IT8922421A1 - Laminatoio riduttore a stiramento per tubi. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo :

"Laminatoio riduttore a stiramento per tubi.

RIASSUNTO

Questo laminatoio comprende una pluralit? di gabbie di laminazione disposte una a fianco dell'altra tra una gabbia di ingresso ed una gabbia di uscita.

Un primo gruppo di gabbie adiacenti fra loro ? prossimo alla gabbia di ingresso ed un secondo gruppo di gabbie adiacenti fra loro ? prossimo alla gabbia di uscita. Il primo gruppo di gabbie ? azionato mediante un sistema di azionamento differenziale a due motori, il secondo gruppo di gabbie ? azionato mediante singoli motori indipendenti .

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un laminatoio riduttore a stiramento per tubi.

I laminatoi di questo tipo comprendono una pluralit? di gabbie di laminazione affiancate, i cui rulli di laminazione definiscono un percorso di laminazione. Lungo il percorso di laminazione, il tubo viene stirato per effetto delle diverse velocit? di rotazione dei rulli, via via crescenti dalla gabbia di ingresso fino alla gabbia di uscita.

Nel seguito, per semplicit? di esposizione, si parler? di velocit? delle gabbie, intendendo con ci? la velocit? dei rulli delle gabbie.

Nei laminatoi suddetti, pertanto, ogni gabbia deve essere azionata ad una ben precisa velocit?, ovvero -come si dice normalmente - il laminatoio deve essere azionato secondo una "curva di velocit?", intendendo con questa espressione l'insieme delle velocit? delle varie gabbie (che visto in un diagramma avente in ascissa il numero d'ordine della gabbia ed in ordinata la velocit? di ciascuna gabbia ? costituito appunto da un insieme di punti disposti su una curva).

Per poter affrontare laminazioni diverse, nonch? per tenere sotto controllo qualsiasi laminazione, ? necessario che la curva di velocit? possa essere variata.

Per effettuare la variazione della velocit? delle gabbie esistono diverse note possibilit?.

Quella concettualmente pi? semplice ? certamente quella in cui ogni gabbia ha un proprio singolo motore indipendente. In questo modo si ha la massima flessibilit? e regolabilit? della curva di velocit?. Considerato per? l'elevato numero di gabbie presente in laminatoi di questo tipo (anche 20 o 30 gabbie) il sistema ? di difficile gestione pratica a causa dell'elevato numero di gradi di libert?; ci? costringe all'impiego di computer molto complessi e di programmi estremamente sofisticati.

Per superare questi inconvenienti sono stati sviluppati i cosiddetti azionamenti a gruppi o azionamenti differenziali.

Un primo tipo di essi (vedasi il brevetto tedesco n. DAS-1054408) prevede un motore primario ed un motore ausiliario, collegati dinamicamente a tutte le gabbie mediante rispettive trasmissioni a differenziale; ogni gabbia ha una velocit? data dalla combinazione delle velocit? impartitegli dal motore primario e dal motore ausiliario, ciascuna opportunamente ridotta. Il motore primario impartisce una curva di velocit? di base, il motore ausiliario impartisce una curva di correzione alla curva di base.

Un secondo tipo di azionamento a gruppi (vedasi brevetto U.S.A. n. 4388819) prevede un motore primario e due motori ausiliari, collegati dinamicamente alle gabbie mediante rispettive trasmissioni a differenziale; il motore primario ? collegato a tutte le gabbie, mentre ogni motore ausiliario ? collegato ad un rispettivo gruppo di gabbie. Di conseguenza, il motore primario impartisce una curva di velocit? di base, i motori ausiliari impartiscono curve di correzione a tale curva di base, ciascuno per il suo gruppo di gabbie.

Un terzo tipo di azionamento a gruppi (vedasi brevetto U.S.A. n. 4768370) prevede la suddivisione delle gabbie in pi? gruppi di gabbie adiacenti; le gabbie di confine tra un gruppo e l'altro sono azionate direttamente da rispettivi motori, mentre le gabbie intermedie sono collegate a entrambe le gabbie di confine pi? vicine mediante rispettive trasmissioni a differenziale. Le gabbie intermedie pertanto hanno velocit? dipendenti da quelle delle gabbie di confine pi? vicine; variando la velocit? delle gabbie di confine variano di conseguenza le velocit? delle gabbie intermedie.

Gli azionamenti a gruppi appena descritti in modo sommario costituiscono un compromesso tra un azionamento a motori singoli ed un azionamento completamente rigido, in cui cio? i rapporti di velocit? tra ogni gabbia e l'unico motore siano costanti.

La flessibilit? di questi azionamenti a gruppi ? massima per il terzo tipo e minima per il primo tipo; viceversa la semplicit? costruttiva e la facilit? di gestione pratica ? massima per il primo tipo e minima per il terzo tipo. In generale, si pu? concludere che la scelta tra i vari tipi di azionamento possibile ? una tipica scelta di compromesso: privilegiando certe caratteristiche ? inevitabile dover rinunciare ad altre.

Il problema alla base della presente invenzione ? quello di realizzare un laminatoio riduttore a stiramento per tubi, il quale, uscendo dalla logica suddetta del compromesso, permetta di conseguire contemporaneamente i principali vantaggi dei vari sistemi noti.

Tale problema ? risolto, in accordo con l'invenzione, da un laminatoio riduttore a stiramento per tubi comprendente una pluralit? di gabbie di laminazione disposte una a fianco dell'altra tra una gabbia di ingresso ed una gabbia di uscita, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo gruppo di dette gabbie adiacenti fra loro, prossimo alla gabbia di ingresso, ed un secondo gruppo di dette gabbie adiacenti fra loro, prossimo alla gabbia di uscita, il primo gruppo di gabbie essendo azionato mediante un sistema di azionamento differenziale a due motori, il secondo gruppo di gabbie essendo azionato mediante singoli motori indipendenti.

Si ? infatti verificato che i vantaggi maggiori dell'azionamento individuale si conseguono nella seconda parte del laminatoio, dove ? realizzata la finitura del tubo. Infatti, un'ottima finitura, che limiti cio? entro tolleranze strettissime la poligonizzazione del tubo (fenomeno per cui la parete interna di un tubo circolare risulta in realt? poligonale), pu? essere ottenuta minimizzando l'ovalizzazione del tubo; ci? ? realizzabile solo attraverso un perfetto controllo della tensione del tubo tra gabbia e gabbia, ossia della differenza di velocit? tra le singole coppie di gabbie adiacenti. Tale controllo pu? essere ottenuto solo con un azionamento a motori individuali.

Inoltre, un azionamento a motori individuali nel secondo gruppo di gabbie permette di ottimizzare la curva di velocit? delle gabbie di finitura anche nel caso in cui queste non siano le ultime gabbie del laminatoio (utilizzo parziale del laminatoio).

D'altra parte, si ? verificato che la maggiore flessibilit? di un azionamento a motori individuali non ? indispensabile nella prima parte del laminatoio. Invece, nella prima parte del laminatoio ? particolarmente apprezzabile la semplicit? di gestione e regolazione.

In tale zona, infatti, deve essere realizzato il cosiddetto "crop end control" (controllo ispessimento delle estremit?), che ? una particolare variazione temporale della curva di velocit? nei transitori di riempimento e scarico del laminatoio.

Infatti, se le velocit? restassero costanti nel tempo, le zone di estremit? del tubo risulterebbero pi? spesse perch? meno stirate; infatti, nella fase di riempimento manca l'azione di tiro delle gabbie a valle, nella fase di scarico manca l'azione di tiro delle gabbie a monte. Questo fenomeno pu? essere compensato aumentando le differenze di velocit? (ossia rendendo pi? ripida la curva di velocit?) nei transitori.

Questa operazione ? particolarmente difficile da gestire, perch? sovrappone una regolazione temporale delle velocit? alla normale regolazione spaziale (tra gabbia e gabbia). E' risultato quindi estremamente vantaggioso disporre di un azionamento a gruppo nella prima parte del laminatoio, proprio per la sua maggiore facilit? di gestione.

Un altro elemento che facilita l'esecuzione del "crop end control" in gabbie ad azionamento differenziale o di gruppo ? la maggiore inerzia del sistema. Infatti, quando nel transitorio l'estremit? del tubo da laminare raggiunge una gabbia, si verifica un brusco aumento della coppia di laminazione di tale gabbia. Se la gabbia ? ad azionamento individuale, per evitare il rallentamento della gabbia occorre aumentare la potenza fornitagli dal motore, con evidente complicazione ulteriore della gestione del "crop end control". Se invece la gabbia fa parte di un gruppo ad azionamento differenziale, l'aumento della coppia di laminazione si scarica su tutto il gruppo e pu? essere compensato molto pi? facilmente.

Preferibilmente, il primo gruppo di gabbie comprende la gabbia di ingresso ed il secondo gruppo la gabbia di uscita.

Preferibilmente, il sistema di azionamento differenziale del primo gruppo di gabbie comprende un motore primario che impartisce una curva di velocit? di base a tutte le gabbie del primo gruppo ed un motore ausiliario che impartisce correzioni a tale curva a tutte le gabbie del primo gruppo, eventualmente con eccezione di una gabbia. In particolare, nel caso in cui dipenda solo dal motore primario la velocit? dell'ultima gabbia del primo gruppo risulta pi? facilmente gestibile la continuit? di azione tra le gabbie del primo gruppo e le successive.

Preferibilmente, tutte le gabbie del laminatoio sono comprese nel primo o nel secondo gruppo. Ci? permette di massimizzare la semplicit? di gestione del laminatoio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi d? un laminatoio secondo l'invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione di una sua esecuzione preferita, fatta con riferimento ai disegni allegati. In tali disegni:

la fig. 1 ? una vista schematica in pianta di un laminatoio secondo l'invenzione;

la fig. 2 ? uno schema cinematico degli azionamenti del laminatoio di fig. 1;

la fig. 3 ? un particolare a scala ingrandita dello schema di fig. 2;

la fig. 4 ? un diagramma delle velocit? del laminatoio di fig. 1;

la fig. 5 ? un diagramma analogo a quello di fig.

4, riferito al caso di utilizzo parziale del laminatoio.

Nelle figure, con 100 ? complessivamente indicato un laminatoio riduttore a stiramento per tubi, comprendente una pluralit? di gabbie di laminazione 102, disposte una a fianco all'altra. Ciascuna gabbia 102 ha rispettivi rulli di laminazione (non illustrati) comandati da una rispettiva allunga 103.

Le gabbie 102, in particolare, comprendono un totale di ventotto gabbie, da una gabbia di ingresso 102a (con allunga 103a) ad una gabbia di uscita 102b (con allunga 103b).

Delle ventotto gabbie 102, le prime tredici formano un primo gruppo, indicato complessivamente con 200, le successive un secondo gruppo, indicato complessivamente con 300. Le gabbie del primo gruppo 200 sono azionate mediante un sistema di azionamento differenziale mentre le gabbie del secondo gruppo 300 sono azionate mediante un sistema di azionamento a motori individuali indipendenti.

L'azionamento del primo gruppo 200 di gabbie comprende un motore primario 210 ed un motore secondario 211; il motore 210 ? collegato a tutte le allunghe 103 delle gabbie 102 del gruppo 200 mediante una trasmissione ad ingranaggi 220, il motore 211 ? collegato a tutte le allunghe 103 delle gabbie 102 del gruppo 200 - tranne all'allunga 103d dell'ultima gabbia 102d del primo gruppo stesso - mediante una trasmissione a ingranaggi 221. Su ogni allunga 103, tranne sull'allunga 103d, ? calettato un gruppo porta-satelliti 231 di un differenziale 230; i planetari .232 e 233 del differenziale 230 sono montati folli sull'allunga 103 e sono collegati cinematicamente alle trasmissioni 220 e 221 rispettivamente, in modo da ricevere il moto dai motori 210 e 211. L'allunga 103d ? invece calettata direttamente ad un ingranaggio della trasmissione 220, e riceve il moto dal solo motore 210.

L'azionamento del secondo gruppo di gabbie 300 comprende invece motori 310 indipendenti, ciascuno collegato ad una rispettiva allunga 103.

Il diagramma della fig. 4 permette di comprendere pi? facilmente il funzionam?nto del laminatoio 100. In tale diagramma, in ascissa figurano le gabbie di laminazione numerate progressivamente da 1 a 28, mentre in ordinata figura la velocit? di rotazione di ciascuna gabbia. Per le gabbie del secondo gruppo 300 (dalla numero 14 alla numero 28) la velocit? di rotazione pu? essere variata singolarmente, a seconda delle necessit?.

Per le gabbie del primo gruppo 200 (dalla gabbia n. 1 alla n. 13) sono indicate due diverse curve di velocit?, delle quali quella superiore (meno ripida) rappresenta il funzionamento a regime, mentre quella inferiore (pi? ripida) rappresenta il funzionamento all?inizio della laminazione o durante il transitorio di uscita del tubo dal laminatoio. Durante la fase di "crop end control", la curva di velocit? si sposta dalla curva pi? ripida alla curva meno ripida all'inizio della laminazione, e da quella meno ripida a quella pi? ripida nella fase di uscita del tubo dal laminatoio. Si noti che le velocit? delle gabbie di questo primo gruppo 200 non possono essere variate indipendentemente, ma solo tutte insieme. Ne deriva che, variando la velocit? di rotazione del motore ausiliario 211, la curva non pu? essere modificata ma soltanto spostata verso l'alto o verso il basso, facendo perno attorno alla velocit? della gabbia che ? azionata solo dal motore primario 210. Nel caso illustrato, tale gabbia (detta gabbia di perno del gruppo) ? la n. 13 e la sua velocit? ? rappresentata dal punto A; come si ? detto, tuttavia, la gabbia di perno potrebhe essere la n. 1 od una qualsiasi tra la n. le la n. 13, a seconda delle scelte di progetto.

Per talune laminazioni, potr? essere conveniente utilizzare solo una parte delle gabbie 102 del laminatoio 100, ad esempio le prime diciotto o ventiquattro gabbie (vedasi la fig. 5). In questo caso, grazie al fatto che il secondo gruppo 300 ? azionato a motori 310 indipendenti, le gabbie 102 non utilizzate potranno essere lasciate ferme mentre la curva di velocit? delle gabbie 102 utilizzate potr? essere regolata di conseguenza.

Claims (1)

1. 5. Laminatoio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il sistema di azionamento differenziale del primo gruppo di gabbie comprende un motore primario che impartisce una curva di velocit? di base a tutte le gabbie del primo gruppo ed un motore ausiliario che impartisce correzioni a tale curva a tutte le gabbie del primo gruppo eccetto la gabbia di ingresso.

   6. Laminatoio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il sistema di azionamento differenziale del primo gruppo di gabbie comprende un motore primario che impartisce una curva di velocit? di base a tutte le gabbie del primo gruppo ed un motore ausiliario che impartisce correzioni a tale curva a tutte le gabbie del primo gruppo eccetto l?ultima, lontana dalla gabbia di ingresso.

   8. Laminatoio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che tutte le gabbie del laminatoio sono comprese nel primo o nel secondo gruppo