Planta de laminación de tubos.

Planta para laminar un tubo sin costura, que comprende:

- un tren de laminación principal (30),

en el que la posición radial de los rodillos es ajustable, para la laminación con mandril de un tubo semiacabado (20);

- un laminador de extracción/reducción con rodillo fijo situado corriente abajo del tren de laminación principal (30) y en serie con el mismo, comprendiendo el laminador de extracción/reducción 8-12 cajas de laminación (34) y diseñándose para extraer el tubo semiacabado (20) del mandril (32) y definir el diámetro del tubo semiacabado (20) en un valor predeterminado próximo al del tubo de acabado;

- un laminador de calibración del tipo en el que la posición radial de los rodillos es ajustable, comprendiendo el laminador de calibración 2-3 cajas de laminación y situándose corriente abajo del laminador de extracción/reducción y fuera de línea con respecto al mismo.

Planta de laminación de tubos La presente invención se refiere a una planta para la laminación continua de tubos sin costura, en particular, la laminación continua de tubos sin costura con un diámetro de mediano a grande. La invención se refiere también a un método para realizar dicha laminación.

Se conoce la producción de tubos metálicos sin costura por medio de deformación plástica sucesiva de una palanquilla de partida. A modo de una primera etapa, la palanquilla se calienta en un horno a una temperatura de aproximadamente 1220-1280º C. A continuación, la palanquilla se perfora longitudinalmente con el fin de obtener un artículo semiacabado perforado con una pared de espesor y longitud de 1, 5 a 4 veces mayor que la de la palanquilla de partida. A continuación, un mandril se introduce en este artículo semiacabado. Este artículo semiacabado se hace pasar después a través de un tren de laminación (denominado a continuación como "tren de laminación principal") capaz de afinar gradualmente la pared por medio de operaciones de reducción de diámetro adecuados y de aumentar la longitud del producto acabado. El tren de laminación comprende, como es bien sabido, una pluralidad de unidades de laminación. Cada unidad comprende una caja sobre la que se montan los rodillos con ranuras perfiladas. Por lo general, los rodillos perfilados son tres y los perfiles de las ranuras de los tres rollos, todos conectados juntos, definen el perfil exterior del tubo liberado por la unidad de laminación.

Como se ha mencionado anteriormente, el tren de laminación principal requiere la disposición de un mandril dentro del tubo que se está procesando, capaz de contrastar el empuje radial ejercido por los rodillos durante la laminación. Con el fin de ejercer esta acción contraste, el mandril debe ser extremadamente rígido en la dirección radial. Por otra parte, a fin de garantizar un acabado de alta calidad en la superficie interior del tubo, el mandril debe tener una superficie exterior que sea tan suave como sea posible. Debido a este requisito, sería extremadamente difícil la fabricación de mandriles que constan de diversas partes unidas entre sí. La zona de unión está, de hecho necesariamente caracterizada por una superficie irregular. Por otra parte, esta zona sería demasiado delicada para soportar adecuadamente la presión de laminación radial.

Se conoce también utilizar un mandril retenido: el mandril está axialmente limitado y se retiene para avanzar a una velocidad controlada. Esta solución tiene un inconveniente notable. La sección única del mandril de hecho, mientras está siendo frenado, se hace avanzar axialmente a lo largo del tren de laminación y, por lo tanto, se acopla en sucesión, durante condiciones de deformación completas, dentro de todas las estaciones de laminación. Dentro de las estaciones de laminación, el mandril se somete a altas tensiones térmicas y mecánicas debido a la energía de deformación y la fricción producida por el contacto de deslizamiento del material del tubo. El paso a través de más de una estación de laminación provoca, por lo tanto, un aumento significativo en la temperatura del mandril, lo que resulta en la necesidad de proporcionar diversos mandriles que sean idénticos entre sí de manera que cada uno de ellos pueda enfriarse adecuadamente al final de la laminación y lubricarse después para el siguiente ciclo de laminación.

Además de esto, hay que considerar que el mandril único se debe fabricar de un material especial de alta calidad con el fin de soportar las tensiones que normalmente surgen durante la laminación.

A partir de lo anterior, resultará evidente que se requiere un desembolso considerable en existencias de mandril para poder garantizar el funcionamiento del tren de laminación principal. Corriente abajo del tren de laminación principal, el tubo se extrae del mandril y a continuación se realizan las operaciones de acabado finales a fin de obtener un tubo que es capaz de cumplir con las normas de control de calidad adecuadas.

Los principales parámetros que deben verificarse son el espesor de pared y el diámetro exterior del tubo.

En la actualidad, se conocen dos tipos diferentes de plantas capaces de realizar las operaciones acabado final.

Un primer tipo de planta prevé de la disposición, corriente abajo del tren de laminación principal y en serie con el mismo, de un laminador de extracción capaz de extraer el tubo semiacabado del mandril. Este laminador de extracción se compone, por lo general, de tres cajas.

Durante las operaciones de procesamiento posteriores ya no es posible modificar directamente el espesor de pared del tubo. Por tanto, es aconsejable, en este tipo de planta, realizar un control del espesor de pared poco después del extractora. De esta manera, si el tubo semiacabado tiene un espesor de pared que es diferente del espesor deseado, es posible realizar el ajuste automático del tren de laminación principal a fin de corregir el espesor a lo largo de las siguientes secciones de tubo.

Un laminador de calibración se sitúa, fuera de línea, corriente abajo del extractor y en el punto de control de espesor. Este laminador de calibración comprende una pluralidad de cajas fijas (generalmente 10-12) que son capaces de

definir el diámetro final del tubo para que cumpla con el estándar requerido. Con el fin de obtener un buen resultado en términos de diámetro, es aconsejable garantizar una temperatura uniforme para el tubo dentro de un horno adecuado de forma que se logre también una contracción uniforme del tubo durante el enfriamiento posterior. Durante esta etapa de procesamiento, de hecho, el tubo que sale del tren de laminación principal puede tener diferentes temperaturas a lo largo de las diferentes secciones, en función de las condiciones geométricas del tubo y de factores transitorios durante el proceso. El horno que precede al laminador de calibración debe tener dimensiones tales como para poder alojar internamente todo el tubo de manera que pueda tener una temperatura uniforme de aproximadamente 950º C.

A raíz de la acción del laminador de calibración, el diámetro final del tubo está en conformidad con el estándar deseado. El espesor de pared, sin embargo, puede no cumplir con la norma porque la acción del laminador de calibración modifica de manera incontrolable y, a veces impredecible, el espesor de pared. Corriente abajo del laminador de calibración, una estación para controlar el espesor final del tubo se puede proporcionar también y puede, si es necesario, corregir el espesor del artículo semiacabado corriente arriba, dentro del tren de laminación principal. Está claro, sin embargo, que esta operación de control se realiza en una fase tardía y que las condiciones que causaron una desviación del espesor de la norma requerida pueden haber cambiado de nuevo en el ínterin, invalidando de este modo la eficacia de la operación de control.

Este primer tipo de planta, aunque ampliamente utilizado, no está exenta de inconvenientes. En primer lugar, el horno dispuesto entre el laminador de extracción y el laminador de calibración representa un desembolso adicional y, dado que debe permanecer constantemente en funcionamiento, genera altos costes de funcionamiento. Además, desde un punto de vista logístico, el laminador de calibración con rodillo fijo requiere grandes existencias de mandril con el fin de poder adaptarse a los diferentes diámetros requeridos, diferentes aceros utilizados y sus características. Finalmente, como se ha mencionado anteriormente, un control del espesor final de la pared del tubo se realiza solo de forma indirecta y es incapaz de asegurar valores de tolerancia pequeños.

Un segundo tipo de planta conocido prevé la disposición, corriente abajo del tren de laminación principal y en serie con el mismo, de un laminador de extracción/calibración. Este laminador de extracción/calibración comprende una pluralidad de cajas de laminación ajustables y es, por tanto, capaz de extraer el tubo del mandril y controlar el diámetro final del tubo. Un control del espesor de pared se realiza justo después del laminador de extracción/calibración. De esta manera, si el tubo final tiene un espesor de pared que es diferente del espesor deseado, es posible realizar el ajuste automático del tren de laminación principal a fin de corregir el espesor a lo largo de las siguientes secciones de tubo.

A pesar de que este tipo de planta es claramente más compacta que la planta descrita anteriormente, hay una serie de inconvenientes que hacen que el uso de la misma no sea particularmente ventajoso.

El laminador de extracción/calibración comprende, de hecho, muchas cajas ajustables (10-12) y, por lo tanto, es una... [Seguir leyendo]

1. Planta para laminar un tubo sin costura, que comprende:

- un tren de laminación principal (30) , en el que la posición radial de los rodillos es ajustable, para la laminación con mandril de un tubo semiacabado (20) ;

- un laminador de extracción/reducción con rodillo fijo situado corriente abajo del tren de laminación principal (30) y en serie con el mismo, comprendiendo el laminador de extracción/reducción 8-12 cajas de laminación (34) y diseñándose para extraer el tubo semiacabado (20) del mandril (32) y definir el diámetro del tubo semiacabado (20) en un valor predeterminado próximo al del tubo de acabado;

- un laminador de calibración del tipo en el que la posición radial de los rodillos es ajustable, comprendiendo el laminador de calibración 2-3 cajas de laminación y situándose corriente abajo del laminador de extracción/reducción y fuera de línea con respecto al mismo.

2. Planta de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además, corriente abajo del laminador de extracción/reducción, medios para medir el espesor de pared del tubo semiacabado (20) , estando el tren de laminación principal (30) diseñado para ajustar la posición radial de los rodillos dependiendo de la medición del espesor de pared del tubo que sale del laminador de extracción/reducción.

3. Planta de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que el laminador de calibración comprende medios para medir la temperatura del tubo de entrada (20) y medios para medir el diámetro del tubo de salida, y está diseñado para ajustar la posición radial de los rodillos en función de la medición de la temperatura del tubo que entra en el laminador de calibración y en función de la medición del diámetro del tubo acabado que sale del laminador de calibración.

4. Planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, corriente arriba del tren de laminación principal (30) , un horno para calentar una palanquilla y un laminador de perforación capaz de perforar la palanquilla longitudinalmente.

5. Planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, corriente abajo del laminador de calibración, un aparato para enfriar el tubo hasta la temperatura ambiente y una estación de corte capaz de cortar el tubo en longitudes predeterminadas.

6. Planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el tubo es un tubo sin costura con un diámetro de mediano a grande, es decir, con un diámetro superior a 168, 3 mm (6 5/8 pulgadas) .

7. Planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que, en el laminador de extracción/reducción, el tubo se mueve a aproximadamente 5-6 m/s, mientras que en el laminador de calibración el tubo se mueve a aproximadamente de 1, 2 a 2, 5 m/s.

8. Planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el mandril (32) del tren de laminación principal (30) es retenido de manera que ninguna de sus secciones se ve sometida a la acción de dos estaciones de laminación sucesivas (34) .

9. Planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el mandril (32) del tren de laminación principal (30) está compuesto al menos de dos porciones (32', 32") y en la que la unión (33) entre las dos porciones (32', 32") no se acopla dentro de ninguna estación de laminación (34) durante la laminación.

10. Método para la laminación de un tubo sin costura, que comprende las etapas de:

- laminar con mandril un artículo semiacabado perforado en un tren de laminación principal (30) con rodillos ajustables hasta obtener un tubo semiacabado (20) ;

- extraer el mandril (32) del tubo semiacabado (20) ;

- reducir el diámetro del tubo semiacabado a un valor predeterminado, próximo al deseado para el tubo acabado; en el que las etapas de extraer el mandril y reducir el diámetro del tubo semiacabado se realizan por medio de un laminador de extracción/reducción con rodillo fijo único que comprende 8-12 cajas de laminación y está situado corriente abajo del tren de laminación principal (30) y en serie con el mismo; y -calibrar el diámetro del tubo a un valor predeterminado para el tubo acabado; en el que la calibración del diámetro 9

del tubo se obtiene:

- por medio de un laminador de calibración en el que la posición radial de los rodillos es ajustable y que comprende 2-3 cajas de laminación;

- corriente abajo del laminador de extracción/reducción; y -fuera de línea con respecto al laminador de extracción/reducción.

11. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, que comprende además la etapa de medir el espesor de pared del tubo corriente abajo del laminador de extracción/reducción y, en función de esta medición, ajustar la posición radial de los rodillos del tren de laminación principal (30) .

12. Método de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en el que la etapa de calibrar el diámetro del tubo se realiza

mediante el ajuste de la posición radial de los rodillos del laminador de calibración en función de la medición de la temperatura del tubo que entra en el laminador de calibración y en función de la medición del diámetro del tubo que sale del laminador de calibración.

13. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende además, antes de la etapa de laminar con mandril un artículo semiacabado perforado, las etapas de calentar una palanquilla en un horno 15 y perforar la palanquilla longitudinalmente a fin de obtener el artículo semiacabado perforado.

14. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende además, después de la etapa de calibrar el diámetro del tubo, las etapas de enfriar el tubo hasta la temperatura ambiente y cortarlo en longitudes predeterminadas.