ES2249233T3 - Sistema y procedimiento de control de tension para reducir el pinzamiento de las extremidades anterior y posterior de un producto laminado en caliente. - Google Patents
Sistema y procedimiento de control de tension para reducir el pinzamiento de las extremidades anterior y posterior de un producto laminado en caliente.Info
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Abstract
Un procedimiento de laminación continua de un producto de longitud finita en un grupo de cajas de laminadores (86) en un tren de laminación dispuesto sucesivamente a lo largo de una línea de pasada (22), en el que el área en sección transversal de dicho producto se iguala sobre una parte sustancial de su longitud, estando caracterizado dicho procedimiento por: proveer una primera y segunda caja de laminadores (58, 60) accionadas por separado a velocidades rotacionales y dispuestas sucesivamente a lo largo de dicha línea de pasada con antelación a dicho grupo de cajas de laminadores (86); y ajustar anticipadamente la velocidad rotacional de al menos una de dichas primera y segunda caja de laminadores (58, 60) para conseguir un nivel incrementado de tensión en los segmentos de extremo delantero y trasero que pasan entre ellos, con el resultado de que dichos segmentos de extremo delantero y trasero tienen áreas en sección transversales reducidas más pequeñas que las áreas en sección transversales del resto de dicho producto, estando caracterizado dicho procedimiento por ser dichas áreas en sección transversales suficientes para compensar la posterior reducción no adecuada del área en sección transversal que resulta de una ausencia de tensión entre cajas experimentada por dichos segmentos de extremo delantero y trasero mientras se laminan en dicho grupo de cajas de laminadores (86).
Description
Sistema y procedimiento de control de tensión
para reducir el pinzamiento de las extremidades anterior y posterior
de un producto laminado en caliente.
La invención se refiere a la laminación en
caliente de barras y varillas, y en particular para evitar los
extremos delanteros (es decir, cabezales) y traseros fuera de
calibre.
En un tren de laminación convencional, el
producto se dirige a través de una serie de cajas de laminadores
diseñadas para laminar alternando secciones transversales ovales
"O" y redondas "R". Los cilindros se accionan de tal
manera que se asegura que se mantiene el producto en un estado de
tensión como resultado del estiramiento del producto hacia delante a
través de cada sucesivo paso de laminación. Esta tensión afecta a la
sección transversal del producto "estrechándolo". Sin embargo,
los extremos delanteros y traseros del producto experimentan una
laminación a medida que van pasando a través de las sucesivas cajas
de laminadores. Así, el producto resultante tiene extremos
delanteros y traseros de gran tamaño. Estos se deben cortar y
desechar, representando así una pérdida de producción. Es más, estos
extremos delanteros y traseros fuera de dimensiones causan un
incremento en el desgaste de las guías y otros equipos asociados del
tren.
El documento US 4306440, que forma el preámbulo
de la reivindicación 1 y la reivindicación 10, describe una
propuesta anterior para tratar este problema que, sin embargo, sólo
actúa efectivamente sobre el extremo delantero.
Por lo tanto, es necesaria una técnica para
eliminar los extremos delanteros y traseros fuera de calibre de
productos continuamente laminados en caliente.
Brevemente, según la presente invención, un
sistema para controlar el área transversal del extremo delantero y
trasero de un producto continuamente laminado en caliente en un tren
de laminación incluye una primera y segunda caja de laminadores
accionadas por separado, dispuestas sucesivamente a lo largo de una
línea de pasada por adelantado a un grupo de cajas de laminadores en
dirección descendente. Un controlador ajusta la relación de
velocidad operativa entre la primera y la segunda caja de
laminadores para conseguir un nivel incrementado de tensión en los
extremos delantero y trasero del producto pasando individualmente
entre la primera y la segunda caja de laminadores accionadas. El
elevado nivel de tensión produce una disminución anticipada en el
área en sección transversal del producto, suficiente para compensar
la falta de reducción de área en sección transversal que resulta de
la ausencia de tensión entre los soportes experimentada por los
segmentos de los extremos delantero y trasero mientras se laminan en
el grupo de cajas de laminadores.
Para controlar el área transversal del extremo
delantero del producto continuamente laminado, el controlador ordena
una disminución en la velocidad de la segunda caja de laminadores a
medida que el extremo delantero se aproxima a la segunda caja de
laminadores accionada por separado, que está colocada de forma
adyacente y en dirección descendente respecto a la primera caja de
laminadores. La reducción de velocidad establece el nivel
incrementado de tensión en el segmento del producto entre la primera
y la segunda caja de laminadores cuando el extremo delantero entra
en la segunda caja de laminadores. Cuando el extremo delantero ha
pasado la primera caja de laminadores, el controlador ordena que la
velocidad de la primera caja de laminadores vuelva a la velocidad
nominal para laminar la longitud del producto entre los segmentos de
los extremos delantero y trasero.
Para controlar el área de sección transversal del
extremo trasero del producto, el controlador ordena una disminución
en la velocidad de la primera caja de laminadores a medida que el
extremo trasero se aproxima a la segunda caja de laminadores
accionada por separado. La reducción de la velocidad de la primera
caja de laminadores establece el nivel incrementado de tensión del
producto entre la primera y segunda caja de laminadores cuando el
extremo trasero entra en la segunda caja de laminadores. Esto es, el
controlador se anticipa a la llegada de los extremos longitudinales
a la segunda caja de laminadores y disminuye la velocidad de la
primera caja de laminadores de una forma controlada para establecer
una tensión deseada en el segmento entre las primeras y segundas
cajas de laminadores.
Ventajosamente, aplicando un incremento
anticipado de la tensión entre soportes a los segmentos de los
extremos del producto continuamente laminado en caliente, controla
el área en sección transversal del extremo delantero y el extremo
trasero para minimizar y eliminar de forma óptima cualquier
necesidad de cortar las partes delanteras y traseras.
Estos y otros objetos, características y ventajas
de la presente invención quedarán más claros a la luz de la
siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas de esta,
como se ilustra en el dibujo adjunto.
La única Figura es una ilustración de un diagrama
esquemático de una parte del tren de laminación según la presente
invención.
La Figura es una ilustración de un diagrama
esquemático de una parte de un tren de laminación en caliente 20
continuo que lamina producto a lo largo de una línea de pasada 22.
Un primer detector de metal caliente 24 detecta la
presencia/ausencia de producto a lo largo de la línea de pasada 22 y
provee una señal indicativa de esto sobre una cadena 26 a un
controlador 28. En esta parte del tren de laminación el producto
entra en un tren de desbastado 30 que comprende varias cajas de
laminadores adyacentes 32, 34 que operan sobre el producto de una
manera conocida. En dirección descendente respecto del tren de
desbastado 30 hay un tren intermedio 36 que también incluye una
pluralidad de cajas de laminadores sucesivas 38 a 40 para reducir
más el área en sección transversal del producto. Las cajas de
laminadores intermedias del tren 38 a 40 se accionan por medio de
motores de velocidad variable 42 a 44 respectivamente, ambos bajo el
control del controlador 28. Los motores de velocidad variable 42 a
44 proveen señales de retorno sobre las cadenas 46 a 48
respectivamente al indicativo de carga del controlador sobre los
motores para el control de la velocidad de motor y seguimiento de
producto. Aunque sólo se muestran tres cajas de laminadores para los
fines de ilustración, cualquiera con conocimientos generales
reconocerá que el tren intermedio 36 puede incluir más soportes
dependiendo del diseño general del tren.
Un sensor de calibre 50 mide el calibre del
producto laminado que sale del tren intermedio 36, y provee una
señal medida de calibre sobre una cadena 52 al controlador 28. Un
segundo detector de metal caliente 54 detecta la presencia/ausencia
de producto a la salida del tren intermedio y provee una señal
indicativa de la presencia/ausencia del producto al controlador
sobre una cadena 56 con fines de seguimiento de producto.
Según la presente invención el tren 20 incluye un
tren de preacabado 57 que comprende la primera y segunda caja de
laminadores 58, 60 accionadas por separado dispuestas sucesivamente
a lo largo de la línea de pasada. El controlador 28 ajusta la
relación de velocidad operativa entre el primer y segundo soporte
para conseguir un nivel incrementado de tensión en los segmentos
delantero y trasero del producto que pasa entre la primera y el
primer soporte 58, 60. El nivel incrementado de tensión da como
resultado una disminución anticipada en el área de sección
transversal del producto que es suficiente para compensar la falta
de reducción de área de sección transversal debido a la ausencia de
tensión entre soportes experimentada por los segmentos de los
extremos delantero y trasero durante el laminado en dirección
descendente de soporte preacabado 57.
Para controlar el área en sección transversal del
extremo delantero del producto continuamente laminado en caliente,
en una realización el controlador 28 ordena una disminución en la
velocidad de la primera caja de laminadores 58 a medida que el
extremo delantero se aproxima a la primera caja de laminadores 60,
que está colocada de forma adyacente y en dirección descendente
respecto de la segunda caja de laminadores 58. El detector de metal
caliente 54, que está a una distancia conocida de la caja de
laminadores 60 accionada individualmente, detecta la aproximación y
las señales de carga del motor. Desde que se conoce la velocidad del
producto, el momento de llegada del extremo delantero a la segunda
caja de laminadores también se conoce. La reducción de la velocidad
de la primera caja de laminadores 58 por debajo de una velocidad
nominal de laminado establece el nivel incrementado de tensión del
producto entre la primera y segunda caja de laminadores cuando el
extremo delantero entra en la segunda caja de laminadores 60. La
cantidad de tensión es una función de la diferencia de velocidad
entre la primera y segunda caja de laminadores 58, 60 accionadas por
separado. Cuando el extremo delantero ha pasado a través de la
primera caja de laminadores 58, el controlador 28 ordena que la
velocidad de la primera caja de laminadores vuelva a la velocidad
nominal para laminar el segmento del producto entre los extremos
delantero y trasero.
La longitud del extremo delantero y el extremo
trasero que se van a laminar según la presente invención por el tren
de preacabado 57 está determinada como una función de la longitud
(S_{2}) del revestimiento del producto terminado que sale del
cabezal del trazado, y la velocidad del producto (V_{1}) a la
entrada del tren de preacabado 57 y la velocidad de salida (V2) en
la última caja de laminadores del tren. Por ejemplo, ya que la
longitud (S_{2}) del revestimiento del producto terminado que sale
del cabezal del trazado es conocida, la longitud (S_{1}) del
extremo delantero y el extremo trasero a los que se aplicará el
nivel incrementado de tensión es aproximadamente S_{1} = S_{2} *
(V_{1}V_{2}). Sin embargo, se contempla que la distancia exacta
se derivará basándose empíricamente en esta aproximación.
También se contempla que el valor de velocidad
reducida se derivará basándose empíricamente en las características
individuales del tren que emplea el sistema de control de tensión de
la presente invención. Por ejemplo, el valor de velocidad reducida
puede seleccionarse basándose en el tamaño específico del producto
que se está laminando, la cantidad de tensión necesaria para
conseguir el área en sección trasversal deseada en ese producto y
las características de los cilindros dentro de los soportes 58, 60.
Además, el/los sensor/es de calibre pueden proveer características
de calibre del producto al controlador para ajustar más el valor de
velocidad reducida. Sin embargo, en cualquier situación cualquiera
con conocimientos generales sobre la técnica reconocerá que el valor
de velocidad reducida simplemente se selecciona para proveer un
nivel incrementado de tensión en los segmentos de los extremos
delantero y trasero del producto que pasa entre la primera y segunda
caja de laminadores accionadas por separado para conseguir un área
en sección transversal de los extremos delantero y trasero
deseada.
Para controlar el área en sección transversal del
extremo trasero del producto, el controlador ordena una disminución
en la velocidad de la primera caja de laminadores a medida que el
extremo trasero se aproxima a la segunda caja de laminadores 60. La
reducción de velocidad establece el nivel incrementado de tensión
sobre el producto entre la primera y segunda caja de laminadores
cuando el extremo trasero entra en la segunda caja de laminadores.
Específicamente, el área en sección alta deseada se realiza
reduciendo la velocidad de la primera caja de laminadores para
establecer una tensión que provoca que el extremo trasero tenga el
área en sección transversal deseada. De nuevo el valor de velocidad
reducida se selecciona basándose en la tensión necesaria.
Notablemente, el producto resultante incluye
segmentos de extremo delantero y trasero que tienen áreas en sección
transversal que son más pequeñas que el área en sección transversal
de la longitud del producto que se extiende por en medio. El
producto así conformado accede a través de una cizalla 80 y un
dispositivo de circuito cerrado 84 para el laminado final en el
bloque de acabado 86 que tiene una pluralidad de pares de cilindros
sucesivos interconectados mecánicamente y accionados por un
accionamiento común 88. La cizalla 80 opera para cortar cualquier
segmento de extremo delantero y trasero que no se haya reducido
anticipadamente al área en sección transversal en el tren de
preacabado 57 y/o que por el contrario sea necesario eliminar porque
no son adecuados desde un punto de vista metalúrgico. El bloque de
acabado 86 es preferiblemente un tren NO-TWIST*
proporcionado por la Morgan Construction Company de Worcester,
Massachussets, EE.UU. (la cesionaria de esta invención), por ejemplo
como se describe en la patente de EE.UU. nº 4.537.055. La relación
de velocidad entre los pares de cilindros dentro del bloque de
acabado (86) está fijada, como lo está el nivel de tensión en el
producto que pasa por en medio. Así, los segmentos de extremo
delantero y trasero del producto estarán sujetos a laminación sin
tensión, que excepto por la disminución anticipada en el área en
sección transversal llevada a cabo en el tren de preacabado 57,
daría como resultado un producto fuera de calibre. Sin embargo, la
disminución anticipada en las áreas en sección transversales
realizadas por el tren de preacabado 57 compensa la falta de tensión
experimentada por los segmentos de extremo delantero y trasero a
medida que se laminan en el bloque 86, dando como resultado un
producto acabado de dimensiones aceptables de extremo a extremo,
eliminando de ese modo la necesidad de cortar los extremos delantero
y trasero. También, dado que los extremos delantero y trasero
aumentados no pueden desarrollarse a medida que el producto avanza a
través del bloque 86, se reduce ventajosamente el desgaste de las
guías entre los soportes y de los cilindros de trabajo en el
bloque.
El controlador 28 incluye preferentemente un
microprocesador (no se muestra) que ejecuta las rutinas de software
programables para controlar el sistema según la presente
invención.
Aunque la presente invención se ha tratado en el
contexto de proveer un nivel incrementado de tensión mediante la
disminución de la velocidad de la primera caja de laminadores
accionada individualmente, en una realización alternativa el nivel
incrementado de tensión también se puede proveer incrementando la
velocidad de la segunda caja de laminadores accionada
individualmente. Además, se contempla que la aproximación del
extremo delantero y trasero a la segunda caja de laminadores
accionada individualmente también puede usar las señales de carga
del motor, además de las señales de los detectores de metal caliente
y las velocidades conocidas del producto en varias posiciones dentro
del producto. También, aunque se ilustra un único controlador, se
pueden usar varios controladores dependiendo de cómo se dividan las
tareas de control del tren. El sistema de control de tensión de la
presente invención idealmente elimina los extremos delantero y
trasero fuera de calibre, y así incrementa el rendimiento/la
eficacia del tren.
Aunque la presente invención se ha mostrado y
descrito con respecto a varias realizaciones preferidas, en ella se
pueden realizar diferentes cambios, omisiones y adiciones al
respecto en cuanto a la forma y detalle de la misma dentro del
alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (16)
1. Un procedimiento de laminación continua de un
producto de longitud finita en un grupo de cajas de laminadores (86)
en un tren de laminación dispuesto sucesivamente a lo largo de una
línea de pasada (22), en el que el área en sección transversal de
dicho producto se iguala sobre una parte sustancial de su longitud,
estando caracterizado dicho procedimiento por:
proveer una primera y segunda caja de laminadores
(58, 60) accionadas por separado a velocidades rotacionales y
dispuestas sucesivamente a lo largo de dicha línea de pasada con
antelación a dicho grupo de cajas de laminadores (86); y
ajustar anticipadamente la velocidad rotacional
de al menos una de dichas primera y segunda caja de laminadores (58,
60) para conseguir un nivel incrementado de tensión en los segmentos
de extremo delantero y trasero que pasan entre ellos, con el
resultado de que dichos segmentos de extremo delantero y trasero
tienen áreas en sección transversales reducidas más pequeñas que las
áreas en sección transversales del resto de dicho producto, estando
caracterizado dicho procedimiento por ser dichas áreas en
sección transversales suficientes para compensar la posterior
reducción no adecuada del área en sección transversal que resulta de
una ausencia de tensión entre cajas experimentada por dichos
segmentos de extremo delantero y trasero mientras se laminan en
dicho grupo de cajas de laminadores (86).
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha primera caja de laminadores (58) está colocada en
dirección ascendente en el tren de laminado relativa a la segunda
caja de laminadores (60) y dicha etapa de ajuste comprende la etapa
de:
detectar la aproximación del extremo delantero a
la segunda caja de laminadores y en respuesta disminuyendo la
velocidad de dicha primera caja de laminadores para incrementar la
tensión sobre el extremo delantero a medida que pasa entre dichas
primera y segunda caja de laminadores.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó
2, en el que dicha etapa de ajuste comprende la etapa de:
detectar la aproximación del extremo trasero a
dicha segunda caja de laminadores y en respuesta disminuir la
velocidad de dicha primera caja de laminadores para incrementar la
tensión sobre el extremo trasero a medida que pasa entre dichas
primera y segunda caja de laminadores.
4. Un procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha primera caja de laminadores (58) está colocada en
dirección ascendente en el tren de laminación relativo a la segunda
caja de laminadores (60), y dicha etapa de ajuste comprende las
etapas de:
detectar la aproximación del extremo delantero a
dicha segunda caja de laminadores y en respuesta disminuir la
velocidad de dicha primera caja de laminadores para incrementar la
tensión sobre el extremo delantero a medida que pasa entre dichas
primera y segunda caja de laminadores;
detectar la aproximación del extremo trasero a
dicha segunda caja de laminadores y en respuesta disminuir la
velocidad de dicha caja de laminadores para incrementar la tensión
sobre el extremo trasero a medida que pasa entre dichas primera y
segunda caja de laminadores.
5. Un procedimiento según la reivindicación 2, en
el que dicha etapa de disminuir la velocidad comprende las etapas
de:
seleccionar un valor de velocidad reducida como
una función del tipo de producto que se lamina y un área en sección
transversal deseada de dicho extremo delantero; y
ordenar que la primera caja de laminadores se
ajuste a dicho valor de velocidad reducida.
6. Un procedimiento según la reivindicación 2, en
el que dicha etapa de percepción comprende las etapas:
supervisar un detector de metal caliente (59)
colocado a una distancia conocida de la primera caja de
laminadores.
7. Un procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha primera caja de laminadores está colocada en dirección
ascendente en el tren de laminación relativo a la segunda caja de
laminadores, y dicha etapa de ajuste comprende las etapas de:
detectar la aproximación del extremo delantero a
la segunda caja de laminadores y en respuesta incrementar la
velocidad de dicha segunda caja de laminadores para incrementar la
tensión del extremo delantero a medida que pasa entre dichas primera
y segunda caja de laminadores.
8. Un procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha etapa de ajuste comprende las etapas de:
detectar la aproximación del extremo trasero a la
segunda caja de laminadores y en respuesta incrementar la velocidad
de dicha segunda caja de laminadores para incrementar la tensión
sobre el extremo trasero a medida que pasa entre dichas primera y
segunda caja de laminadores.
9. Un procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha primera caja de laminadores está colocada en dirección
ascendente en el tren de laminación relativo a la segunda caja de
laminadores y dicha etapa de ajuste comprende las etapas de:
detectar la aproximación del extremo delantero a
la segunda caja de laminadores y en respuesta incrementar la
velocidad de dicha segunda caja de laminadores para incrementar la
tensión sobre el extremo delantero a medida que pasa entre dichas
primera y segunda caja de laminadores; y detectar la aproximación
del extremo trasero a dicha segunda caja de laminadores y en
respuesta incrementar la velocidad de dicha segunda caja de
laminadores para incrementar la tensión del extremo trasero a medida
que pasa entre dichas primera y segunda caja de laminadores.
10. Un sistema para controlar el área en sección
transversal de extremos delantero y trasero de un producto
continuamente laminado en caliente en un grupo de cajas de
laminadores (86) en un tren de laminación dispuestas sucesivamente a
lo largo de una línea de pasada (22), comprendiendo dicho
sistema:
una primera caja de laminadores (58);
una segunda caja de laminadores (60), en el que
dichas primera y segunda caja de laminadores están alineadas con una
línea de pasada (22) a lo largo de la cual se desplaza el producto
laminado separadamente continuamente, y dichas primera y segunda
caja de laminadores se accionan por adelantado a dicho grupo de
cajas de laminadores (86); medios (54) para detectar la posición del
extremo delantero y el extremo trasero dentro del tren de laminación
y proveer una señal de posición indicativa de eso, y
un controlador (28) de respuesta a dicha señal de
posición para controlar la velocidad de dichas primera y segunda
caja de laminadores para aplicar selectivamente un nivel
incrementado de tensión al extremo delantero y extremo trasero del
producto laminado mientras pasa entre dichas primera y segunda caja
de laminadores con el fin de conseguir un área de sección
transversal deseada de extremo delantero y trasero, que es más
pequeña que el área de sección transversal del producto entre el
extremo delantero y trasero, siendo dichas áreas de sección
transversal reducida suficientes para compensar la posterior
reducción de área de sección transversal inadecuada que resulta de
una ausencia de tensión entre cajas experimentada por dichos
segmentos extremos delantero y trasero mientras se lamina en dicho
grupo de cajas de laminadores.
11. Un sistema según la reivindicación 10, en el
que dicho controlador comprende: medios de respuesta a dicha señal
de posición para detectar la aproximación de dicho extremo delantero
a dicha segunda caja de laminadores y para proveer una señal de
activación del extremo delantero indicativa de eso, y para
determinar cuándo ha salido dicho extremo trasero de dicha primera
caja de laminadores;
medios de respuesta a dicha señal de activación
del extremo delantero para disminuir la velocidad de dicha primera
caja de laminadores; y
medios de respuesta a dicho extremo trasero que
sale de dicha primera caja de laminadores para incrementar la
velocidad de dicha segunda caja de laminadores.
12. Un sistema según la reivindicación 10, en el
que dicho controlador comprende un microprocesador.
13. Un sistema según la reivindicación 10, en el
que dicho medio para detectar la posición del extremo delantero y el
extremo trasero dentro de dicho tren de laminación y proveer una
señal de posición indicativa de eso comprende un detector de metal
caliente (54) que está colocado a distancias conocidas en dirección
corriente arriba de dichas primera y segunda caja de
laminadores.
14. Un sistema según la reivindicación 10, en el
que dicho controlador comprende: medios para aplicar selectivamente
el nivel incrementado de tensión al extremo delantero y extremo
trasero del producto laminado mientras pasa entre dichas primera y
segunda caja de laminadores disminuyendo la velocidad de dicha
primera caja de laminadores.
15. Un sistema según la reivindicación 10, en el
que dicho controlador comprende: medios para aplicar selectivamente
el nivel incrementado de tensión al extremo delantero y extremo
trasero del producto laminado mientras pasa entre dichas primera y
segunda cajas de laminadores incrementando la velocidad de dicha
segunda caja de laminadores.
16. Un sistema según la reivindicación 10, en el
que dichas primera y segunda caja de laminadores están colocadas en
dirección ascendente al bloque de cajas de laminadores.
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