Procedimiento y dispositivo para la mejora cualitativa y cuantitativa de la fabricación en un horno vertical de tratamiento de bandas de acero o de aluminio.

Procedimiento de mejora de la producción de una línea vertical de tratamiento térmico del acero o del aluminio y/o de mejora de la calidad de los productos que se van a tratar por reducción de los pliegues formados dentro de una cámara (1;

1') de calentamiento o de refrigeración para una banda metálica (3; 3') que pasa sobre rodillos de transporte y/o de reenvío que equipan dicha cámara, con una determinación de las tolerancias de las temperaturas de la banda aceptables para una no formación de pliegues sobre los rodillos, en régimen estable o transitorio, caracterizado por un cálculo en tiempo real del perfil en caliente del o de los rodillos (2; 2') los más críticos para la formación de pliegues, y un cálculo en tiempo real de la temperatura de la banda máxima admisible para el o los perfiles en caliente calculados para el dicho o dichos rodillos los más críticos, dichos cálculos estando efectuados por referencia a por lo menos un modelo físico integrado de intercambio térmico que incluye al menos los intercambios conductivos entre la banda (3; 3') y los rodillos (2; 2') de la cámara (1; 1') de calentamiento o de refrigeración.

Procedimiento y dispositivo para la mejora cualitativa y cuantitativa de la fabricación en un horno vertical de tratamiento de bandas de acero o de aluminio

La presente invención concierne de un modo general a un procedimiento de mejora de la producción de una línea vertical de tratamiento térmico de acero o de aluminio y de mejora de la calidad de los productos que se van a tratar.

Más precisamente, el procedimiento objeto de la invención concierne a líneas verticales (o que comprenden una cámara vertical) de tratamientos de bandas de acero o de aluminio que utilizan por lo menos una cámara vertical de calentamiento o una cámara vertical de refrigeración, tales como las líneas de tratamiento térmico, en particular las líneas de recocido en continuo, o tales como las líneas de revestimientos, en particular las líneas de revestimientos metálicos o no metálicos.

Este procedimiento contempla permitir hacer máxima la productividad de la línea y la calidad del producto final por una determinación de las consignas de velocidad, de transferencia térmica y de tracción del producto tratado, óptimas en régimen estable y en régimen transitorio evitando los pliegues sobre la banda.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se va a presentar, con referencia a las figuras 1 a 4 una descripción general de las líneas de tratamiento de bandas de acero o de aluminio.

Una cámara vertical de calentamiento de una línea de tratamiento de bandas realizada siguiendo el estado de la técnica está construida según el principio representado en la figura 1, en la cual se distingue una cámara de calentamiento 1, rodillos 2 de transporte o de reenvío que equipan dicha cámara, una banda metálica 3 que pasa sobre dichos rodillos y elementos de calentamiento 4. La banda 3 es calentada dentro de la cámara 1 principalmente por los elementos de calentamiento 4, que lo más a menudo están constituidos por tubos radiantes eléctricos o una combustión de gas.

En el momento de su paso dentro de la cámara 1, la banda 3 es calentada sobre sus dos caras por los elementos de calentamiento 4 situados en una parte y en la otra de la línea de paso, dicha banda cambia de línea de paso en cada rodillo de reenvío. La curva de calentamiento de la banda 3 dentro de la cámara 1 está controlada por la indexación de los diferentes elementos de calentamiento 4 o grupos de elementos de calentamiento que funcionan de modo idéntico.

Una cámara vertical de refrigeración de una línea de tratamiento de bandas realizada siguiendo el estado de la técnica está construida según el principio representado en la figura 2, sobre la cual se distingue una cámara de refrigeración T, rodillos 2 de transporte o de reenvío que equipan dicha cámara, una banda metálica 3 que pasa sobre dichos rodillos y elementos de refrigeración 4. La banda 3 es refrigerada dentro de la cámara T principalmente por los elementos de refrigeración 4, que lo más a menudo están constituidos por conjuntos de soplado de gas a una temperatura inferior a la temperatura de la banda.

En el momento de su paso dentro de la cámara T, la banda 3 es refrigerada sobre sus dos caras por los elementos de refrigeración 4 situados por una parte y por la otra de la línea de paso, y dicha banda cambia de línea de paso en cada rodillo de reenvío. La curva de refrigeración de la banda 3 dentro de la cámara está controlada por la indexación de los diferentes elementos de refrigeración 4 o grupos de elementos de refrigeración que funcionan de modo idéntico.

PRODUCTIVIDAD DE LA LÍNEA Y CALIDAD DEL PRODUCTO FINAL

La productividad de la línea está determinada por la capacidad de cada cámara 1 o T de asegurar una transferencia térmica de calentamiento o de refrigeración a fin de conseguir temperaturas de la banda a la salida de las cámaras que respeten las tolerancias de la temperatura determinadas.

Las tolerancias de la temperatura de la banda de hecho están constituidas por dos tipos de tolerancias:

tolerancias metalúrgicas: hay que evitar sobrecalentar o sub calentar la banda, a fin de respetar un ciclo térmico que determine las características mecánicas finales de la banda,

tolerancias del proceso que están determinadas en función de las condiciones funcionales teniendo en cuenta la configuración de la cámara, de la producción y del producto que se va a tratar. En la práctica estas tolerancias del proceso lo más a menudo están determinadas por la tensión de no formar pliegues sobre la banda (comúnmente denominadas por los anglosajones "heat buckles" dentro de las cámaras de calentamiento y "cool buckles" dentro de las cámaras de refrigeración).

La calidad del producto final es por lo tanto fuertemente dependiente del respeto de las tolerancias metalúrgicas, pero también de la no formación de pliegues sobre la banda (es decir del respeto de las tolerancias del proceso). En efecto, los pliegues pueden ocasionar deformaciones permanentes no compatibles con la utilización final o arañazos en el momento en el que los pliegues tocan elementos fijos situados en la línea, o igualmente roturas de la banda.

Las tolerancias metalúrgicas por lo que ellas se refiere están determinadas de modo fiable por el explotador, generalmente por pruebas mecánicas efectuadas sobre muestras de banda separadas previamente a la salida de la línea.

FORMACIÓN DE PLIEGUES

En calentamiento (figura 1), existe en el recinto de la cámara de calentamiento 1, una diferencia de temperatura entre la banda 3, que está fría, y los rodillos 2, que están callentes, puesto que están colocados en un entorno callente. En el momento en el que la banda 3 pasa sobre los rodillos 2, los enfría por contacto, en una zona que corresponde a su ancho. Este efecto es muy marcado sobre todo para los primeros rodillos.

La repartición de la temperatura según el eje longitudinal del rodillo adopta entonces la forma de una cubeta, como se ¡lustra en la figura 3. Esta repartición de la temperatura no homogénea siguiendo el eje longitudinal del rodillo comporta una dilatación diferencial o perfil térmico, que sigue el mismo perfil que el perfil de la temperatura. El perfil térmico se denomina en diábolo.

En refrigeración (figura 2), existe en el recinto de la cámara de refrigeración 1, una diferencia de temperatura entre la banda 3, que está caliente, y los rodillos 2, que están fríos, puesto que están colocados en un entorno frío. En el momento en el que la banda 3 pasa sobre los rodillos 2, los recallenta por contacto, en una zona que corresponde a su ancho. Este efecto es muy marcado sobre todo para los primeros rodillos.

La repartición de la temperatura según el eje longitudinal del rodillo adopta entonces la forma de un abombado, como se ¡lustra en la figura 4. Esta repartición de la temperatura no homogénea siguiendo el eje longitudinal del rodillo comporta una dilatación diferencial o perfil térmico, que sigue el mismo perfil que el perfil de la temperatura. El perfil térmico se denomina en bombeado.

El perfil en callente de los rodillos en contacto con la banda es la superposición de un perfil de mecanizado (es decir perfil en frío) y de un perfil térmico (en diábolo dentro de las cámaras de calentamiento y en bombeado dentro de las cámaras de refrigeración).

A fin de evitar los problemas de guiado, hay que evitar absolutamente un perfil en caliente en "diábolo" del rodillo (es decir con un diámetro en la zona mediana de la banda que sea inferior al diámetro hacia los bordes de la banda) sino preferir un perfil en caliente plano o con un ligero bombeado (es decir con un diámetro en la zona mediana de la banda que sea superior al diámetro hacia los bordes de la banda). En efecto un perfil en "diábolo" no es auto centrador y cuando la banda se desvía hacia uno de los bordes del rodillo, no es devuelta hacia el centro, contrariamente al perfil en "bombeado" que es auto centrador. Este fenómeno por otra parte ha sido largamente observado en el momento del accionamiento de máquinas giratorias por correas lisas.

Para evitar este fenómeno, los rodillos que equipan las cámaras de calentamiento lo más generalmente están mecanizados con un bombeado inicial, que es suficiente para conservar un perfil en caliente con un bombeado muy ligero después del perfil térmico debido al contacto de la banda y del rodillo, cuando los rodillos que equipan las cámaras de refrigeración lo más generalmente están mecanizados con un perfil liso, el bombeado final muy ligero del perfil en caliente es el perfil térmico debido al contacto de la banda y del rodillo.

El paso de una banda sobre un rodillo no cilindrico comporta tensiones mecánicas diferenciales según el ancho. Cuando... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de mejora de la producción de una línea vertical de tratamiento térmico del acero o del aluminio y/o de mejora de la calidad de los productos que se van a tratar por reducción de los pliegues formados dentro de una cámara (1; 1) de calentamiento o de refrigeración para una banda metálica (3; 3) que pasa sobre rodillos de transporte y/o de reenvío que equipan dicha cámara, con una determinación de las tolerancias de las temperaturas de la banda aceptables para una no formación de pliegues sobre los rodillos, en régimen estable o transitorio, caracterizado por un cálculo en tiempo real del perfil en caliente del o de los rodillos (2; 2) los más críticos para la formación de pliegues, y un cálculo en tiempo real de la temperatura de la banda máxima admisible para el o los perfiles en caliente calculados para el dicho o dichos rodillos los más críticos, dichos cálculos estando efectuados por referencia a por lo menos un modelo físico integrado de intercambio térmico que incluye al menos los intercambios conductivos entre la banda (3; 3) y los rodillos (2; 2) de la cámara (1; 1) de calentamiento o de refrigeración.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por la optimización del o de los perfiles en caliente calculados en tiempo real del o de los rodillos (2; 2) los más críticos actuando sobre los elementos (4; 4) de calentamiento o de refrigeración de la banda que equipan la cámara (1; 1) de calentamiento o de refrigeración.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 caracterizado por el cálculo y la aplicación en tiempo real de la velocidad de la banda máxima admisible para el o los perfiles en caliente calculados en tiempo real del o de los rodillos (2; 2) los más críticos.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 caracterizado por el cálculo y la aplicación en tiempo real de la tracción de la banda máxima admisible para el o los perfiles en caliente calculados en tiempo real del o de los rodillos (2; 2) los más críticos.

5. Dispositivo destinado a poner en práctica un procedimiento de mejora según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que comprende un calculador de proceso (100) que utiliza por lo menos un modelo físico integrado de intercambio térmico que incluye al menos los intercambios conductivos entre la banda (3; 3) y los rodillos (2; 2) de la cámara (1; 1) de calentamiento o de refrigeración, dicho calculador estando instalado para determinar las tolerancias de las temperaturas de la banda aceptables para la no formación de pliegues sobre los rodillos y para calcular en tiempo real el perfil en callente del o de los rodillos (2; 2) los más críticos para la formación de pliegues y la temperatura máxima admisible para el o los perfiles en caliente calculados para dicho o dichos rodillos los más críticos, refiriéndose a dicho por lo menos un modelo físico integrado de intercambio térmico.

6. Dispositivo según la reivindicación 5 caracterizado por que el calculador de proceso (100) está igualmente instalado para calcular en tiempo real la velocidad y/o la tracción de la banda admisibles para el o los perfiles en callente calculados en tiempo real del o de los rodillos (2; 2) los más críticos.