Método y aparato para producir barras cortadas a medida en una planta de laminación de acero.

Un método para producir barras (23) de acero que son cortadas a medida en respuesta a un pedido de cliente,

comprendiendo dicho método los pasos de:

producir una longitud continua de barra (12) de acero desde un tren (11) de laminación,

cortar dicha longitud continua de barra (12) de acero en longitudes iguales a la longitud de la barra (23) del pedido de cliente al tiempo que se mantiene la producción de la longitud continua de barra (12) de acero producida por el tren (11) de laminación, y atar en haces barras (23) de la longitud del pedido de cliente para su descarga desde el tren (11) de laminación usando una de dos estaciones (24a, 24b) de atado en haces diseñadas para recibir y atar en haces barras (23) cortadas,

donde al menos una de dichas estaciones (24a) de atado en haces tiene una pluralidad de máquinas (27a, 28a, 29a) de atado en haces,

caracterizado por que la máquina (27a) de atado en haces más próxima al extremo de la estación (24a) de atado en haces por el cual se introducen las barras (23) de la longitud del pedido de cliente para su atado en haces permanece axialmente estacionaria con independencia de la longitud de las barras (23) del pedido de cliente, y al menos una de las otras máquinas (28a, 29a) de atado en haces de la estación (24a) de atado tiene el movimiento axial permitido.

Método y aparato para producir barras cortadas a medida en una planta de laminación de acero Campo de la invención La invención se refiere a métodos y aparatos para producir haces de barras de acero que son cortadas a medida y en concreto en una operación continua.

Más en concreto, la invención se refiere a producir dichos haces que son bajo pedido de un cliente y son de longitud específica.

Las barras de acero, tanto si son para refuerzo de hormigón como de aceros especiales, tienen todas un defecto fundamental en el modelo de negocio: todas son materias primas, aunque requieren una importante inversión de capital en el montaje de un tren de laminación de acero para su producción. Esta invención transformará la naturaleza de “materia prima” inherente del negocio en un negocio de “personalización en masa”, capturando más valores en el proceso. Esta invención permitirá que un tren de laminación produzca barras de acero Cortadas a Medida en línea y al mismo tiempo reducirá substancialmente las pérdidas en los extremos. La invención se puede incorporar en cualquier tren de laminación existente con una mínima inversión adicional.

Antecedentes Las barras de acero se suministran en “longitudes estándar” de 12 m, 15 m, ó 18 m y en “pesos de haz estándar” de generalmente haces de 2 toneladas para las barras del mismo tamaño. En el caso de barras para refuerzo de hormigón, dichas barras todavía se tienen que cortar a longitudes menores de acuerdo con el diseño de la estructura del edificio para una columna, una viga o una losa de suelo específica. Estas cortas longitudes específicas generalmente no están diseñadas para ser múltiplos de cualesquiera longitudes estándar y por lo tanto producirán pérdidas en los extremos cuando se corten. Dicha operación de corte a medida se realiza normalmente en un taller

de “Corte y Doblado”, en la zona de construcción o fuera de ella. En una operación de “Corte y Doblado”, es típico esperar una pérdida del 5% en los extremos de las barras de acero, incluso con los mejores programas de optimización asistida por ordenador. Este 5% es muy importante en el proyecto del edificio, especialmente con los altos precios actuales de las barras de acero.

Las longitudes estándar de 12 m, 15 m y 18 m se eligen para hacer un uso máximo del tamaño de los compartimentos de carga de barcos y camiones, mientras que el peso del haz estándar también sirve para optimizar la capacidad del aparato de elevación de los barcos y camiones.

Existe una tecnología llamada “Soldadura Flash” de lingotes calientes en la cual el extremo trasero de un lingote se suelda al extremo delantero del siguiente lingote, en línea según van saliendo del horno de recalentamiento. Dicha operación permitirá la laminación de barras de manera continua sin fin; esto es similar a la “colada secuencial” en una máquina de colada continua. El objetivo principal de este proceso de laminación sin fin es minimizar los despuntes de cabeza y cola en el tren de laminación y las pérdidas a corto plazo en el lecho de enfriamiento. Empleando este proceso de soldadura flash junto con la muy alta precisión de la cizalla volante moderna situada antes del lecho de enfriamiento, se puede conseguir de forma sistemática una precisión de +50/-00 mm para barras de 120 m de largo en el lecho de enfriamiento. Esto es aproximadamente un 0, 05% de pérdidas en los extremos frente a una media industrial del 2, 5%.

El proceso de soldadura flash produce alta temperatura en cada una de las juntas de soldadura flash del lingote. Debido a la dependencia con la temperatura de las características estiramiento/ensanchamiento, las juntas, al estar a una temperatura mayor que el resto del lingote, tendrán más alargamiento que ensanchamiento, produciendo “estricción” - área de sección transversal menor que el área nominal - en el producto terminado. Esto significa que el área de la junta puede disminuir por debajo del área mínima especificada por la Steel Standard. La Patente U.S. Nº

6.929.167 B2 de Pong et al. explica un método que eliminará dicho efecto de estricción. En el funcionamiento real, se instalaron medidores en la línea de laminación para monitorizar la dimensión de las barras de acero y los resultados muestran que este método es capaz de mantener una sección transversal uniforme en toda la longitud de la barra incluyendo las juntas unidas por soldadura flash.

Con el uso de soldadura flash y sección transversal uniforme en las juntas soldadas, los trenes de laminación producen barras de acero “Cortadas a Medida en Línea” sin pérdida de acero. Las barras son laminadas generalmente a partir de un lingote cuadrado de 150 mm (6 pulgadas) de 12 metros (40 pies) de longitud. Estos lingotes se laminarán hasta formar barras de acero terminadas de diferentes diámetros desde 50 mm (2 pulgadas) hasta 10 mm ([3/8] de pulgada) . Debido a que el peso inicial del lingote es finito, producirá diferentes longitudes terminadas de las barras de acero de cada diámetro. Las longitudes totales de las barras de acero procedentes de cada pieza de lingote no serán múltiplos exactos de la longitud normal de la barra terminada de 12 m (40 pies) y se tendrán pérdidas en los extremos. Estas suelen ser del 2, 5%. Con laminación sin fin como se ha descrito anteriormente, el lingote se suelda extremo con extremo para conformar una pieza infinita continua y no habrá pérdidas en los extremos.

En las normas BS4449 ó ASTM 615 de especificaciones de barra de acero, se permite una tolerancia de tamaño, siempre que no ponga en compromiso la resistencia de la barra de acero. Típicamente, en la norma BS4449 (2005) dicha tolerancia de tamaño permisible es de más o menos 4, 5%. El objetivo es intentar llegar a menos 3%, es decir, una barra más ligera, pero sin afectar a la resistencia de la barra en el diámetro nominal. Con laminación de un único lingote, el menos 3% del diámetro de barra terminada producirá una pieza final el mismo 3% más larga. Esto se desperdiciará. Con la laminación sin fin resultado de soldar los lingotes, la pieza final más larga se introducirá en la siguiente pieza entrante y formará parte de ella y por lo tanto este menos 3% se recupera completamente como acero utilizable y no es desperdicio.

Por razones de transporte en barco o en camión, dichas barras de acero terminadas se suelen cortar a longitudes de 12 m (40 pies) , 15 m (50 pies) , ó 18 m (60 pies) . Debido a las diferentes longitudes de las columnas, vigas o losas, el requisito real de longitud en la zona de construcción nunca es exactamente 12 m, 15 m ó 18 m. Estas barras se tienen que cortar en una operación independiente. Una pérdida en los extremos típica del corte de barra a longitudes específicas es del 5%.

A partir de la Patente US 2011-036137 A se conoce un ejemplo de un proceso de producción de barra de acero cortada a medida y de un aparato para ello. Este documento describe un proceso de cortar una longitud de barra de acero laminada de forma continua en segmentos sucesivos, representando cada uno de ellos un múltiplo de la longitud de la barra de un pedido de cliente, cortando entonces dichos segmentos primero en dos veces la longitud de la barra del pedido de cliente y cortándolos a continuación por la mitad en longitudes iguales a la longitud de la barra del pedido de cliente. A continuación las barras cortadas a medida se atan formando haces para su descarga desde el tren de laminación.

Resumen de la invención Un objeto de la invención es proporcionar un método y un aparato para producir haces de cualesquiera longitudes específicas arbitrarias de barras de acero en línea en una operación de laminación continua.

Un objeto adicional de la invención es permitir a dicho método y aparato producir de manera continua haces de longitudes cortas de barras de acero que normalmente requerirían interrupción de la operación continua.

Un objeto particular de la invención es proporcionar un método y un aparato que puedan producir piezas cortas cortadas a medida de acuerdo con un pedido de cliente, en línea, sin afectar a la velocidad de laminación.

Vista desde un aspecto, la presente invención proporciona un método de producir barras de acero que son cortadas a medida en respuesta a un pedido de cliente, comprendiendo dicho método los pasos de: producir una longitud continua de barra de acero desde un tren de laminación, cortar dicha longitud continua de barra de acero en longitudes iguales a la longitud de la barra del pedido de cliente al tiempo que se mantiene la producción de la longitud continua de barra de acero producida... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir barras (23) de acero que son cortadas a medida en respuesta a un pedido de cliente, comprendiendo dicho método los pasos de:

producir una longitud continua de barra (12) de acero desde un tren (11) de laminación,

cortar dicha longitud continua de barra (12) de acero en longitudes iguales a la longitud de la barra (23) del pedido de cliente al tiempo que se mantiene la producción de la longitud continua de barra (12) de acero producida por el tren (11) de laminación, y

atar en haces barras (23) de la longitud del pedido de cliente para su descarga desde el tren (11) de laminación usando una de dos estaciones (24a, 24b) de atado en haces diseñadas para recibir y atar en haces barras (23) cortadas,

donde al menos una de dichas estaciones (24a) de atado en haces tiene una pluralidad de máquinas (27a, 28a, 29a) de atado en haces,

caracterizado por que la máquina (27a) de atado en haces más próxima al extremo de la estación (24a) de atado en haces por el cual se introducen las barras (23) de la longitud del pedido de cliente para su atado en haces permanece axialmente estacionaria con independencia de la longitud de las barras (23) del pedido de cliente, y al menos una de las otras máquinas (28a, 29a) de atado en haces de la estación (24a) de atado tiene el movimiento axial permitido.

2. Un método como se reivindica en la reivindicación 1, que comprende además operar las dos estaciones (24a, 24b) de atado en haces de manera simultánea para atar en haces barras (23) de la longitud del pedido de cliente para su descarga desde el tren (11) de laminación.

3. Un método como se reivindica en la reivindicación 2, que comprende además mover la posición axial de la máquina o de cada una de las máquinas (28a, 28b, 29a, 29b) de atado en haces en respuesta a un cambio en una longitud de las barras (23) del pedido de cliente.

4. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual las barras (23) de la longitud del pedido de cliente son introducidas en las estaciones de atado en haces primera (24a) y segunda (24b) por respectivos medios de transporte primero (25a) y segundo (25b) , o son sacadas de las máquinas de atado en haces primera (24a) y segunda (24b) por respectivos medios de transporte primero (25a) y segundo (25b) , o ambos.

5. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el corte de dicha longitud continua de barra (12) de acero en longitudes iguales a la longitud de la barra (23) del pedido de cliente al tiempo que se mantiene la producción de la longitud continua de barra (12) de acero producida por el tren (11) de laminación comprende:

cortar dicha longitud continua de barra (23) de acero en segmentos (14) sucesivos, representando cada uno de ellos un múltiplo de la longitud de la barra (23) del pedido de cliente,

cortar dichos segmentos (14) en cizallas en frío (19, 20) en línea primero en dos veces la longitud de la barra (23) del pedido de cliente y a continuación por la mitad en longitudes iguales a la longitud de la barra (23) del pedido de cliente.

6. Un método como se reivindica en la reivindicación 5, en el cual barras (23) de longitud del pedido de cliente situadas en un primer lado de las citadas cizallas en frío (19, 20) en línea después del último corte son transportadas hasta una primera estación (24a) de atado en haces, y en el cual barras (23) de longitud del pedido de cliente situadas en un segundo lado de las citadas cizallas en frío (19, 20) en línea opuesto al primer lado después del último corte son transportadas hasta una segunda estación (24b) de atado.

7. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el atado en haces de barras (23) de la longitud del pedido de cliente para su descarga desde el tren (11) de laminación comprende usar una de más de dos estaciones (24a, 24b) de atado en haces diseñadas para recibir y atar en haces barras (23) cortadas.

8. Aparato para producir barras (23) de acero que son cortadas a medida en respuesta a un pedido de cliente, comprendiendo dicho aparato:

un tren (11) de laminación para producir una longitud continua de barra (12) de acero;

medios de corte acoplados a una CPU configurada para operar los medios de corte para producir barras (23) cortadas a la medida del pedido de cliente al mismo ritmo que la producción de la longitud de barra (12) producida de forma continua;, y

al menos dos estaciones (24a, 24b) de atado en haces diseñadas para recibir las barras (23) cortadas procedentes de las cizallas en frío (19, 20) para producir haces de las barras (23) de la longitud del pedido de cliente

en el cual al menos una de dichas estaciones (24a, 24b) de atado en haces tiene una pluralidad de máquinas (27a, 28a, 29a) de atado en haces,

caracterizado por que la máquina (27a) de atado en haces más próxima al extremo de la estación (24a) de atado en haces en la cual las barras (23) de la longitud del pedido de cliente son introducidas para su atado en haces es estacionaria con independencia de la longitud de las barras (23) del pedido de cliente y al menos una de las otras máquinas (28a, 29a) de atado en haces de la estación (24a) de atado en haces tiene el movimiento axial permitido.

9. Aparato como se reivindica en la reivindicación 8, en el cual la máquina o cada una de las máquinas (28a, 28b, 29a, 29b) de atado en haces está conectada a la CPU para ser movida en respuesta a un cambio en la longitud de la barra (23) del pedido de cliente.

10. Aparato como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8-9, que comprende además medios de transporte primeros (25a) y segundos (25b) diseñados para introducir las barras (23) de la longitud del pedido de cliente en las estaciones de atado en haces primera (24a) y segunda (24b) respectivamente, o medios de transporte primero (25a) y segundo (25b) diseñados para sacar las barras (23) de las máquinas de atado en haces primera (24a) y segunda (24b) respectivamente, o ambos.

11. Aparato como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8-10, que comprende más de dos estaciones de atado en haces diseñadas para recibir las barras (23) cortadas procedentes de las cizallas en frío (19, 20) para producir haces de las barras (23) de la longitud del pedido de cliente.

12. Aparato como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8-11, en el cual los medios de corte comprenden:

una cizalla volante (13) en un extremo de salida de dicho tren (11) de laminación;

la citada CPU conectada a dicha cizalla volante (13) para cortar la citada longitud continua de barra (23) de acero en longitudes (14) que representa cada una un múltiplo de la longitud de la barra (23) de acero del pedido de cliente;

dos cizallas en frío (19, 20) en línea en las cuales se introducen de manera continua dichas longitudes (14) ,

teniendo dichas cizallas en frío (19, 20) respectivos topes (21, 22) de medición ajustables,

estando dichas cizallas en frío (19, 20) y dichos topes (21, 22) de medición conectados a dicha CPU, la cual posiciona y opera dichas cizallas en frío (19, 20) de tal manera que una cizalla en frío (19) corta dichas longitudes (14) en piezas iguales a dos veces la longitud de la barra (23) del pedido de cliente y la otra cizalla en frío (20) corta las piezas cortadas por la mitad para producir barras (23) cortadas a la medida del pedido de cliente.

13. Aparato como se reivindica en la reivindicación 12, en el cual el aparato está configurado de tal manera que barras (23) de longitud del pedido de cliente situadas en un primer lado de las citadas cizallas en frío (19, 20) en línea después del último corte son transportadas hasta una primera estación (24a) de atado en haces, y en el cual barras (23) de longitud del pedido de cliente situadas en un segundo lado de las citadas cizallas en frío (19, 20) en línea opuesto al primer lado después del último corte son transportadas hasta una segunda estación (24b) de atado en haces.

PEDIDO DEL CLIENTE (longitud por pieza y número de piezas)

CIZALLAS VOLANTES

ATADORAS DE HACES 27a, CPU

27b, 28a, 28b, 29a, 29b BARRAS DE BARRIDO Y ARRASTRE

CIZALLAS 19 Y 20 EN FRÍO CILINDROS 33a, 33b, 34a, 34b HIDRÁULICOS DE LAS ATADORAS 28a, 28b Y 29a, 29b

MEDIDORES MÓVILES 21 Y 22

FIG. 2