ES2645756T3 - Método para la fabricación de perfiles huecos laminados en caliente con sección transversal rectangular y radios de cantos pequeños - Google Patents

Método para la fabricación de perfiles huecos laminados en caliente con sección transversal rectangular y radios de cantos pequeños Download PDF

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Abstract

Método para la fabricación de perfiles huecos laminados en caliente con sección transversal rectangular o cuadrada, en el que en primer lugar se genera un pre-tubo esencialmente redondo fabricado sin costura a través de laminación en caliente o fabricado en frío con un diámetro nominal exterior definido, a continuación se transforma, a temperatura de transformación, en un perfil hueco con la sección transversal requerida y los cantos visibles C1 y C2 de los perfiles huecos presentan un valor de <= 1 ,5 x t, caracterizado por que para una sección transversal predeterminada del perfil, el pre-tubo que debe insertarse en el bastidor de laminación de perfil presenta un diámetro incrementado, que se determina a partir de un grado de reducción a conseguir del pre-tubo y de las dimensiones del perfil hueco a alcanzar, en el que el grado de reducción a conseguir está en el intervalo de -2,0% a -13% y se calcula de acuerdo con la fórmula siguiente: Grado de reducción R [%] >= [(2 x (H + B)) - π x D] x 100 % / [2 x (H + B)], en el que para una longitud de los cantos visibles C1 y C2 de los perfiles huecos de <= 1,0 x t, el grado de reducción del pre-tubo es < -2,2 a -4 %, pero para una longitud de los cantos visibles C1 y C2 de los perfiles huecos de <= 0,6 x t, el grado de reducción del pre-tubo es < - 4,0 %, siendo H >= la altura del perfil hueco en mm B >= la anchura del perfil hueco en mm y D >= el diámetro del pre-tubo caliente antes del comienzo de la laminación en mm.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para la fabricacion de perfiles huecos laminados en caliente con seccion transversal rectangular y radios de cantos pequenos
La invencion se refiere a un metodo para la fabricacion de perfiles huecos laminados en caliente de acero de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 de la patente. En particular, en este caso se trata de perfiles huecos que se desvlan de la forma circular, como por ejemplo perfiles huecos fabricados en caliente segun EN 10210-2.
Los perfiles huecos laminados en caliente conocidos como perfiles MSH® se pueden fabricar tanto a partir de pre- tubos fabricados en frlo, soldados con costura longitudinal como tambien a partir de pre-tubos fabricados en caliente sin costura con seccion transversal inicial esencialmente redonda.
Durante el empleo de pre-tubos fabricados en frlo, soldados con costura longitudinal, se fabrica en primer lugar a partir de una banda de acero formada en un tubo ranurado, en general por medio de soldadura-HFI, un tubo redondo, que se lamina en caliente, despues del calentamiento a temperatura de transformacion en bastidores de laminacion de perfiles correspondientes, en un perfil hueco, como, por ejemplo, en el documento JP 8 238520 A.
En el caso de utilization de pre-tubos fabricados en caliente sin costura, estos son recalentados o bien al mismo calor o a temperatura de laminacion y a continuation se transforman con rodillos correspondientes en un perfil hueco con la seccion transversal rectangular o cuadrada requerida.
Los perfiles huecos fabricados de manera correspondiente se emplean, esencialmente como tubos de construction, ademas del campo de aplicacion clasico de la construccion de altura de acero, cada vez mas tambien en la fabricacion industrial, en la construccion de establecimientos deportivos, en la construccion de puentes y maquinas, en la fabricacion de maquinas de construccion, en la fabricacion de vehlculos especiales, vehlculos industriales y maquinas agricolas.
Los requerimientos crecientes de construcciones mas cuidadosas del medio ambiente y mas economicas han conducido al desarrollo de perfiles huecos laminados en caliente, que se caracterizan por un peso reducido con relation al momento de inercia superficial o bien el momento de resistencia requeridos o bien por una seccion transversal mayor con la misma dimension nominal (longitud de los cantos x espesor de pared nominal) y presentan, en comparacion con perfiles huecos, que se fabrican, por ejemplo, mediante mecanizacion en frlo a partir de chapa doblada, radios de los cantos o bien cantos visibles claramente mas pequenos.
Puesto que los radios de los cantos de los perfiles huecos son en la practica irregulares, en la EN 10210-2 no se indican los radios exteriores de redondeo, sino las longitudes de las zonas de redondeo, llamados a continuacion cantos visibles.
Las ventajas de los cantos visibles pequenos en perfiles huecos son, por una parte, un momento de inercia superficial mayor y una resistencia a la flexion y a la torsion mayor y, por otra parte, resulta en las conexiones en la zona de los cantos del perfil una juntura de soldadura mas pequena y, por lo tanto, una optica mas atractiva, lo que es muy importante en construcciones visibles.
Por lo demas, resulta una superficie de apoyo mas ancha para secciones transversales a conectar, con lo que se eleva la capacidad de soporte. Ademas, se puede introducir una fuerza al menos parcialmente linealmente en una pared perfilada que esta paralela a la fuerza, cuando el canto visible es menor que el espesor de pared, lo que es ventajoso para el dimensionado estatico.
Sin embargo, los perfiles huecos fabricados en caliente con una longitud maxima admisible de los cantos visibles segun EN 10210-2 de < 3,0 x t (t = espesor de pared) no son suficientes ya para todos los campos de aplicacion.
Aqul hay que mencionar de forma ejemplar el camplo de aplicacion de gruas de torre giratoria altas para trepar. En estas gruas, a traves de la insertion de elementos adicionales de la torre se eleva paso a paso la altura de la torre y con ello la altura de la grua y de los ganchos y de esta manera se adapta al avance de la obra.
Los elementos de torre estan compuestos por perfiles huecos cuadrados o rectagulares, en los que los perfiles de esquina de los elementos de la torre que se extienden verticales, los llamados “astiles de esquina“, se conectan entre si por medio de bulones dispuestos en el centro en el perfl hueco.
Para la ampliation de los elementos de la torre se emplea un bastidor de gula a lo largo de los perfiles de esquina de los elementos de la torre que se extienden verticales, en el que los rodillos de gula deben circular, por razones de espacio, debido a la conexion de los bulones, muy cerca del canto del perfil. En el caso de cantos visibles demasiado grandes, los rodillos de guia circularlan demasiado lejos en el centro del perfil hueco, de manera que los
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elementos individuales de la torre no podrlan conectarse ya por medio de los bulones.
Otros campos de aplicacion para perfiles huecos con cantos visibles mas pequenos son, por ejemplo, los cordones inferiores de las plumas de gruas de torre giratoria de carro de traslacion para obtener una superficie de apoyo mas ancha para los rodillos de carro de traslacion o, en general, en perfiles solicitados a flexion, por ejemplo para el sistema de soporte de la via de la grua de acero, conocido a partir del documento DE 10 2007 031 142, para altas solicitaciones y para el sistema de soporte de acero, conocido a partir del documento DE 10 2006 010 951, para construcciones de tejado.
El valor maximo admisible para perfiles huecos fabricados en caliente segun EN 10210-2 para la longitud de los cantos visibles C1 und C2 de < 3,0 x t es claramente demasiado alto para los campos de aplicacion mencionados anteriormente. Segun EN 10210-2 se aplica a tal fin, por lo tanto, en principio un valor de 1,5 x t como base de calculo.
Hasta ahora no se ha conseguido en la tecnica de laminacion reducir las longitudes de los cantos visibles en perfiles huecos de pre-tubos fabricados en frlo soldados o fabricados en caliente sin costura para que estos se puedan emplear economicamente para los campos de aplicacion descritos. Por lo tanto, se ha buscado siempre un compromiso entre la posibilidad de laminacion del perfil hueco, el desgaste de los rodillos y la longitud de los cantos visibles, pero no ha conducido hasta ahora al resultado deseado.
Por lo tanto, para estas aplicaciones se utilizan hasta ahora prioritariamente perfiles huecos soldados juntos a partir de dos brazos en forma de L, que presentan con < 1,0 x t unas longitudes muy pequenas de los cantos visibles y de esta manera estan claramente por debajo de la prevision de la norma para perfiles huecos fabricados en caliente.
Estos perfiles huecos soldados juntos a partir de perfiles individuales tienen, sin embargo, condicionados por la costura de soldadura, el inconveniente de propiedades inhomogeneas del material y un peligro de retraccion elevado debido a las tensiones propias de la costura de soldadura y son costosos de fabricar.
El problema de la invencion es, por lo tanto, indicar un metodo para la fabricacion de perfiles huecos laminados en caliente con seccion transversal rectangular o cuadrada a partir de pre-tubos soldados o fabricados sin costura, con el que se pueden realizar de una manera sencilla y economica en el transcurso de la fabricacion tecnica de laminacion de los perfiles huecos tambien longitudes de los cantos visibles con C1 o bien C2 < 1 ,5 x t.
Este cometido se soluciona de acuerdo con el preambulo en conexion con los rasgos caracterlsticos de la reivindicacion 1.
De acuerdo con las ensenanzas de la invencion, para la solucion de este problema se utiliza un metodo, en el que para una seccion transversal predeterminada del perfil, el pre-tubo que debe insertarse en el bastidor de laminacion de perfil presenta, con respecto al diametro nominal exterior emplean por norma hasta ahora, un diametro incrementado, que se determina a partir de un grado de reduccion a conseguir del pre-tubo y las dimensiones del perfil hueco a alcanzar, en el que el grado de reduccion a conseguir esta en el intervalo de -2,0% a -13% y se calcula de acuerdo con la formula siguiente:
Grado de reduccion R [%] = [(2 x (H + B)) - n x D] x 100 % / [2 x (H + B)]
En el marco de ensayos amplios se ha comprobado de manera sorprendente que con un calibre predeterminado de los rodillos, el empleo de un diametro del pre-tubo incrementado frente a un diametro estandar del pre-tubo, conduce a un relleno claramente mejorado del calibre en las zonas de los cantos, con la consecuencia de que se pueden realizar cantos visibles claramente menores.
A traves de la seleccion corrspondiente del grado de reduccion del pre-tubo o bien del diametro de pre-tubo se pueden realizar ahora no solo longitudes de los cantos visibles de < 1,5 x t, sino incluso tambien longitudes de los cantos visbles de < 1,0 x t o bien < 0,6 x t.
Como han mostrado los ensayos, sin embargo, en el caso de un diametro demasiado grande del pre-tubo, es decir, un grado de reduccion demasiado grande en comparacion con el diametro estandar del pre-tubo, se incrementa el peligro de aprisionamiento del cilindro, en el que el tubo a transformar accionado por los rodillos en el bastidor de laminacion no experimenta ya ningun avance antes de abandonar la zona de transformacion y permanece aprisionado en el bastidor de laminacion.
Ademas, por encima de un cierto diametro del pre-tubo existe el peligro de que entra material en el intersticio de los rodillos y de esta manera aparece una rebaba o cordon, que debe repasarse de manera costosa en el proceso siguiente.
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En el caso de un diametro demasiado reducido del pre-tubo en comparacion con el diametro estandar del pre-tubo, es decir, un grado de reduction demasiado reducido, el relleno del calibre en las zonas de los radios no es suficiente y no se genera un canto visible suficientemente pequeno.
El incremento de acuerdo con la invention del diametro del pre-tubo a traves del mantenimiento del grado de reduccion necesario esta sujeto, por lo tanto, a llmites relativamente estrechos, siendo el grado de reduccion de - 2,2% a -4,0% para longitudes de los cantos visibles de < 1,0 x t, pero de < -4,0% para longitudes de los cantos visibles de < 0,6 x t.
En un desarrollo venajoso de la invencion, estos valores se pueden conseguir incluso sin una modification en la calibration de los rodillos en comparacion con el empleo de un diametro estandar del pre-tubo.
La ventaja del metodo de acuerdo con la invencion reside en que, en comparacion con los perfiles huecos soldados juntos a partir de perfiles individuales, ahora se pueden emplear perfiles huecos laminados en caliente que se pueden fabricar muy economicos tambien para campos de aplicacion que no se podlan emplear all! debido a las longitudes demasiado grandes de los cantos visibles hasta ahora.
Los siguientes ejemplos ilustran el modo de actuation de la invencion.
Requerimiento del cliente: Ci o bien C2< 1,0 x t segun EN 10210-2
Ejemplo 1 :
Dimension requerida del perfil hueco (H x B x t )
Perlmetro del pre-tubo caliente (U):
Grado de reduccion alcanzado:
Longitud medida de los cantos visibles:
Factoir calculado: C1/t o bien C2/t:
Ejemplo 2:
Dimension requerida del perfil hueco (H x B x t): 220 x 220 x 16 mm
Perlmetro del pre-tubo caliente (U): 907,92 mm
Grado de reduccion alanzado: -3,08
Longitud medida de los cantos visibles C1 o bien C2: 14 mm
Facor calculado C1/t o bien C2/t: 14/16 = 0,9 (se cumple)
Ejemplo 3:
Dimension requerida del perfil hueco (H x B x t): 220 x 220 x 16 mm
Perlmetro del pre-tubo caliente (U): 927,43 mm
Grado de reduccion: -5,11%
Longitud medida de los cantos visibles C1 o bien C2: 9 mm
Factor calculado C1/t o bien C2/t: 9/16 = 0,6 (se cumple).
A continuation se describe en detalle un ejemplo de aplicacion para el empleo de un perfil hueco de acuerdo con la invencion con la ayuda de una representation en section.
En la figura unica se representa un fragmento de un elemento de torre de una grua de torre giratoria, en el que se emplean perfiles huecos fabricados de acuerdo con la invencion con cantos visibles pequenos como elemento de construction.
El perfil hueco 1 del elemento de torre esta configurado como perfil de esquina de elemento de torre "astil de esquina“ que se extiende vertical. Los cantos visibles del perfil hueco estan designados con C1 y C2.
La conexion con el elemento de torre a ampliar se realiza por medio de un bulon 2, insertado en el centro a traves del brazo opuesto del perfil hueco 1, que conecta los perfiles de esquina del elemento de la torre inferior con los del elemento de la torre colocado encima.
El perfil hueco 1 esta provisto en la zona de la union del bulon con pestanas de refuerzo 4, 4' y el bulon 2 esta asegurado contra aflojamiento por medio de pasadores de aletas 3, 3'.
Para la ampliation de los elementos de torre se utiliza un bastidor de gula 5 a lo largo de los perfiles de esquina del elemento de torre que se extienden verticales, en el que unos rodillos de guia 6, 6' deben circular muy cerca del
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220 x 220 x 16 mm 889,07 mm -1 ,02
C1 o bien C2: 21 mm 21/16 = 1 ,3 (no se cumple)
canto del perfil, por razones de espacio, debido a la conexion de los bulones. Esto se puede realizar sin problemas ahora con el perfil hueco laminado en caliente fabricado de acuerdo con la invencion, debido a la longitud muy pequena de los cantos visibles.
5 Lista de signos de referenda
N°
Designacion
1
Perfil hueco
2
Bulon
3, 3'
Pasadores de aletas
4, 4'
Pestanas de refuerzo
5
Bastidor de gula
6, 6'
Rodillos de gula
H, B
Longitudes de los cantos del perfil hueco (altura, anchura) en mm
D
Diametro del pre-tubo caliente antes del comienzo de la laminacion en mm
U
Perpimetro del pre-tubo calientes antes del comienzo de la mainacion en mm
t
Espesor de la pared en mm
O O K>
Longitudes de los cantos visibles en mm

Claims (2)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Metodo para la fabricacion de perfiles huecos laminados en caliente con seccion transversal rectangular o cuadrada, en el que en primer lugar se genera un pre-tubo esencialmente redondo fabricado sin costura a traves de laminacion en caliente o fabricado en frlo con un diametro nominal exterior definido, a continuacion se transforma, a temperatura de transformacion, en un perfil hueco con la seccion transversal requerida y los cantos visibles Ci y C2 de los perfiles huecos presentan un valor de < 1 ,5 x t,
    caracterizado por que
    para una seccion transversal predeterminada del perfil, el pre-tubo que debe insertarse en el bastidor de laminacion de perfil presenta un diametro incrementado, que se determina a partir de un grado de reduccion a conseguir del pre-tubo y de las dimensiones del perfil hueco a alcanzar, en el que el grado de reduccion a conseguir esta en el intervalo de -2,0% a -13% y se calcula de acuerdo con la formula siguiente:
    Grado de reduccion R [%] = [(2 x (H + B)) - n x D] x 100 % / [2 x (H + B)],
    en el que para una longitud de los cantos visibles C1 y C2 de los perfiles huecos de < 1,0 x t, el grado de reduccion del pre-tubo es < -2,2 a -4 %, pero para una longitud de los cantos visibles C1 y C2 de los perfiles huecos de < 0,6 x t, el grado de reduccion del pre-tubo es < - 4,0 %, siendo
    H = la altura del perfil hueco en mm B = la anchura del perfil hueco en mm y
    D = el diametro del pre-tubo caliente antes del comienzo de la laminacion en mm.
  2. 2. - Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la transformacion en un perfil hueco se realiza manteniendo la calibracion de los rodillos de laminacion para el empleo de un pre-tubo con un diametro estandar del pre-tubo.
ES10752278.1T 2009-08-28 2010-08-12 Método para la fabricación de perfiles huecos laminados en caliente con sección transversal rectangular y radios de cantos pequeños Active ES2645756T3 (es)

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