PT95906A - Cilindro para um dispositivo de vazamento continuo sobre um ou entre dois cilindros - Google Patents

Description

USILOR SACILOR, Société Anonyme "CILINDRO PARA UM DIPOSITIVO DE VAZAMENTO CONTINUO SOBRE UM OU ENTRE DOIS CILINDROS" A presente invenção refere-se ao vazamento contínuo de produtos metálicos finos, tais como chapas ou fitas, em es pecial de aço, sobre um ou entre dois cilindros e, mais particularmente à constituição destes cilindros.

Para as instalações de vazamento deste tipo, é conhecido a utilização de cilindros cuja superfície periférica exterior, sobre a qual o metal vazado é levado a solidificar, é refrigerada por uma circulação de fluido de arrefecimento no interior do cilindro. Correntemente, estes cilindros compreendem uma parte central, ou "núcleo".envolvida por uma vi-rola de material condutor térmico, tal como cobre. A circulação do fluido de refrigeração erh canais feitos ou na interface entre o núcleo e-a virola, ou na própria virola.

Um problema conhecido na utilização destes cilindros resulta da deformação da virola devida ao seu aquecimento por contacto com o metal em fusão. 0 metal constitutivo da virola é aquecido e por isso ela tende a dilatar-se radialmente e axialmente. A dilatação radial tende a aumentar o diâmetro do cilindro, o que, no caso do vazamento entre os cilindros, con

duz a uma redução do espaço entre os cilindros e portanto a uma redução da espessura do produto vazado. Além disso, esta dilatação radial não é forçosamento uniforme em toda a largu- -ra do cilindro, podendo portanto verificar-se variações de espessura segundo a largura do produto. A dilatação axial tende a aumentar a largura da viro-la na direcção axial do cilindro. Mas esta dilatção axial produz-se essencialmente ao nível da superfície exterior da viro-la, enquanto que, devido ao arrefecimento interno, não há pra-ticamente dilatação ao nível dos canais de refrigeração. Segue-se uma dilatação diferencial que conduz a uma curvatura da superfície exterior da virola, sendo o diâmetro desta maior na sua parte média axialmente do que o diâmetro nas extremidades, isto é, nos bordos da virola. Esta curvatura dos cilindros é redibitória, porque conduz à obtenção de um produto vazado de menor espessura na sua zona média do que nos bordos, o que é inadmissível para a laminagem ulterior deste produto.

Para compensar esta curvatura a quente, foi já proposto dar à superfície externa da virola uma forma côncava, a frio. Pode assim chegar a obter-se um produto cujas superfícies são planas, ou mesmo preferencialmente muito ligeiramente encurvadas, o que é desejável para a laminagem ulterior.

Porém, uma tal disposição pode ser insuficiente, sobretudo no caso de cilindros de grande largura. Seria com efeito necessário neste caso ter, a frio, uma concavidade importante da superfície exterior da virola, o que, no início do vaza- mento, conduziria a um afastamento demasiado importante dos cilindro na zona média, axialmente.

Para tentar resolver este problema, foi já proposto, no documento EP 98 968, manter rigidamente a virola no núcleo unicamente na zona média axialmente, e deixar os bordos da virola livres, não ligados ao núcleo do cilindro, e mantidos radialmente a uma certa distância deste, de modo a não impedir a dilatação deste na direcção axial, dilatação esta que provocaria inevitavelmente uma curvatura se os bordos da virola estivessem ligados rigidamente ao núcleo que, ele próprio, não se dilata.

Esta disposição permite pois limitar o aumento do diâmetro da virola na zona...média axialmente, bloqueando a sua dilatação radial. Não suprime no entanto a possibilidade de deformação de encurvamento devida à dilatação axial diferencial entre a superfície externa da virola e a zona das condutas de refrigeração, visto que os bordos da virola podem, em consequência da dilatação diferencial, aproximar-se do núcleo.

Além disso, uma tal disposição não pode convir no caso do vazamento entre cilindros onde os esforços exercidos radialmente na virola pelo produto vazado (esforços de laminagem) são muito importantes na proximidade das paredes de obturação do espaço de vazamento e, portanto, precisamente nos bordos da virola. Com efeito, devido no facto de a virola não ser apoiada nos seus bordos pelo núcleo, os referidos esforços podem deformar de maneira importante os bordos da virola, acentuando a sua curvatura. A presente invenção tem por objecto proporcionar um cilindro para o vazamento de produtos metálicos finos que per mite obter um produto vazado de características dimensionais satisfatórias para uma laminagem ulterior deste produto. Mais precisamente, tem por objecto resolver os diferentes problemas atrás referidos.

Tendo estes objectivos em vista, a presente invenção tem por objecto um cilindro para um dispositivo de vazamento contínuo de produtos finos sobre umou entre dois cilindros, que compreendem um núcleo e uma virola na qual são feitas con dutas para a circulação de um fluido de arrefecimento.

Segundo a presente invenção, este cilindro é caracte-rizado por a virola estar rigidamente ligada ao núcleo na sua parte média axialmente e sensivelmente em toda a periferia, por uma montagem que impede qualquer deslocamento radial e axial, nesta parte média da virola, em relação ao núcleo, e por a virola estar em contacto com o núcleo ao longo de toda a sua largura, e por ser mantida sobre este pelos seus bordos por meios de manutenção radial que permitem um deslocamento axial mas impedem um deslocamento radial dos referidos bordos da virola em relação ao núcleo.

De acordo com uma disposição preferida, a ensambladu-ra que liga a virola ao núcleo na sua parte média axialmente é uma ensambladura em cauda de andorinha ou em forma de corre d iça em "T".

De acordo com uma disposição particular da presente invenção, a virola é igualmente mantida em zonas intermédias axialmente entre a sua parte média axialmente e os seus bordos, por meios de manutenção que permitem um deslocamento axial mas evitam um deslocamento radial das referidas zonas intermédias de virola em relação ao núcleo.

Graças â presente invenção, a virola é assim mantida firmemente no núcleo, pelo menos na sua parte-média axialmente e nos seus bordos; fica assim impedido qualquer deslocamento radial desta parte em consequência da dilatação, mas os deslocamentos na direcção axial das zonas laterais da virola são permitidos, o que evita a curvatura da parede que seria : devida a um empenamento provocado por uma sujeição dos bordos da virola que impedisse a sua dilatação axial.

Segundo uma outra disposição particular, os referidos meios de manutenção dos bordos são constituídos por discos que compreendem uma ranhura circular de secção rectangular na qual penetra segundo a direcção axial uma nervura correspondente : dos bordos da virola, com uma folga axial e sem folga radial.

Segundo uma outra disposição ainda, mais particularmente vantajosa, o núcleo compreende uma ranhura periférica : de secção em cauda de andorinha , na qual é apertada uma nervura, de secção em cauda de andorinha correspondente, da parede interna da virola, wendo o núcleo para esse efeito constituído por uma parte central, ou cubo, cuja perfiferia forma um lado da referida ranhura em cauda de andorinha, e por um flange anular ajustado no cubo e cuja periferia forma o outro / 6 .«Ρ· lado da referida ranhura, sendo o cubo e o flange anular en-samblados por meios de aperto que actuam axialmente para assegurar o aperto da nervura da virola na ranhura do núcleo.

De acordo com uma disposição complementar, o referido flange anular tem igualmente uma ranhura circular de secção rectangular na qual penetra a nervura correspondente de um dos bordos da virola para assim assegurar a sua manutenção, sendo assegurado por um disco da mesma maneira a manutenção do outro bordo da virola. -

Esta disposição apresenta em especial a vantagem, como se compreenderá mais facilmente no seguimento, de permitir a utilização de virolas de larguras diferentes, mantendo o mesmo cubo, substituindo apenas a virola, o disco e o flange anular atrás referidos.

Outras características e vantagens aparecerão na descrição que vai seguir-se a título de exemplo, de um cilindro segundo a presente invenção, para uma instalação de vazamento contínuo entre cilindros de produtos finos de aço, tais como fitas de alguns mi 1ímetros de espessura e de várias dezenas de centímetros de largura.

Faz-se referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam: - A fig. 1, uma meia vista em corte axial de um cilindro segundo a presente invenção; - A fig. 2, uma meia vista em corte axial de um cilindro adaptado para vazar produtos mais largos;

- A fig. 3, uma vista parcial simplificada em corte axial de uma variante da presente invenção; e - A fig. 4, uma outra variante ainda, segundo a qual a ensambladura virola-núcleo é realizada por ranhuras escalonadas, ao contrário do que sucede nos exemplos anteriores. 0 cilindro representado em corte na fig. 1 compreende um cubo (1) ligado rigidamente, por exemplo por guarnição com um aro, num veio (2) de accionamento em rotação. As extremidades do veio (2) são previstas para se apoiar em chumaceiras da instalação de vazamento, e uma dessas extremidades está ligada a meios de accionamento em rotação, não representados. 0 cubo (1) leva de um lado um flange anular (3) e do outro um disco (4), formando estas três peças coaxiais e associadas por tirantes (5), representados nas figuras unicamente pelo seu eixo, o núcleo (6) do cilindro.

Uma virola (7), de material condutor térmico, tal como o cobre, envolve o núcleo do cilindro, ajustando-se simultaneamente ao cubo (1), ao flange (3) e ao disco (4).

No interior e na zona média axialmente, a virola compreende uma nervura (9) periférica de secção em cauda de ando- rinha. Esta nervura (9) é encaixada numa ranhura (10) de secção correspondente, um de cujos lados (10') (o lado direito da fig. 1) é maquinado no cubo (1), sendo o outro lado (10'1) formado por uma saliência (3') do flange anular (3). Por outras palavras, é o conjunto constituído depois da ensambladura do cubo (1) e do flange anular (3), e que forma o núcleo (6) do

cilindro, que determina a ranhura (10).

Compreender-se-á facilmente que esta disposição, que consiste em formar a ranhura (10) por ensambladura de duas peças que formam o núcleo, é necessária para permitir a colocação da virola no seu lugar. 0 facto de a secção da nervura (9) da virola e da ranhura correspondente ser em forma de cauda de andorinha apresenta além disso a vantagem de aplicar de maneira muito eficaz a virola no núcleo por simples aperto das diferentes partes do núcleo entre si. Além disso, as superfícies de apoio cónicas formadas pelas superfícies oblíquas da ranhup ra circular em cauda de andorinha asseguram um aperto enérgico da virola no núcleo, o que permite a transmissão de um binário elevado, sem risco de deslizamento entre a virola e o cubo. Esta ac-ção de aperto é ainda acentuada quando do aquecimento da virola devido ao arqueamento da virola que tende a produzir-se e que aumenta ainda a pressão de contacto nas superfícies cónicas da ensambladura. A virola é igualmente mantida pelos seus bordos por meio de ranhuras (13, 14) circulares, de secção rectangular realizadas respectivamente no flange anular (3) e no disco (4), e nas quais se encaixam, sem folga radial, nervuras (11, 12) que prolongam a virola na direcção axial. Prevê-se uma folga axial "j", a frio, entre respectivamente as referidas ranhuras (13) e (14) e as nervuras (11) e (12) de modo a permitir o deslocamento axial das nervuras nas ranhuras, que pode produzir-se por dilatação axial da virola quando do seu aquecimento. Por outro lado, a manutenção dos bordos da virola por este sistema de ranhuras e nervuras evita um deslocamento eventual dos bordos da virola do núcleo do cilindro, deslocamento que poderia ser provocado pela dilatação radial dos referidos bordos.

Para garantir o arrefecimento mais homogéneo possível da virola, a água de refrigeração é levada a circular segundo as setas da fig. 1, em sen tido oposto nas condutas (8) adjacentes. Para isso, o cilindro compreende condutas de entrada de água (20), ligadas a uma junta rotativa, não representada. Estas condutas (20) desembocam num canal de distribuição circular (21). A água que chega a este canal é dirigida, por um lado, para uma extremidade (71) da virola, por furos (22) abertos no disco (4), e furos (23) abertos na virola e que desembocam na metade do número total de condutas de refrigeração (8), alimentando alternadamente condutas alternadas. Por outra lado, a água do canal de distribuição (21) é dirigida para a outra extremidade (7") da virola por condutas axiais (24) aberta no cubo e furos (25) e (26) feitos respectivamente no flange anular (3) e na virola, de maneira semelhante aos furos (22) e (23), alimentando os furos (26) na virola a outra metade das condutas de refrigeração. A evacuação da água de arrefecimento é assegurada de maneira equivalente por furos (23'), (22') e (26') e (25'), das condutas (24'), um canal colector (21‘) e condutas de saída (20').

Para assegurar uma distribuição homogénea dos caudais de água, as diferentes condutas e furos estão distribuídos regularmente radialmente, podendo realizar-se gargantas circulares, tais como (27) e (28), nas quais desembocam os diferentes furos, tais como (25), ao nível das diferentes superfícies de contacto das diferentes peças constitutivas do núcleo.

As referidas gargantas permitem alem disso evitar um posicionamento periférico preciso, quando da associação das diferentes peças constitutivas do cilindro e em especial da virola no núcleo. -10-

Com a mesma finalidade de assegurar uma distribuição homogénea dos caudais de agua as diferentes condutas de refrigeração, de maneira prefen da previram-se meios que permitem ajustar a perda de carga no circuito de circulação directa da água [da direita para a esquerda, segundo a figura , nas condutas (8)] que compreendem furos (22), (23), (23') e (22'). Com efeito, este circuito e mais curto do que o circuito que conduz a agua a circular nas condutas de refrigeração no sentido inverso (da esquerda para a direita) e, por isso, as perdas de carga aí são menores. Os referidos meios permitem portanto igualizar a perda de carga nos dois circuitos referidos . Podem consistir,.por exemplo, em reduzir a secção mínima de passagem no circuito mais curto, ou na abertura dos furos (25) e (25'), ou em |n terpor no referido circuito peças providas de orifícios calibrados, ou qua^ quer outro meio equivalente. E claro que se pode também realizar a manutenção dos dois bordos da virola por discos, tais como (4), tendo então o flange anular por função o apoio da virola e o seu aperto por ensambladuraem cauda de andorinha, servindo o disco situado do lado deste flange unicamente para manter o bordo da virola correspondente. Por outras palavras, o flange anular (3) i neste caso substituído por duas peças, uma das quais e um disco idêntico ao (4) situado do outro lado da virola, sendo a união das diferentes peças constitutivas do núcleo feita como se indicou anteriormente por tirantes (5) . E claro que se podem também utilizar, dos dois lados, flanges tais como o flange (3); por outras palavras, a virola estã então em contacto directo com o cubo (1), unicamente na sua parte media, pela superfície que constitui o fundo da ranhura (10), em contacto com os flanges (3) de cada lado.

De preferência, a largura da ranhura em cauda de ando- 11- / rinha é pelo menos cerca de metade da largura da virola. Verificou-se, com efeito, que a largura da ranhura condiciona a de-formaçã da superfície externa da virola quando do vazamento.

Por exemplo, para uma virola de 865 mm de largura, cuja superfície exterior é, a frio, cilíndrica, de geratriz rectilínea, a variação máxima, a quente, do diâmetto exterior da virola na sua largura,é de 0,12 a 0,25 mm, se a largura da ranhura for de cerca de 300 mm, de 0,11 a 0,17 mm, se essa largura for de cerca de 350 mm e de 0,05 a 0,14 mm se essa largura for de cerca de 430 mm, ou seja metade da largura da virola.

Neste último caso, a geratriz da virola apresenta uma ligeira curvatura no seu meio e nas zonas axialmente intermédias entre os lados da nervura em cauda de andorinha e os bordos da virola, isto é, nos sítios onde não é apoiada no núcleo. Estas deformações a quente podem evidentemente ser compensadas por uma maquinagem complementar feita a frio, de modo a obter uma geratriz rectilínea, ou muito ligeiramente côncava, em regime estabelecido quando do vazamento. Estas deformações são nitidamente inferiores às da ordem do milímetro que podem ser observadas nos sistemas de ligação virola-núcleo da técnica anterior.

Para limitar ainda esta deformação, a ensambladura por de ser realizada de acordo com a representação simplificada da fig. 3. Neste caso, a virola (7) é mantida no núcleo (6) na sua parte média axialmente e nos bordos, como no exemplo anterior. Além disso, é mantida também em zonas axialmente inter- -12- médias entre a parte média e os bordos, por ranhuras (30).

Além disso, é ainda mantida em zonas intermédias axialmente entre a parte média e os bordos das ranhuras (30) e nerv vuras (31) correspondentes, semelhantes âs ranhuras e nervuras de apoio dos bordos, que impedem o movimento radial e, portanto, a curvatura, da virola na direcção destas ranhuras e nervuras, mas permitindo um deslocamento relativo axial, deixando-se uma folga axial, a frio, para esse efeito entre as ranhuras e as nervuras.

Uma outra vantagem da configuração de ensambladura das diferentes peças do cilindro descrita anteriormente com referência à fig. 1, tornar-se-à evidente observando a fig. 2, que representa um cilindro com uma virola mais larga. Este cilindro é constituído de maneira análoga ao que se descreveu anteriormente, sendo em particular o cubo (1) idêntico, tal como a ensambladura em cauda de andorinha. Só a largura da virola (7) é diferente, bem como o flange anular (3") e o disco (41), que estão adaptados à nova largura da virola .

Compreende-se faciitmente que o vazamento de produtos de larguras diferentes não necessita portanto senão da substituição destas três peças (virola, flange e disco), ficando o cubo (1) o mesmo, qualquer que seja a largura da virola. A fig. 4 representa esquematicamente uma outra variante da presente invenção. Neste caso, a ensambladura é invertida, isto é, o núcleo compreende na sua parte média axialmente -13- uma nervura (39) que é apertada numa ranhura correspondente (40) da virola. Do mesmo, modo o apòéo da virola nos seus bordos, e eventualmente nas zonas intermédias, é assegurado por sistemasde ranhuras e nervuras (41), impedindo a deformação radial da virola (7‘), ao mesmo tempo que permitem o seu deslocamento axial, relativamente ao núcleo (6') do cilindro. Para permitir a colocação da virola, esta pode ser constituída por duas partes simétricas em relação ao plano médio axialmente e unidas por tirantes (42).

Por sua vez o núcleo pode ser constituído por duas partes separadas ao nível do referido plano médio, prevendo-se meios para afastar estas duas partes uma da outra e assegurar assim o bloqueio da ensambladura em cauda de andorinha.

Qualquer que seja a variante, a superfície exterior da virola pode ser maquinada a frio segundo um perfil que tem em conta deformações a quente que podem subsistir , de modo a formar, no regime estabelecido de vazamento, uma superfície per-feitamene cilíndrica ou ligeiramente côncava para se obter um produto vazado cujas superfícies são planas ou têm uma figeira curvatura, desejável com vista à laminagem ulterior.

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES 1.- Cilindro para um dispositivo de vazamento contínuo, sobre um ou entre dois cilindros, de produtos metálicos pouco espessos, que compreendé um núcleo (6) e uma virola (7) na qual são realizadas condutas (8) para a circulação de um fluido de arrefecimento, caracterizado por a virola (7) estar ligada rigi damente ao núcleo (6) na sua parte média axialmente e substancialmente em toda a sua periferia por uma ensamblagem (9,10) que impede qualquer deslocamento axial e radial, nesta parte média, da virola em relação ao núcleo, e por a virola estar em contacto com o núcleo em toda a sua largura, e por ser mantida pelos seus bordos (7*,7”) sobre o mesmo, por meios de manutenção radial (11,12,13,14) que permitem um deslocamento axial mas impe- dem um deslocamento radial dos referidos bordos da virola em re lação ao núcleo.
2. 2. - Cilindro de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado por a virola ser igualmente mantida nas zonas axialmente intermédias entre a sua parte média axialmente e os seus bordos, por meios de manutenção radial (30,31) que permitem um deslocamento axial mas impedem um deslocamento radial das referidas zo nas intermédias da virola em. relação ao núcleo.
3. 3. - Cilindro de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado por os referidos meios de manutenção dos bordos serem constituídos por discos (4) que compreendem uma ranhura circular (14) de secção rectangular na qual penetra, segundo uma di-recção axial, uma nervura (12) correspondente dos bordos da virola com uma folga axial (j) e sem folga radial.
4. 4. - Cilindro de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado por a ensamblagem que liga a virola ao núcleo na sua par te média ser uma ensamblagem em cauda de andorinha ou em forma de ranhura em T.
5. 5. - Cilindro de acordo com a reivindicação 4, caracte-rizado por o núcleo (6) compreender uma ranhura (10) periférica com secção em cauda de andorinha, na qual é apertada uma nervu-

   ra (8), de secção em cauda de andorinha correspondente, da pare de interna da virola, sendo para esse efeito o núcleo constituí do por uma parte central ou cubo (1) cuja periferia forma um la do (10') da referida ranhura em cauda de andorinha, e por um flange anular (3) ajustado no cubo e cuja periferia (12) forma o outro lado (10") da referida ranhura, estando o cubo (1) e o flange anular (3) unidos por meios de aperto (5) que actuam axialmente para garantir o aperto, da nervura da virola na ranhu ra do núcleo.
6. 6. - Cilindro de acordo com a reivindicação 5, caracte-rizado por o referido flange anular (3) levar também uma ranhura circular (13) de secção rectangular na qual penetra a nervu ra (11) correspondente de um (7") dos bordos da virola para assegurar a sua manutenção, assegurando, um disco (4) da mesma maneira a manutenção do outro bordo (7‘) da virola.
7. 7. - Cilindro de acordo com uma qualquer das reivindica ções 4 a 6, caracterizado por a largura da. ranhura (10) em cauda de andorinha ser pelo menos aproximadamente igual a metade da largura da virola.
8. 8. - Cilindro de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a ensamblagem em cauda de andorinha da virola no nú- I cleo ser formada por uma nervura (39) do núcleo (61) apertada J 17- .y-numa ranhura (40), de secção correspondente, da virola (7').
9. 9. - Cilindro de acordo com uma qualquer das reivindica ções 1 a 8, caracterizado por a virola (7) compreender condutas (8) de arrefecimento paralelas ao eixo do cilindro, estando as extremidades destas condutas situadas junto de um mesmo bordo da virola alternadamente ligadas a uma entrada (20) e a uma saí da (201) de fluido de arrefecimento, de modo a assegurar uma circulação do referido fluido em sentidos opostos em duas condu tas adjacentes.
10. 10. - Cilindro de acordo com umà qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a superfície exterior da virola ser cõncáva em frio. Lisboa, 15 de Novembro de 1990 O Agsite Oficiai da Propriedade lndusírial