Sistema amortiguador de vibraciones para un tren de laminación con primer y segundo elementos hidráulicos pasivos.

Un sistema amortiguador de vibraciones de un tren de laminación que comprende al menos una caja de laminación que tiene rodillos (1,

1') y un sistema de ajuste de flexión (3, 3', 17, 18, 21, 21' y 22, 22'; 23, 23', 24, 24') de los rodillos (1, 1'), comprendiendo el sistema amortiguador de vibraciones:

- actuadores hidráulicos (21, 21'; 22, 22'; 23, 23'; 24, 24') para actuar sobre dichos rodillos (1, 1') para ajustar la posición recíproca entre los rodillos (1, 1'),

- circuitos hidráulicos (18, 19) para la alimentación de dichos actuadores hidráulicos (21, 21', 22, 22'; 23, 23', 24, 24'),

- medios de amortiguación hidráulica ((25, 31, 32), (27, 28, 45, 46, 42), (29, 30, 56, 58, 59, 70)) de una fuerza Fv conectados a dichos circuitos hidráulicos (18 , 19) para accionar un amortiguador por medio de dichos actuadores hidráulicos (21, 21'; 22, 22'; 23, 23'; 24, 24'),

caracterizado por que

dichos medios de amortiguación hidráulica ((25, 31, 32), (27, 28, 45, 46, 42), (29, 30, 56, 58, 59, 70)) comprenden:

- un primer elemento hidráulico pasivo (25B, 45B, 59) que comprende una parte móvil respectiva, conectada entre dichos circuitos de alimentación hidráulica (18, 19),

- Un segundo elemento hidráulico pasivo (25C, 45C, 69) que comprende una parte móvil respectiva, conectado entre dichos circuitos de alimentación hidráulica (18, 19) en forma opuesta con respecto a dicho primer elemento hidráulico pasivo (25B, 45B, 59),

- un primer elemento elástico (32, 42, 70) que conecta dichas partes móviles respectivas de dichos primer y segundo elementos hidráulicos pasivos ((24C, 25B), (45A, 45B), (59, 69)) entre sí,

- al menos un dispositivo de amortiguación electrodinámico (25A, 45A, 58) conectado rígidamente a una de dichas partes móviles de dicho primer (25B, 45B, 59) o segundo elemento hidráulico pasivo (25C, 25B, 69).

Sistema amortiguador de vibraciones para un tren de laminación con primer y segundo elementos hidráulicos pasivos [0001] La presente invención se refiere a un sistema amortiguador de vibraciones para un tren de laminación de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, el documento US3 689 907 A) .

Técnica anterior

En la laminación en frío de bandas, se utilizan jaulas de laminación que comprenden al menos un par de cilindros de laminación denominados 1 y 1â? que están en contacto directo con la cinta durante la laminación; véase la Figura 10a en la nota técnica. Uno de los dos rodillos está verticalmente por encima del otro.

Esta disposición está limitada en términos de las fuerzas que se pueden aplicar para la deformación elástica de dichos cilindros. Para resolver este problema, se utilizan jaulas que comprenden más rodillos o cilindros, al menos dos de los cuales son rodillos, y dos de los cuales son rodillos o cilindros de soporte que se oponen a la deformación elástica de los rodillos que están destinados a estar en contacto directo con el material que se desea laminar.

Otras disposiciones son conocidas en la técnica anterior, en las que dos cilindros se utilizan para la laminación, con dos cilindros intermedios y dos cilindros de soporte.

Además, disposiciones con más rodillos se conocen también. 25 [0006] Cada jaula rodante está equipada con diversos actuadores hidráulicos, incluyendo:

â dos cilindros hidráulicos colocados, por ejemplo, en la parte superior de la jaula o por debajo de la jaula, y que actúan sobre los adaptadores de soporte para controlar la distancia entre los rodillos y, por consiguiente, 30 controlar el espesor de la cinta que está siendo laminada;

â cuatro o más cilindros de flexión hidráulicos para cada elemento de montaje de los rodillos, que definen un denominado sistema de control de flexión que, al actuar sobre los elementos de montaje de rodillos, modifica su deformación elástica para permitir el control de la planeidad de la cinta que está siendo laminada. La fuerza de laminación se aplica sobre los cuellos de los cilindros de soporte para controlar el espesor de la cinta que está

siendo laminada, mientras que se aplican fuerzas adicionales, a través del sistema de control de flexión, a los elementos de montaje de rodillos con el fin de controlar la planeidad de la cinta que está siendo laminada.

Los sistemas de flexión adicionales se conocen con los siguientes nombres:

â "Mae West" con cilindros de flexión positivos hidráulicos insertados en bloques de soporte, con cilindros de flexión negativos instalados en los elementos de montaje de los soportes; â Bloque E, con cilindros de flexión positivos y cilindros de flexión negativos insertados en el mismo bloque; â Cilindros de bloque C adaptados para la realización tanto de flexión positiva como negativa.

El sistema de flexión se controla mediante servoválvulas que controlan la presión en las cámaras de los cilindros de flexión hidráulicos con el fin de lograr la cantidad de deformación elástica deseada de los rodillos.

Las servoválvulas que controlan la flexión de los cilindros tienen tiempos de respuesta del orden de 50 a 200 ms con frecuencias de corte por debajo de 50 Hz.

En la laminación en frío, los sistemas de refrigeración y de lubricación se utilizan con el fin de eliminar el calor generado durante la laminación en frío, mientras que lubrican al mismo tiempo el espacio de laminación evitando el contacto directo entre la cinta y el rodillo.

Tales sistemas de enfriamiento y de lubricación pueden utilizar emulsiones de aceite y agua o, como alternativa, aceite puro; la elección del producto y del tipo de sistema de refrigeración y de lubricación depende de las características del producto que se desea laminar y de la calidad/acabado superficial de la cinta que se desea obtener.

La velocidad de laminación define la capacidad de cada tren de laminación individual; todos los trenes de laminación intentan generalmente realizar la laminación durante el mayor tiempo posible a velocidades cercanas a las velocidades máximas alcanzables por el sistema de propulsión y permitidas por la potencia instalada en el sistema.

Durante la laminación, se pueden generar fuerzas que, bajo ciertas condiciones, pueden desencadenar

resonancias, principalmente en la dirección de disposición vertical de los rodillos. Estas fuerzas se pueden generar por los siguientes efectos:

â La cinta en sí, debido a sus variaciones intrínsecas de espesor o dureza; 5 â Variaciones en la fricción del espacio de rodillo, especialmente cuando se alcanza la máxima velocidad, con el riesgo de rotura temporal uniforme de la película de lubricación; â Defectos inducidos en los rodillos durante las operaciones de ajuste; â Condiciones inadecuadas de la mecánica de la jaula, tal como el desgaste, juegan entre los diversos componentes y rodamientos antifricción dañados. 10 â La laminación simultánea de material duro acompañado por una marcada reducción en el espesor y una alta velocidad de laminación.

Las jaulas de laminación, al igual que todos los componentes mecánicos, tienen sus propias frecuencias de resonancia. Si dichas fuerzas tienen frecuencias cercanas o coincidentes con dichas frecuencias de resonancia 15 propias, se pueden inducir fenómenos de vibración.

Tales fenómenos se manifiestan en un movimiento de los rodillos, en la dirección transversal a la dirección de laminación, es decir, que se producen en la dirección vertical y pueden alcanzar amplitudes incontrolables que no son adecuadas para el proceso de laminación.

Estos fenómenos se denominan vibración irregular y pueden crear defectos superficiales tales como marcas claras/oscuras en la cinta o variaciones en el espesor que conducen al rechazo de la cinta laminada, por lo que los defectos dependen del modo de vibración de la jaula.

Por lo general, a fin de evitar defectos o rotura en la cinta que está siendo laminada, que pueden causar daño en la jaula de laminación, la persona que controla el proceso de laminación, cuando observa un fenómeno de vibración irregular, reduce la velocidad de laminación o aplica los procedimientos para la amortiguación de este fenómeno.

En la técnica anterior, se conocen dos tipos principales de vibración irregular, que se denominan tercera y quinta octavas.

La resonancia de la tercera octava se produce a frecuencias entre 100 y 200 hertz, mientras que la resonancia de la quinta octava se produce a frecuencias entre 500 y 700 hertz.

Tales fenómenos se caracterizan por diferentes modos de vibración: una resonancia de la tercera octava induce un primer modo de vibración en el que un rodillo y su soporte asociado se mueven al unísono, mientras que los cilindros superior e inferior vibran en oposición de fase entre sí; una resonancia de la quinta octava induce un segundo modo de vibración, en el que los rodillos vibran mientras que los cilindros de soporte son estacionarios.

Cuando se producen estos fenómenos de resonancia durante la laminación, la velocidad de laminación puede ser reducida de un 20 a un 50% de la velocidad de diseño del tren de laminación.

Por lo tanto, la vibración irregular es un problema significativo para el funcionamiento de los trenes de 45 laminación, porque además de causar el rechazo del producto, reduce significativamente la capacidad de producción.

En vista de la importancia del problema, el fenómeno de la vibración irregular en la laminación ha sido objeto de intenso estudio y experimentación.

A través de la aplicación de sensores o velocímetros de vibración, convenientemente montados en jaulas de laminación, es posible detectar y señalar la aparición de un fenómeno de resonancia con el fin de adelantar la desaceleración del tren de laminación en la medida de lo posible.

Tales sistemas se utilizan actualmente en un modo totalmente automático y permiten un seguimiento constante y continuo del nivel de vibración del tren de laminación, lo que es también de beneficioso para los planes de mantenimiento preventivo del laminador.

Tales sistemas permiten la minimización de los rechazos de calidad, pero no resuelven el problema 60 relacionado con la reducción de la capacidad de producción del tren de laminación.

Un objeto de estudio ha sido la creación de sistemas activos o pasivos de amortiguación de vibraciones, con el fin de permitir la laminación a velocidades que están más próximas a las velocidades de diseño de los trenes de laminación.

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1. Un sistema amortiguador de vibraciones de un tren de laminación que comprende al menos una caja de laminación que tiene rodillos (1, 1â?) y un sistema de ajuste de flexión (3, 3â?, 17, 18, 21, 21â? y 22, 22â?; 23, 23â?, 24, 24â?) 5 de los rodillos (1, 1â?) , comprendiendo el sistema amortiguador de vibraciones:

â actuadores hidráulicos (21, 21â?; 22, 22â?; 23, 23â?; 24, 24â?) para actuar sobre dichos rodillos (1, 1â?) para ajustar la posición recíproca entre los rodillos (1, 1â?) , â circuitos hidráulicos (18, 19) para la alimentación de dichos actuadores hidráulicos (21, 21â?, 22, 22â?; 23, 23â?, 24, 24â?) , â medios de amortiguación hidráulica ( (25, 31, 32) , (27, 28, 45, 46, 42) , (29, 30, 56, 58, 59, 70) ) de una fuerza Fv conectados a dichos circuitos hidráulicos (18 , 19) para accionar un amortiguador por medio de dichos actuadores hidráulicos (21, 21â?; 22, 22â?; 23, 23â?; 24, 24â?) , caracterizado por que dichos medios de amortiguación hidráulica ( (25, 31, 32) , (27, 28, 45, 46, 42) , (29, 30, 56, 58, 59, 70) ) comprenden: â un primer elemento hidráulico pasivo (25B, 45B, 59) que comprende una parte móvil respectiva, conectada entre dichos circuitos de alimentación hidráulica (18, 19) , â Un segundo elemento hidráulico pasivo (25C, 45C, 69) que comprende una parte móvil respectiva, conectado entre dichos circuitos de alimentación hidráulica (18, 19) en forma opuesta con respecto a dicho primer elemento hidráulico pasivo (25B, 45B, 59) , â un primer elemento elástico (32, 42, 70) que conecta dichas partes móviles respectivas de dichos primer y segundo elementos hidráulicos pasivos ( (24C, 25B) , (45A, 45B) , (59, 69) ) entre sí, â al menos un dispositivo de amortiguación electrodinámico (25A, 45A, 58) conectado rígidamente a una de dichas partes móviles de dicho primer (25B, 45B, 59) o segundo elemento hidráulico pasivo (25C, 25B, 69) .

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos elementos hidráulicos pasivos es una bomba hidráulica (25A, 25B, 45A, 45B) y en el que â dicho elemento de amortiguación electrodinámico comprende un motor eléctrico (25A, 45A) , â dicha conexión rígida, entre el motor eléctrico (25A, 45A) y dichas partes móviles de dicho primer (25B, 45B, 59) o segundo elemento hidráulico pasivo (25C, 25B, 69) , se conecta a tierra por medio de un segundo elemento elástico (33, 43) .

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además un circuito de óhmica inductiva pasivo (31) eléctricamente conectado a los devanados de dicho motor eléctrico (25A) .

4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además:

â medios de medición de vibraciones (27, 28) de los rodillos (1, 1â?) , â medios de procesamiento (46) conectados a dichos medios de medición de vibraciones (27, 28) y que controlan las propiedades de impedancia de dicho circuito de óhmica inductiva pasivo (31) .

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además:

â medios de medición de vibraciones (27, 28) de los rodillos (1, 1â?) , â medios de procesamiento (46) conectados a dichos medios de medida de las vibraciones (27, 28) y que alimentan dicho motor eléctrico (45A) con el fin de amortiguar las vibraciones de los rodillos (1, 1â?) .

6. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho muelle elástico (32, 42) es un muelle de torsión.

7. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

â cada uno de dichos elementos hidráulicos pasivos comprende un cilindro hidráulico (59, 69) del tipo de doble cámara, cuya una cámara se conecta a un circuito hidráulico positivo (18) del sistema de ajuste de flexión de los rodillos (1, 1â?) y otra cámara se conecta a un circuito hidráulico negativo (19) del sistema de ajuste de flexión de los rodillos (1, 1â?) â dicho dispositivo electrodinámico es un actuador piezoeléctrico (58)

â y que comprende además:

â medios de medición de vibraciones (29, 30) de los rodillos (1, 1â?) , â medios de procesamiento (56) conectados a dichos medios de medición de vibraciones (29, 30) y que alimentan dicho motor piezoeléctrico (58) a fin de amortiguar las vibraciones de los rodillos (1, 1â?) .

8. Un kit de amortiguación de las vibraciones en un tren de laminación que comprende un sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

9. Un tren de laminación que comprende un kit de amortiguación de vibraciones de acuerdo con la reivindicación 8.