Control de temperatura de laminador.

Aparato para laminar una lámina o banda de metal que comprende:

un par de rodillos

(3) de trabajo dispuestos para recibir la banda (2) en una región de contacto entre los mismos;

una pluralidad de aplicadores (7) de fluido dispuestos para dirigir un fluido hacia una o más de una pluralidad de zonas sobre la superficie de al menos uno de los rodillos; y,

medios para calentar una o más de la pluralidad de zonas sobre la superficie del rodillo a través de uno o más dispositivos (8) de calentamiento; caracterizado porque: los aplicadores de fluido comprenden aplicadores de fluido criogénico; el fluido comprende fluido criogénico; la pluralidad de aplicadores (7) de fluido criogénico están dispuestos para dirigir el fluido criogénico hacia una o más de una pluralidad de zonas en la región (11) de arco de al menos uno de los rodillos (3); y el aparato comprende además al menos una barrera (12) dispuesta para impedir la entrada de fluido criogénico hacia la región (10) de cuña del rodillo y/o la banda.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2009/051590.

Solicitante: SIEMENS PLC.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: Faraday House Sir William Siemens Square Frimley Camberley GU16 8QD REINO UNIDO.

Inventor/es: OSBORNE,PAUL,RONALD, Smith,Peter Derrick, MCRAE,ALAN DOUGLAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL... > LAMINADO DE METALES (operaciones auxiliares en relación... > B21B3/00 (Laminado de materiales hechos a base de aleaciones especiales en la medida en que la naturaleza de la aleación exige o permite el empleo de métodos o de secuencias especiales (modificación de las propiedades metalúrgicas especiales de las aleaciones que no se refieren a la consolidación de la estructura, o a las propiedades mecánicas que resulten de ella C21D, C22F))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL... > LAMINADO DE METALES (operaciones auxiliares en relación... > Cilindros (formas de las superficies de trabajo exigidas... > B21B27/10 (exteriormente)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL... > LAMINADO DE METALES (operaciones auxiliares en relación... > Dispositivos de control o métodos especialmente... > B21B37/32 (mediante enfriamiento, calentamiento o lubrificación de los cilindros)

PDF original: ES-2524796_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Control de temperatura de laminador

La Invención se refiere al campo de los laminadores de láminas o bandas de aluminio y describe un nuevo procedimiento que mejorará el control de temperatura de los rodillos laminadores, con el fin de mejorar la planicidad de la banda y de proporcionar otros beneficios de seguridad y producción.

Un aparato y un método según los preámbulos según la reivindicación 1 y la reivindicación 16, respectivamente, se conocen por ejemplo del documento JP-A623812.

El proceso de laminación de aluminio requiere lubricación con el fin de obtener un acabado de superficie satisfactorio de la banda a reducciones superiores. Sin embargo, incluso con lubricación, el proceso de laminación genera una gran cantidad de calor, que debe disiparse para impedir el sobrecalentamiento del equipo y la descomposición del lubricante. Por tanto, se requiere el enfriamiento adicional de los rodillos. En la actualidad, esto sólo se ha logrado de dos formas:

Un pequeño número de laminadores que laminan láminas o bandas de aluminio en frío usan emulsiones a base de agua como refrigerante y lubricante de laminación. Esto parecería ser una solución ideal ya que el agua tiene una alta capacidad de enfriamiento, mientras que puede ajustarse el contenido en aceite para dar buenas propiedades de lubricación. Sin embargo, a menos que el agua se elimine completamente de la banda inmediatamente después de la laminación, se crean manchas sobre la superficie de la banda, estropeando su aspecto. En la práctica, ha sido muy difícil garantizar una banda completamente seca a menos que la temperatura de salida de la banda del laminador sea considerablemente mayor de 1°C. Esto limita la viabilidad de la laminación y por tanto sólo algunos laminadores especializados que laminan productos específicos usan este método.

La inmensa mayoría de los laminadores que laminan láminas o bandas de aluminio en frío usan queroseno como tanto lubricante como refrigerante de laminación. Se encontró que el queroseno tenía el mejor equilibrio entre las propiedades de enfriamiento y lubricación sin tener ningún problema de marcas en la banda. Sin embargo, el queroseno no es el mejor lubricante ni refrigerante y tiene asociados problemas importantes de seguridad contra

incendios, medioambientales y de salud.

Con el fin de proporcionar un enfriamiento eficaz con queroseno, pueden requerirse caudales de hasta varios cientos de litros por minuto. Tales volúmenes requieren sistemas de recirculación y filtración caros e inevitablemente provocarán la formación de neblina de aceite lo que requiere sistemas de limpieza y extracción de humos caros. Los inventores han mostrado que sólo para el fin de lubricación, pueden bastar caudales de menos de 1 litros/minuto.

En ambas soluciones anteriores, bancos de boquillas de pulverización aplican el fluido directamente a los rodillos con el fin de enfriarlos eficazmente, mientras que boquillas de pulverización adicionales controladas por separado dirigen el fluido sobre los rodillos más próximos a la superficie de contacto entre rodillos con el fin de lubricar el proceso de laminación.

También se conoce un uso adicional para los pulverizadores de enfriamiento. Uno de los principales retos en la laminación en frío de láminas y bandas de aluminio es garantizar que el producto es plano tras la laminación. Una mala planicidad se produce al reducirse el grosor de la banda en diferentes magnitudes por la anchura del laminador. Esto se produce por variaciones en el hueco entre los rodillos por el laminador. Variando el efecto de enfriamiento por la anchura del rodillo, es posible conferir diferentes grados de expansión térmica a diferentes partes del rodillo, proporcionando de ese modo un mecanismo para compensar las variaciones locales en el hueco entre rodillos.

Existen varias patentes (por ejemplo los documentos GB212198, EP41863) que ilustran la tecnología para variar la tasa de enfriamiento por la anchura del rodillo y, con el uso de un dispositivo de medición de planicidad en el lado de salida del laminador, controlar directamente la planicidad de la banda laminada.

El documento GB2156255 describe un procedimiento que emplea lubricación y enfriamiento separados (SLC). Se usan bancos de chorros de agua para enfriar los rodillos y efectuar el control de forma, mientras que se aplican bajas cantidades de aceite lubricante más adecuado directamente a la banda aguas arriba del laminador.

El efecto conocido en la industria del aluminio como "borde estrecho" es una de las principales causas de que la banda se rompa durante la laminación. El documento GB28719 describe el calentamiento de rodillos parcial usando los denominados "inductores de borde estrecho" (TEI) - Esta tecnología usa el efecto de inducción para calentar localmente los rodillos laminadores en la zona del borde de banda con el fin de impedir la sublaminación de los bordes de banda.

Esta tecnología se ha usado satisfactoriamente en varios laminadores, sin embargo, hay retos significativos con el uso de dispositivos de calentamiento eléctricos en un laminador que usa refrigerante de queroseno.

En su artículo "Thermal Shape Control in Coid Strip Rolling by Controlled Inductive Roll Heating", International Conference of Steel Rolling, Japón, 198, Sparthmann & Pawelsky, describen experimentos realizados usando una combinación de enfriamiento con agua y calentadores por inducción para efectuar cambios de planicidad durante la laminación de la banda de aluminio.

Los desarrollos adicionales en este campo hasta la actualidad se han limitado a mejoras en el control y resolución del efecto de enfriamiento del queroseno.

Mientras, en otros campos se ha realizado cierto trabajo en el uso de gases o líquidos criogénicos como refrigerante en procedimientos de laminación industriales. Se han publicado diversas patentes sobre este tema incluyendo los documentos DE315996, JP219631, W2/8783, US6874344.

Sin embargo, todo este trabajo anterior se ha concentrado en el enfriamiento del material procesado para efectos metalúrgicos y otros.

El documento US 27/175255 da a conocer un método y un aparato para la laminación en frío de una pieza en bruto de laminación metálica en el que se usan varias boquillas para aplicar diversas combinaciones de emulsión de lubricante o se aplican gas inerte, refrigerante y aceite de base a las zonas de cuña y arco de los rodillos superiores e inferiores, con fines de limpieza, enfriamiento, lubricación y conversión en inerte. Se alude al control de la planicidad de un cilindro de rodillo de trabajo térmico, sin embargo, se describe que se logra mediante el uso de una combinación de gas inerte y refrigerantes convenciones, lo que en el campo de la laminación del aluminio implica un alto caudal de queroseno con todos los problemas de equipo y seguridad asociados.

El documento JP6 23812 describe el control de forma de un laminador usando calentamiento por inducción o enfriamiento por aire en los rodillos de trabajo controlados por realimentación de un controlador de forma.

El documento DE 1 25 186 describe un método de laminación en frío en el que se mide la temperatura de superficie de uno de los rodillos y se controla un suministro de gas de enfriamiento al rodillo según la temperatura medida.

Según la Invención, un aparato de control de la temperatura de un rodillo durante la laminación de una lámina o banda de metal comprende las características expuestas en la reivindicación 1 adjunta al presente documento.

Según un segundo aspecto de la invención, un método para controlar la temperatura de un rodillo durante la laminación de una lámina o banda de metal comprende las características expuestas en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aparato para laminar una lámina o banda de metal que comprende:

un par de rodillos (3) de trabajo dispuestos para recibir la banda (2) en una región de contacto entre los mismos;

una pluralidad de aplicadores (7) de fluido dispuestos para dirigir un fluido hacia una o más de una pluralidad de zonas sobre la superficie de al menos uno de los rodillos; y,

medios para calentar una o más de la pluralidad de zonas sobre la superficie del rodillo a través de uno o más dispositivos (8) de calentamiento; caracterizado porque: los aplicadores de fluido comprenden aplicadores de fluido criogénico; el fluido comprende fluido criogénico; la pluralidad de aplicadores (7) de fluido criogénico están dispuestos para dirigir el fluido criogénico hacia una o más de una pluralidad de zonas en la región (11) de arco de al menos uno de los rodillos (3); y el aparato comprende además al menos una barrera (12) dispuesta para impedir la entrada de fluido criogénico hacia la región (1) de cuña del rodillo y/o la banda.

2. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo (9) de medición de planicidad dispuesto para proporcionar una señal indicativa de la planicidad de la banda (2) de metal una vez que sale del rodillo (3).

3. Aparato según la reivindicación 2, que comprende además medios para variar la aplicación de calor y/o fluido criogénico a la una o más zonas, en respuesta a dicha señal.

4. Aparato según la reivindicación 3, que comprende un procesador dispuesto para recibir datos desde el dispositivo (9) de medición de planicidad y para controlar los dispositivos (8) de calentamiento y/o los aplicadores (7) de fluido criogénico en respuesta a los datos, variando de ese modo la aplicación de calor y/o fluido criogénico a la una o más zonas.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el dispositivo (9) de medición de planicidad está dispuesto para medir el perfil del rodillo (3).

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el dispositivo (9) de medición de planicidad está dispuesto directamente para medir la planicidad de la banda (2) de metal.

7. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además un suministro de lubricante y medios para dirigir el lubricante hacia la banda (2), aguas arriba de los rodillos (3).

8. Aparato según la reivindicación 7, en el que el suministro de lubricante está dispuesto para dirigir lubricante a menos de 1 litros/minuto.

9. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en el que la barrera (12) comprende una barrera sólida.

1. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la barrera (12) comprende una cortina de gas.

11. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además: un compartimento (14) interno que encierra los rodillos (3);

un compartimento (22) externo que encierra el compartimento interno;

medios (18, 21) para mantener el compartimento interno a una presión positiva con respecto a la presión ambiental y

medios (23, 24) para mantener el compartimento externo a una presión negativa con respecto a la presión ambiental.

12. Aparato según la reivindicación 11, que comprende además medios (18) de inyección de gas seco.

13. Aparato según la reivindicación 12, que comprende además medios (23) de extracción de gas.

14. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el fluido criogénico comprende nitrógeno.

15. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el fluido criogénico comprende dióxido de

carbono.

16. Método de control de la forma de una lámina o banda (2) de metal durante la laminación, comprendiendo dicho método dirigir un fluido hacia una o más de una pluralidad de zonas sobre la superficie de uno o más rodillos a través de uno o más aplicadores (7) de fluido, estando la pluralidad de zonas uniformemente distribuida por la 5 anchura del rodillo y calentar una o más de la pluralidad de zonas sobre la superficie del rodillo a través de uno o más dispositivos (8) de calentamiento, controlando de ese modo el tamaño radial del rodillo por la anchura del rodillo; caracterizado porque: los aplicadores de fluido dirigen un fluido criogénico; el fluido criogénico se dirige hacia la región (11) de arco de al menos un rodillo, y el método se caracteriza además porque comprende la etapa de proporcionar una barrera (12) frente a la entrada de fluido criogénico en la región (1) de cuña y/o la banda (2).

17. Método según la reivindicación 16, que comprende además las etapas de:

disponer un dispositivo (9) de medición de planicidad para proporcionar una señal indicativa de la planicidad de la banda (2) de metal una vez que sale del rodillo (3);

recibir datos desde el dispositivo de medición de planicidad y

variar la aplicación de fluido criogénico y/o calor a la una o más zonas, en respuesta a dichos datos.

18. Método según la reivindicación 17, en el que la aplicación de fluido criogénico y/o calor a la una o más zonas

se varía manualmente por un operario humano, en respuesta a dichos datos.

19. Método según la reivindicación 17, en el que la aplicación de fluido criogénico y/o calor a la una o más zonas

se varía por un procesador, dispuestos para recibir datos desde el dispositivo (9) de medición de planicidad y

controlar el uno o más aplicadores (7) de fluido criogénico y/o el uno o más dispositivos (8) de calentamiento.

2. Método según las reivindicaciones 16 a 19, en el que el dispositivo (9) de medición de planicidad está

dispuesto para medir el perfil del rodillo (3).

21. Método según las reivindicaciones 16 a 19, en el que el dispositivo (9) de medición de planicidad está dispuesto directamente para medir la planicidad de la banda (2).

22. Método según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 21, que comprende además aplicar un lubricante a la 25 banda (2), aguas arriba del rodillo (3).

23. Método según la reivindicación 22, en el que el lubricante se aplica a una velocidad de menos de 1 litros/minuto.

24. Método según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 23, en el que la barrera (12) es una barrera sólida.

25. Método según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 23, en el que la barrera (12) es una cortina de gas.

26. Método según las reivindicaciones 16 a 25, que comprende además las etapas de:

encerrar los rodillos en un compartimento (14) interno;

encerrar el compartimento interno en un compartimento (22) externo;

mantener una presión positiva en el compartimento interno, con respecto a la presión ambiental; y,

mantener una presión negativa en el compartimento externo, con respecto la presión ambiental.

27. Método según la reivindicación 26, en el que la presión del compartimento (14) interno se controla mediante

medios (18) de inyección de gas seco y/o medios (23) de extracción de gas.

28. Método según la reivindicación 27, en el que la presión del compartimento (22) externo se controla mediante medios (23) de extracción de gas.

29. Método según las reivindicaciones 27 ó 28, en el que el control de dichas presiones de compartimento se 4 controla manualmente como un sistema de bucle abierto.

3. Método según las reivindicaciones 27 ó 28, en el que el control de dichas presiones de compartimento se controla automáticamente usando medios de detección de presión junto con un sistema de control por ordenador.

31. Método según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 3, en el que el fluido criogénico dirigido hacia una o más de una pluralidad de zonas sobre la superficie de uno o más rodillos (3) comprende nitrógeno.

32. Método según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 3, en el que el fluido criogénico dirigido hacia una o

más de una pluralidad de zonas sobre la superficie de uno o más rodillos (3) comprende dióxido de carbono.