de la invención, es interesante utilizar, para el enfriado, un fluido que tenga un poder lubrificante menos elevado que habitualmente, de manera que conserve un coeficiente de rozamiento bastante importante para obtener el nivel de reducción deseado.

La composición del fluido portador de calor y lubrificante será por tanto determinada de manera que combine el valor deseado del coeficiente de rozamiento y la evacuación necesaria de las calorías.

Otros medios permiten, también, mejorar el funcionamiento de una línea según la invención, reduciendo los inconvenientes ligados a la utilización de cilindros de pequeño diámetro. Se puede, por ejemplo, actuar sobre el régimen de las tracciones aplicado en el laminador tándem.

Sin embargo, en una línea flexible según la invención la configuración de los equipos y la velocidad necesaria para la producción no permiten diferencias de tracción elevadas.

Parece por tanto preferible actuar sobre el coeficiente de rozamiento, de la manera que acaba de ser indicada, a fin de evitar que un coeficiente de rozamiento demasiado bajo para una reducción impuesta, conduzca a un rechazo de arrastre de la chapa en la toma y a un patinaje de la jaula, teniendo en cuenta el diámetro elegido para los cilindros de trabajo.

En particular, ha resultado que se podía, ventajosamente, utilizar como lubrificante una emulsión aceite en agua cuyo índice de saporificación no sobrepase de 50.

En la figura 4, la curva B2 representa, con un lubrificante de este tipo y para un diámetro de 140 mm, las variaciones del coeficiente de rozamiento en función de la velocidad de laminado. Resulta que, en este caso, el coeficiente de rozamiento queda, en toda la gama de velocidad, superior al que se obtiene, habitualmente, con un diámetro de 500 mm.

Adaptando la calidad del lubrificante, se puede por tanto dar a los cilindros de trabajo un diámetro bastante reducido para que, en toda la gama de velocidad, la fuerza del laminado quede inferior al límite admitido. De esta manera, resulta posible reducir la velocidad sin temer un rechazo de arrastre y conservando las posibilidades de regulación de espesor.

Resulta por tanto que, en el procedimiento según la invención, la utilización en unas jaulas de laminado de cilindros de pequeño diámetro, por ejemplo inferior a 200 mm, con un lubrificante adecuado, permite hacer variar la velocidad de laminado en una gama muy amplia que va de los valores elevados, del orden de 1.000 m/mn hasta los valores más bajos, incluso la velocidad nula, limitando al mismo tiempo el esfuerzo de laminado necesario para la reducción deseada a un nivel inferior al límite L2. Esto permite por tanto el mantenimiento de tolerancias de espesor estrechas en toda la longitud de las bandas, cuerpo y extremos comprendidos y cualquiera que sea la velocidad a la cual han sido laminadas.

El procedimiento según la invención permite por tanto producir, a partir de una banda de acero elaborada en caliente, una banda decapada y laminada en frío que tiene una regularidad de espesor mejorada en una gama de velocidad ensanchada particularmente en el campo de las bajas y de las muy bajas velocidades de laminado.

Ciertamente, unos cilindros de trabajo de menor diámetro presentan, con respecto a los cilindros mayores, algunos inconvenientes y es por lo que, hasta el presente, las jaulas de cilindros pequeños del tipo SENDZIMIR eran utilizadas esencialmente en laminado reversible y para unos aceros especiales y duros, en particular aceros inoxidables.

Ha resultado, sin embargo que, incluso para los aceros corrientes de límite elástico bajo o medio, los inconvenientes de las jaulas con cilindros pequeños, en particular su coste de inversión y de mantenimiento, pueden ser compensados por las ventajas económicas que resultan de la utilización de una línea flexible.

Por ejemplo, si los cilindros de pequeño diámetro tienen una zona de desgaste más reducida, pueden, en contrapartida, ser realizados en un material más resistente, por ejemplo acero rápido o fritado.

Por otra parte, se sabe que los cilindros de trabajo son sometidos a un esfuerzo de flexión, en el sentido longitudinal de paso del producto, que es perpendicular a su eje y unos cilindros de trabajo de gran diámetro resisten mejor esta flexión. Sin embargo, se han desarrollado unas jaulas de laminador en las cuales unos cilindros de trabajo de pequeño diámetro están asociados a unos medios de sostenimiento laterales que les permiten resistir la flexión en el sentido longitudinal.

Dichos laminadores, que se denominan del tipo "Z-high" o "cluster-mill", son, normalmente, más onerosos que los laminadores clásicos, y, hasta el presente, eran utilizados esencialmente para aceros duros, por ejemplo altos de carbono y/o inoxidables.

Se ha observado, sin embargo, que en el marco de la invención, la utilización de laminadores con cilindros pequeños podía ser rentable, incluso para aceros corrientes, en razón de la ventaja económica considerable aportada por la flexibilidad de la línea.

En efecto, como se ha indicado, las líneas continuas realizadas hasta el presente, en las cuales la estación de decapado está acoplada con un laminador tándem de cuatro o cinco jaulas sólo son rentables si funcionan a velocidad elevada, para capacidades muy grandes y para realizar un porcentaje de reducción importante, que va hasta el 80 ó 90%.

Pero existen unos productos que pueden ser realizados directamente a partir de la banda en caliente, sin reducción de espesor. En este caso, la banda sufre simplemente un decapado y después, eventualmente, un laminado "skin-pass" y es a continuación protegida por aspersión de aceite. Finalmente, dichos productos son realizados en unas instalaciones específicas, siendo el laminado efectuado, en caso necesario, en una sección separada. Si se quiere utilizar un línea acoplada, es preciso entonces colocar un desvío corriente abajo de la sección de decapado para dirigir la banda hacia un laminador "skin-pass", una estación de aceitado y una arrolladora, no siendo utilizado el laminador tándem en este caso.

La invención se aplica por tanto esencialmente a la fabricación de bandas de acero ordinario que sólo necesitan un porcentaje de reducción bajo o nulo y que, hasta el presente, eran realizadas de forma discontinua, no siendo rentables las líneas acopladas habituales en este caso.

En particular, la invención permite aprovechar los progresos realizados en las líneas de elaboración y de tratamiento en caliente en particular por colada continua de banda delgada, que permiten obtener unas bandas en caliente de espesor mucho más reducido que anteriormente.

Anteriormente, en efecto, las bandas en caliente eran producidas con un espesor relativamente grande, por ejemplo 2 a 6 mm. Sin embargo, más recientemente, la evolución de la técnica ha permitido reducir progresivamente este espesor hasta 1,2 mm y se puede incluso prever disponer de bandas en caliente de espesor aún más delgado, hasta menos de 1 mm, por ejemplo.

Así, para los aceros ordinarios con límite elástico mediano, por ejemplo de 25 kg por mm^{2} y que necesitan un porcentaje de reducción del orden de 50%, la sección de laminado puede presentar solamente dos o tres jaulas con cilindros pequeños y, en este caso, la utilización de jaulas de tipo "Z-high" resulta rentable.

Así mismo, es posible, a pesar del aumento de coste, equipar las jaulas con medios perfeccionados de regulación del espesor, por ejemplo utilizando un cilindro con envolvente giratoria deformable.

Por otra parte, la parte del laminador en el coste global de una instalación según la invención disminuye con respecto a las otras secciones de la línea.

En efecto, mientras que, en las líneas acopladas conocidas hasta el presente, se debía disponer de una potencia de laminado importante para realizar el porcentaje de reducción de espesor deseado, se puede prever ahora reducir esta potencia de laminado y, por consiguiente, el coste de la instalación de laminado, cuando el porcentaje de reducción de espesor a realizar no sobrepase de 50%.

Una línea industrial según la invención comprende de salida un dispositivo de bobinado 7 precedido por un dispositivo de fraccionado de banda 6 para constituir unas bobinas fácilmente transportables.

Un poco antes del corte, es preciso disminuir la velocidad y el extremo corriente abajo de la banda arrollada está por tanto fuera de tolerancia. Después del corte, el extremo corriente arriba de la parte siguiente de la banda debe ser arrollado en algunas vueltas sobre el mandril de arrollado, antes de volver a una velocidad y bajo una tracción que permitan la regulación de espesor.

Es por lo que, como se ha indicado más arriba, se distingue habitualmente, en una bobina de chapa laminada, un cuerpo de banda que cubre la mayor parte de la longitud y para la cual la calidad ha podido ser mantenida en unas tolerancias aceptables, y dos extremos cuya longitud no puede ser rebajada por debajo de un cierto límite, por ejemplo 20 m, para las cuales la tolerancia de espesor no puede ser mantenida de la misma manera.

El procedimiento según la invención permite mejorar la tolerancia de espesor incluso a velocidades muy bajas de laminado así como en toda la longitud laminada fuera de tracción durante la nueva puesta en marcha. Es por tanto posible, sin aumentar el porcentaje de carga, prever nuevas configuraciones de línea acoplada en las cuales en particular, la última jaula de laminado podrá encontrarse a una distancia bastante grande de la arrolladora.

Por ejemplo, en la configuración representada en la figura 1, se ha colocado, entre la salida de la instalación de laminado 3 y la arrolladora 7 un dispositivo de aceitado 8 destinado a dar una protección contra la corrosión al producto acabado y un bloque tensor potente 9 que permite, por una parte tirar de la banda para extraerla del decapado, incluso en ausencia del laminado y, por otra parte, mantener una tracción en la banda cuando ésta es cortada para terminar una bobina. Esto favorece también el mantenimiento de tolerancias de espesor estrechas evitando las variaciones de tracción en la toma de la última jaula de laminado.

Con respecto a las instalaciones conocidas anteriormente, que sólo comprendían una estación de decapado, eventualmente un "skin-pass" y un dispositivo de aceitado, una instalación según la invención permite por tanto efectuar, en continuo, una reducción media de espesor y, por consiguiente, aumentar la gama de producción sin aumentar considerablemente el coste del conjunto.

Como se ha indicado, por lo menos una jaula del laminador 3 es ventajosamente del tipo "Z-high". Ahora bien, ésta puede ser transformada realizando cada conjunto constituido por un cilindro de pequeño diámetro, por un cilindro intermedio y unos apoyos laterales, en forma de una "inserción" que puede ser reemplazada por un cilindro de mayor diámetro, por ejemplo superior a 500 mm, de manera que realice una jaula del tipo cuarto que puede efectuar un tratamiento de skin-pass entre los cilindros de trabajo.

Otra ventaja de una línea acoplada según la invención será por tanto poder utilizar una parte del tiempo de producción para producir unas bobinas de chapas cuyo espesor es directamente el de la banda elaborada en caliente y que no necesita reducción de espesor en frío sino solamente un decapado y una pasada de laminado de acabado del tipo "skin-pass".

Se pueden así aumentar muy fácilmente las posibilidades de una línea existente.

La disposición de una línea industrial según la figura 1 necesita un espacio importante entre la última jaula y el punto de corte de la banda para fraccionado en el dispositivo de cizallado 6 y el corte es realizado a muy baja velocidad, incluso en paro. El procedimiento según la invención permite, sin embargo, garantizar la tolerancia del espesor en esta parte de la banda que forma por tanto parte del cuerpo de banda mientras que estaría ampliamente fuera de tolerancia con un procedimiento convencional en esta parte de la bobina. Ésta podrá por tanto ser vendida con garantía, lo que permite evitar unos nuevos desarrollados y unos controles costosos.

Pero el procedimiento según la invención permite también, sin separarse del marco de protección definido por las reivindicaciones, imaginar otras configuraciones con el fin de adaptarse a las necesidades del cliente o, por ejemplo, a una instalación existente.

Por ejemplo, en la medida en que se realiza una reducción de espesor pequeña o, incluso, nula en la última jaula de laminado, puede ser interesante utilizar ésta para imprimir al producto una rugosidad compatible con un tratamiento de protección por revestimiento superficial, en particular de galvanización. Así, mientras que se obtiene eventualmente una rugosidad del orden de 0,4 a 0,5 micrones, por ejemplo, para las chapas para automóviles, es necesario, para otras aplicaciones, tales como la construcción, dar a la chapa una rugosidad superior, de 1 a 2 micrones por ejemplo.

La invención permite responder de forma flexible a dicha demanda.

En efecto, en una instalación según la invención, en lugar de realizar un tratamiento de "skin-pass", la última jaula de laminado podrá estar equipada con cilindros de trabajo que tienen un diámetro convencional y una rugosidad de 3 a 4 micrones, que permiten, teniendo en cuenta el porcentaje de transferencia, por ejemplo del 40%, dar a la chapa obtenida la rugosidad deseada.

Por otra parte, se puede también imaginar una línea más compacta y que no comprende todos los dispositivos de acabados anteriores. Así, la línea representada esquemáticamente en la figura 2 comprende una sección de decapado 1 y una sección de laminado 3 entre las cuales está dispuesto un dispositivo de acumulación de banda 4 y un bloque de control de las tracciones 5. Un dispositivo de acabado bajo tracción-rompe óxido puede también estar instalado corriente arriba de la sección de decapado 1. La salida de dicha línea comprende entonces simplemente el dispositivo de cizallado 6, para el fraccionado, seguido del dispositivo de arrollado 7.

Cuando tiene lugar el cizallado, la banda en la toma se encuentra fuera de tracción lo que, en los procedimientos convencionales generaría una brusca variación del espesor. La distancia entre el punto de fraccionado y la toma de la última jaula es corta y generalmente inferior a 20 metros en longitud desarrollada de banda laminada. Esta zona se sitúa por tanto en los extremos de banda cuya tolerancia de espesor es de forma tradicional menos ajustada que la del cuerpo de banda. La utilización de un procedimiento según la invención permite sin embargo mejorar esta tolerancia de espesor durante la ralentización y hasta el paro, así como en la longitud laminada fuera de tracción durante la nueva puesta en marcha, de tal manera que los extremos de las bandas respeten la tolerancia de espesor fijada por el cliente.

Los signos de referencia insertados después de las características técnicas mencionadas en las reivindicaciones, tienen como único objetivo facilitar la comprensión de estas últimas y no limitan en modo alguno su alcance.

Claims (25)

1. Procedimiento de fabricación de una banda metálica a partir de una banda elaborada en caliente, por paso de ésta, en continuo, por una línea de tratamiento que comprende sucesivamente, en un sentido de paso, unos medios (B) de eliminación de la calamina, unos medios de acumulación (4), unos medios (C) de laminado en frío, un órgano de cizallado (6) y unos medios de bobinado (7), caracterizado porque, para adaptarse a un cambio de las obligaciones de explotación tal como el cambio de bobina, se hace variar la velocidad de laminado en una gama muy amplia, que puede ir de menos de 1 m/mn a más de 1.000 m/mn y que el laminado en frío se realiza en como máximo tres pasadas, entre unos cilindros de trabajo cuyo diámetro está determinado de manera que, en conjunto dicha amplia gama de variación de velocidad, la fuerza de laminado necesaria para el mantenimiento del porcentaje de reducción de espesor a cada pasada sea compatible, con las posibilidades de regulación de espesor y de planeidad del producto, teniendo en cuenta las características de éste.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, para el laminado en frío, se utilizan unos cilindros de trabajo cuyo diámetro no sobrepasa de 200 mm.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el diámetro de los cilindros de trabajo es determinado de manera que la fuerza de laminado necesaria para las velocidades más bajas sea, como máximo, del orden del doble de la fuerza de laminado a las velocidades más altas.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, para realizar la lubrificación y el enfriado de las jaulas de laminado, se utiliza una emulsión de aceite en agua cuyo índice de saponificación no sobrepase de 50.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la regulación de espesor y la corrección de planeidad quedan aseguradas en caso de disminución de la velocidad de paso y de la tensión de la banda y hasta el retorno a una velocidad y bajo una tensión normal.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la banda es de un acero ordinario bajo en carbono y/o débilmente aleado, y/o de bajo límite elástico.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la banda es sometida a como máximo dos pasadas de reducción de espesor, no sobrepasando el porcentaje de reducción global de 50%.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque, en la última pasada de laminado en frío, la banda es sometida a un laminado del tipo "skin-pass" que realiza un porcentaje mínimo de reducción de espesor.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, cuando tiene lugar la última pasada de laminado en frío, se imprime sobre la banda una rugosidad compatible con un tratamiento de protección por revestimiento superficial.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la última pasada de laminado se realiza entre dos cilindros de trabajo que tienen un diámetro de por lo menos 300 mm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la banda es sometida a una sola pasada de reducción de espesor y a una pasada de laminado del tipo "skin-pass" que realiza un porcentaje mínimo de reducción de espesor.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la regularidad de espesor es mantenida en toda la gama de variación de velocidad de tal manera que cada bobina arrollada comprende un cuerpo de banda con el espesor deseado y dos extremos cuya longitud puede ser inferior a la distancia entre la última jaula de laminado y el órgano de cizallado.

13. Línea industrial continua de fabricación de una banda de chapa de acero ordinario, bajo en carbono y/o débilmente aleado y/o de bajo límite elástico, para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende sucesivamente, en un sentido de paso de la banda:

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una sección de entrada que comprende un dispositivo de arrollado de una bobina laminada en caliente y un dispositivo de soldadura;

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una estación (B) de decapado para la eliminación de la calamina;

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una sección (C) de laminado en frío en continuo que comprende como máximo tres jaulas equipadas con cilindros de trabajo de diámetro como máximo igual a 200 mm;

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una sección de salida (D) que comprende un órgano (6) de cizallado de la banda para fraccionado y puesta en bobinas y un dispositivo (7) de bobinado de la banda.

14. Línea de fabricación según la reivindicación 13, caracterizada porque la estación (B) de decapado es del tipo químico o electroquímico.

15. Línea de fabricación según la reivindicación 14, caracterizada porque la estación (B) de decapado comprende además un dispositivo (2) de acabado bajo tracción del tipo "rompe óxido".

16. Línea de fabricación según una de las reivindicaciones 14 y 15, caracterizada porque la estación (B) de decapado comprende además un dispositivo de granallado y/o un dispositivo de abrasión.

17. Línea de fabricación según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque por lo menos una de las jaulas (3) de laminado en frío es del tipo "cluster mill".

18. Línea de fabricación según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque por lo menos una de las jaulas (3) de laminado en frío es del tipo "Z- high".

19. Línea de fabricación según la reivindicación 18, caracterizada porque la jaula del laminador "Z-high", comprende por lo menos un cilindro de apoyo del tipo con envolvente giratoria que se apoya sobre una serie patines regulables radialmente.

20. Línea de fabricación según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizada porque el órgano de cizallado (6) está separado de la última jaula de laminado en frío (3) en una distancia correspondiente a una longitud desarrollada de banda de por lo menos 20 metros.

21. Línea de fabricación según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizada porque el órgano de cizallado (6) está separado de la última jaula de laminado en frío (3) en una distancia correspondiente a una longitud desarrollada de banda inferior a 20 metros.

22. Línea de fabricación según la reivindicación 17, caracterizada porque por lo menos una jaula (3) de laminado es del tipo que comprende un grupo de cilindros susceptibles de ser reemplazados por unos cilindros de trabajo que tienen un diámetro de por lo menos 500 mm para realizar una pasada de laminado con muy pequeña reducción de espesor.

23. Línea de fabricación según la reivindicación 17, caracterizada porque por lo menos una jaula (3) de laminado es del tipo "Z-high" en el cual cada cilindro de trabajo de pequeño diámetro está montado en una inserción susceptible de ser reemplazada por un cilindro de trabajo que tiene un diámetro de por lo menos 300 mm para realizar una pasada de laminado del tipo con muy pequeña reducción de espesor.

24. Línea de fabricación continua según una de las reivindicaciones 13 a 23, caracterizada porque comprende un dispositivo tensor (9) dispuesto a la salida de la sección (C) de laminado para mantenimiento de la tensión en ésta y un dispositivo (8) de aceitado de la banda dispuesto entre el dispositivo tensor (9) y el dispositivo de cizallado (6).

25. Utilización de una línea de fabricación continua según una de las reivindicaciones 13 a 24, para la fabricación de una banda de chapa de un acero bajo en carbono y/o débilmente aleado y/o de bajo límite elástico.