SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE RODILLOS LAMINADORES.
Sistema de refrigeración de rodillos laminadores que tiene un circuito primario y un circuito secundario.
El circuito primario tiene: un tanque de fluido refrigerante frío (11F); un tanque de fluido refrigerante templado (11T); un equipo de bombeo primario (1) para aspirar fluido refrigerante del tanque de fluido refrigerante frío (11F). El circuito secundario tiene: un tanque de equilibrado (5S, 5I) aguas abajo del equipo de bombeo primario (1); un equipo de bombeo secundario (8S, 8I) aguas abajo del tanque de equilibrado (5S, 5I); una conducción de entrada secundaria (220S, 220I) desde el equipo de bombeo secundario (8S, 8I) a una entrada del rodillo (10SE, 10IE); una conducción de retorno secundaria (200S, 200I) desde una salida del rodillo (10SS, 10IS) a una entrada secundaria (5SE2, 5IE2); El circuito primario tiene un equipo de conducción de retorno primario (100) desde una salida primaria (5SS1, 5IS1) al tanque de fluido refrigerante templado (11T).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201030422.
Solicitante: INASA FOIL, S.A.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: EZQUER LARREA,Antonio.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B21B27/08 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO. › B21B LAMINADO DE METALES (operaciones auxiliares en relación con el trabajo de los metales previstos en la clase B21, ver B21C; curvado por pasado entre rodillos B21D; fabricación de objetos particulares, p. ej. tornillos, ruedas, anillos, cilindros o bolas, por laminado B21H; soldadura por presión por medio de un laminado B23K 20/04). › B21B 27/00 Cilindros (formas de las superficies de trabajo exigidas por procedimientos especiales B21B 1/00 ); Lubrificación, enfriamiento y calentado de los cilindros en curso de utilización. › interiormente.
- B21B37/74 B21B […] › B21B 37/00 Dispositivos de control o métodos especialmente adaptados al laminado o a los productos obtenidos por laminado (métodos o dispositivos de medida especialmente adaptados al laminado de metales B21B 38/00). › Control de la temperatura, p. ej. por refrigeración o calefacción de los cilindros o del producto obtenido (B21B 37/32, B21B 37/44 tienen prioridad).
- B22D11/06 B […] › B22 FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS. › B22D COLADA DE METALES; COLADA DE OTRAS MATERIAS POR LOS MISMOS PROCEDIMIENTOS O CON LOS MISMOS DISPOSITIVOS (trabajo de materias plásticas o sustancias en estado plástico B29C; tratamientos metalúrgicos, empleo de sustancias específicas que se añaden al metal C21, C22). › B22D 11/00 Colada continua de metales, es decir, obteniendo productos de longitud indefinida (estirado, extrusión del metal B21C). › en moldes de paredes que se desplazan, p. ej. entre rodillos, placas, correas, orugas (B22D 11/07 tiene prioridad).
Fragmento de la descripción:
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE RODILLOS LAMINADORES
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los sistemas de
5 refrigeración para rodillos laminadores.
Antecedentes de la invención
Para la producción de banda de aluminio en bobinas se utilizan las coladas
continuas de rodillos.
1 O El aluminio fundido procedente de los hornos pasa a través de un laminador
dúo compuesto de un soporte y dos rodillos refrigerados, uno encima del otro, donde
el aluminio se solidifica, se lamina y se produce la banda de aluminio de forma
continua.
Cada rodillo está compuesto por un núcleo de acero y una camisa que puede ser de
15 acero o de cobre.
El núcleo tiene unas ranuras por donde circula agua de refrigeración en circuito
cerrado.
En el proceso de solidificación, el aluminio cede el calor al agua de
refrigeración. La velocidad de solidificación va a depender de la conductividad térmica
20 de las camisas, así como de las condiciones (temperatura, caudal, presión) del agua
de refrigeración.
En el caso de las camisas de acero, cuanto más fría sea el agua de
refrigeración, mayor velocidad de producción, por eso el agua, una vez que ha pasado
a través de los rodillos, es enviada a un intercambiador de calor donde es enfriada a
25 contracorriente con agua procedente de torres de refrigeración y enviada nuevamente
a los rodillos.
El sistema se mantiene en equilibrio una vez alcanzado los regímenes de
velocidad adecuados.
30 Descripción de la invención
En el caso de las camisas de acero, cuanto más baja es la temperatura del
agua de refrigeración mayor es la velocidad de producción de la banda.
En cambio, en el caso de las camisas de cobre, debido a que la conductividad
térmica del cobre es mayor que la del acero (del orden de 9 veces mayor) , no interesa
35 que el agua esté tan fría, ya que entonces la solidificación es demasiado rápida y limita
la velocidad de producción y además se necesita mayor esfuerzo de laminación.
Por lo tanto, en el caso de las camisas de cobre, se necesita trabajar con agua
más caliente.
Utilizando camisas de cobre en lugar de acero se puede aumentar la
5 productividad en una 80%, pero si en el caso de cobre se utiliza agua caliente se
puede conseguir un incremento adicional del 10%. Este es el objetivo principal de esta
patente.
El sistema de la invención permite cumplir los siguientes requisitos:
La temperatura del agua en la entrada de los rodillos puede ser variable, entre 15°
1 O y 70°, y ajustable independientemente para el rodillo inferior y superior.
El caudal de agua en cada rodillo también puede ser ajustable
independientemente, y puede ser muy superior al del agua fría; dependiendo de la
colada, puede ser del orden de 150m3/h por rodillo.
Así, la invención se refiere a un sistema como el definido en el juego de
15 reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos
que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con
20 una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La Figura 1 muestra un esquema de montaje de un sistema de la invención.
Descripción detallada de un modo de realización
25 Otras características opcionales que tiene el sistema son las siguientes:
Permite calentar los rodillos cuando la colada está parada y los rodillos fríos,
utilizando el propio agua y calentándola mediante un calentador eléctrico de
resistencias en circuito cerrado. Este sistema permite mejorar los arranques de las
coladas después de una parada larga, especialmente en invierno.
30 El sistema tiene un sistema de supervisión mediante PLC, PC y Pantallas que
permite visualizar y controlar todas las variables del proceso (temperaturas,
caudales y presiones del agua) en ambos rodillos.
Como puede verse el sistema comprende los siguientes componentes:
En el circuito primario:
35
Bomba centrífuga (1) accionada por motor de corriente alterna (2) y variador develocidad (3) común para ambos rodillos.
Ídem de reserva (1 '-3') .
Medidor de caudal (4) común para ambos rodillos.
En el circuito secundario:
5 El circuito secundario comprende para cada uno de los dos rodillos, los
siguientes componentes:
Tanque de equilibrado (5S, 51) que separa el agua del circuito primario del
secundario
Bomba en línea centrífuga (8S, 81) monobloc accionada con motor de corriente
1 O alterna (7S, 71) y variador de velocidad (6S, 61) .
Válvula de tres vías (9S, 91) motorizada que mezcla el agua caliente procedente
del rodillo (1 OS, 101) con la procedente del tanque común de agua fría (11 F) .
Calentador eléctrico de resistencias (12S, 121) .
Válvula manual de equilibrado (13S, 131) en el retorno del agua caliente.
15 Medidor de caudal (14S, 141) .
Sondas de temperatura para la medición de la temperatura en la entrada (15SE,
151 E) y salida (15SS, 151S) del rodillo.
Sonda de presión para medir la presión en la entrada (16S, 161) del rodillo.
Sonda de presión diferencial (17S, 171) (mide la diferencia de presión entre la
20 entrada y la salida) .
A continuación se describe el funcionamiento del sistema:
En el circuito primario:
La bomba (1) toma el agua del tanque de agua fría (11 F) , la envía a los
tanques de equilibrado (5S, 51) y vuelve al tanque de agua templada (11T) . El caudal
25 se puede regular variando la velocidad de la bomba (1 ) , medirlo y visualizarlo a través
del medidor del caudal (4) y de la pantalla de supervisión.
Existe otra bomba, no reflejada en el esquema, que aspira del tanque de agua
templada y la envía a un intercambiador de calor donde, una vez enfriada, se deposita
en el tanque de agua fría.
30 En el circuito secundario:
El agua fría, procedente del tanque de equilibrado (5S, 51) , se mezcla con el
agua caliente procedente del rodillo en la válvula de tres vías (9S, 91) . Este agua es
aspirada por la bomba (8S, 81) y enviada a la entrada del rodillo (1 OS, 101) .
El agua de salida del rodillo (1 OS, 101) vuelve a la válvula de tres vías (9S, 91) y
35
la sobrante va al tanque de equilibrado (5S, 51) .La válvula de tres vías (9S, 91) motorizada hace la mezcla en función de la
temperatura de consigna que se desee a la entrada del rodillo (1 OS, 101) .
El caudal se puede regular variando la velocidad de la bomba (8S, 81) .
Cuando queramos calentar el rodillo con la colada parada, se pone en marcha
5 el calentador de resistencias (12S, 121) y la válvula de tres vías (9S, 91) trabajará en
circuito cerrado hasta calentar el rodillo (1 OS, 101) correspondiente a la temperatura de
consigna.
Así, una realización de la invención se refiere a un sistema de refrigeración de
rodillos laminadores que comprende:
1 O 1 a) un circuito primario que comprende:
1 a1) un tanque de fluido refrigerante frío (11 F) ;
1 a2) un tanque de fluido refrigerante templado (11 T) ;
1 a3) medios de bombeo primarios (1) configurados para aspirar fluido
refrigerante del tanque de fluido refrigerante frío (11 F) ;
15 1b) un circuito secundario que comprende:
1 b1) un tanque de equilibrado (5S, 51) aguas abajo de los medios de bombeo
primarios (1 ) , conectado a los medios de bombeo primarios (1) a través de
una entrada primaria (5SE1, 51E1 ) , configurado para separar el fluido
refrigerante del circuito primario del fluido refrigerante del circuito
20 secundario;
1 b2) medios de bombeo secundarios (8S, 81) aguas abajo del tanque de
equilibrado (5S, 51) , conectados a una salida secundaria (5SS2, 51S2) del
tanque de equilibrado (5S, 51) ;
1 b3) medios de conducción de entrada secundarios (220S, 2201) desde los
25 medios de bombeo secundarios (8S, 81) a una entrada del rodillo (1 OSE,
1OlE) para conducir el fluido refrigerante para refrigerar el rodillo (1 OS, 101) ;
1 b4) medios de conducción de retorno secundarios (200S, 2001) desde una
salida del rodillo (1 OSS, 1OIS) a una entrada secundaria (5SE2, 51E2) del
tanque de equilibrado (5S, 51) , para conducir el fluido refrigerante que ha
30 refrigerado el rodillo (10S, 101) ;
donde:
1e) el circuito primario además comprende medios de conducción de retorno primarios
(1 00) desde una salida primaria (5SS1, 51S1) del tanque de equilibrado (5S, 51) al
tanque de fluido refrigerante templado (11 T) .
35
Conforme a otras características de la invención:2. El...
Reivindicaciones:
1. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores caracterizado por que
comprende:
1 a) un circuito primario que comprende:
5 1 a1) un tanque de fluido refrigerante frío (11 F) ;
1 a2) un tanque de fluido refrigerante templado (11 T) ;
1 a3) medios de bombeo primarios (1) configurados para aspirar fluido
refrigerante del tanque de fluido refrigerante frío (11 F) ;
1 b) un circuito secundario que comprende:
1 O 1 b1) un tanque de equilibrado (5S, 51) aguas abajo de los medios de bombeo
primarios (1 ) , conectado a los medios de bombeo primarios (1) a través de
una entrada primaria (5SE1, 51E1 ) , configurado para separar el fluido
refrigerante del circuito primario del fluido refrigerante del circuito
secundario;
15 1 b2) medios de bombeo secundarios (8S, 81) aguas abajo del tanque de
equilibrado (5S, 51) , conectados a una salida secundaria (5SS2, 51S2) del
tanque de equilibrado (5S, 51) ;
1 b3) medios de conducción de entrada secundarios (220S, 2201) desde los
medios de bombeo secundarios (8S, 81) a una entrada del rodillo (1 OSE,
20 1OlE) para conducir el fluido refrigerante para refrigerar el rodillo (1 OS, 101) ;
1 b4) medios de conducción de retorno secundarios (200S, 2001) desde una
salida del rodillo (1 OSS, 1OIS) a una entrada secundaria (5SE2, 51E2) del
tanque de equilibrado (5S, 51) , para conducir el fluido refrigerante que ha
refrigerado el rodillo (10S, 101) ;
25 donde:
1e) el circuito primario además comprende medios de conducción de retorno primarios
(1 00) desde una salida primaria (5SS1, 51S1) del tanque de equilibrado (5S, 51) al
tanque de fluido refrigerante templado (11 T) .
30 2. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de la reivindicación 1
caracterizado por que el circuito secundario además comprende:
2a) una conexión en T (21 OS, 21 01) aguas abajo del rodillo (1 OS, 101) y aguas arriba
del tanque de equilibrado (5S, 51) ;
2b) una válvula de tres vías (9S, 91) aguas abajo del tanque de equilibrado (5S, 51) y
35 aguas arriba de los medios de bombeo secundarios (8S, 81) ;
donde:
2a1) una primera rama de la conexión en T (210S, 2101) está conectada a una
salida del rodillo (1 OSS, 1OIS) para recoger el fluido refrigerante que ha
refrigerado el rodillo (10S, 101) ;
5 2a2) una segunda rama de la conexión en T (21 OS, 21 01) está conectada a la
válvula de tres vías (9S, 91) para recircular una parte del fluido refrigerante
que ha refrigerado el rodillo (1 OS, 101) y obtener un caudal de fluido
refrigerante recirculado (FRS, FRI) ;
2a3) una tercera rama de la conexión en T (210S, 2101) está conectada a la
1 O entrada secundaria (5SE2, 51E2) del tanque de equilibrado (5S, 51) para
enviar al tanque de equilibrado (5S, 51) la parte de fluido refrigerante no
recirculado;
2b1) una primera vía de la válvula de tres vías (9S, 91) está conectada a la salida
secundaria (5SS2, 51S2) del tanque de equilibrado (5S, 51) ;
15 2b2) una segunda vía de la válvula de tres vías (9S, 91) está conectada a la
segunda rama de la conexión en T (21 OS, 21 01) para recircular una parte
del fluido refrigerante que ha refrigerado el rodillo (1 OS, 101) y obtener un
caudal de fluido refrigerante recirculado (FRS, FRI) ;
2b3) una tercera vía de la válvula de tres vías (9S, 91) está conectada a los
20 medios de bombeo secundarios (8S, 81) para que los medios de bombeo
secundarios (8S, 81) aspiren una mezcla de fluido refrigerante caliente
procedente del rodillo (1 OS, 101) con fluido refrigerante procedente de la
salida secundaria (5SS2, 51S2) del tanque de equilibrado (5S, 51) y así
impulsar fluido refrigerante mezclado para refrigerar el rodillo (1 OS, 101) .
25
3. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las
reivindicaciones 1-2 caracterizado por que el circuito secundario además comprende
un calentador eléctrico de resistencias (12S, 121) aguas abajo del rodillo (1 OS, 101) y
aguas arriba del tanque de equilibrado (5S, 51) , para calentar el fluido refrigerante que
30 ha refrigerado el rodillo (1 OS, 101) .
4. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las
reivindicaciones 1-3 caracterizado por que el circuito secundario además comprende
una válvula manual de equilibrado (13S, 131) aguas abajo del rodillo (1 OS, 101) y aguas
35
arriba del tanque de equilibrado (5S, 51) configurada para crear una pérdida de cargaadicional seleccionable para gobernar un punto de funcionamiento de los medios de
bombeo secundarios (8S, 81) .
5. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las
5 reivindicaciones 2-4 caracterizado por que el circuito secundario además comprende:
5a) una sonda de temperatura de entrada (15SE, 151E) , configurada para medir
temperatura en la entrada del rodillo (10SE, 101E) y obtener un valor de regulación
de la válvula de tres vías (9S, 91) ;
5b) una sonda de temperatura de salida (15SS, 151S) configurada para medir
1 O temperatura en la salida del rodillo (1 OSS, 1OIS) ;
5c) un medidor de caudal secundario (14S, 141) situado aguas abajo de los medios de
bombeo secundarios (8S, 81) y aguas arriba del rodillo (1 OS, 101) , configurado para
permitir visualizar el caudal secundario;
para determinar a partir de la temperatura en la entrada del rodillo (1 OSE, 1OlE) , de la
15 temperatura en la salida del rodillo (1 OSS, 1OIS) y del caudal secundario, una
energía calorífica evacuada por el fluido refrigerante en el rodillo (1 OS, 101) .
6. Sistema de refrigeración de rodillos de cualquiera de las reivindicaciones 1-5
caracterizado por que el circuito secundario además comprende una sonda de
20 presión (16S, 161) aguas abajo de los medios de bombeo secundarios (8S, 81) ,
configurada para medir una presión total en el circuito secundario, para determinar en
qué punto de funcionamiento están trabajando los medios de bombeo secundarios
(8S, 81) .
25 7. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las
reivindicaciones 1-6 caracterizado por que el circuito secundario además comprende
una sonda de presión diferencial (17S, 171) configurada para medir una diferencia de
presión entre la entrada del rodillo (10SE, 101E) y la salida del rodillo (10SS, 101S) ,
detectando una obstrucción en el rodillo si la diferencia de presión aumenta.
30
8. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las
reivindicaciones 1-7 caracterizado por que el circuito primario además comprende
medios de accionamiento primarios (2) configurados para variar un caudal
suministrado por los medios de bombeo primarios (1 ) , comprendiendo los medios de
35
accionamiento primarios (2) un motor de corriente alterna controlado por un variadorde velocidad (3) .
5 9. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las reivindicaciones 1-8 caracterizado por que el circuito secundario además comprende medios de accionamiento secundarios (7S, 71) configurados para variar un caudal suministrado por los medios de bombeo secundarios (8S, 81) , comprendiendo los medios de accionamiento secundarios (7S, 71) un motor de corriente alterna controlado por un variador de velocidad (6S, 61) .
1O 1O. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las reivindicaciones 1-9 caracterizado por que el circuito primario además comprende un medidor de caudal primario (4) situado aguas abajo de los medios de bombeo primarios (1 ) , configurado para permitir visualizar el caudal.
15 20 11. Sistema de refrigeración de rodillos laminadores de cualquiera de las reivindicaciones 1-10 caracterizado por que el circuito primario además comprende: 11 a) medios de bombeo de enfriamiento (1 T) configurados para aspirar fluido refrigerante del tanque de fluido refrigerante templado (11T) ; 11 b) un intercambiador de calor (1 E) aguas abajo de los medios de bombeo de enfriamiento (1 T) , configurados para enfriar el fluido refrigerante impulsado por los medios de bombeo de enfriamiento (1 T) y obtener fluido refrigerante enfriado; 11 e) medios de descarga para verter el fluido refrigerante enfriado al tanque de fluido refrigerante frío (11 F) .
25
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