BR112018071470B1 - Instalação e método para laminação a frio de tira de metal - Google Patents

Abstract

Em uma instalação para laminação a frio de uma tira de metal em um sistema de alimentação de óleo em circulação por lançar em jato um refrigerante de concentração baixa em uma vizinhança de um lado de entrada de um rolo de trabalho e lançar em jato um refrigerante de concentração alta em um lado à montante da posição de jato do refrigerante de concentração baixa para conduzir laminação, a tira de metal é laminada a frio com a instalação de laminação a frio dotada de um equipamento de controle para variar uma quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa de acordo com uma taxa de laminação de modo que uma ponta de uma poça de líquido do refrigerante de concentração baixa formada em uma superfície da folha de aço em um lado de entrada do rolo de trabalho não atinge uma posição de jato do refrigerante de concentração alta, pelo que a laminação pode ser executada sem perder uma propriedade de revestimento mesmo se a taxa de laminação for diminuída.

Description

Campo técnico

[001]A presente invenção refere-se a uma instalação e a um método para laminação a frio de uma tira de metal e, mais particularmente, a uma instalação para laminação a frio de uma tira de metal por usar um sistema de circulação para forne-cer um lubrificante e a um método para laminação a frio usando tal instalação. A se-guir, a invenção é explicada tomando uma “folha de aço” como exemplo para a tira de metal.

Técnica antecedente

[002] Instalações para laminação a frio de uma tira de metal são divididas, com base em um sistema de alimentar um lubrificante (óleo de laminação) para den-tro de um sistema de alimentação de óleo direto em que o óleo de laminação é dire-tamente lançado em jato e alimentado para sobre uma superfície de uma folha de aço e ao mesmo tempo uma água de resfriamento é lançada em jato sobre uma su-perfície de um rolo para resfriamento do mesmo e um sistema de alimentação de óleo em circulação em que uma água de resfriamento (refrigerante) contendo um óleo de laminação emulsionado é alimentada para superfícies de uma folha de aço e um rolo de trabalho para executar simultaneamente lubrificação e resfriamento do rolo de trabalho. Uma vez que o óleo de laminação pode ser usado de modo circulante no sistema de alimentação de óleo em circulação mencionado por último, o custo do óleo de laminação é baixo em comparação com o sistema de alimentação de óleo direto usando o óleo de laminação somente uma vez, enquanto uma vez que a concentração do óleo de laminação é baixa, a propriedade de laminação tende a ser deteriorada.

[003] Para resolver o problema acima inerente ao sistema de alimentação de óleo em circulação, é eficaz aumentar a concentração do óleo de laminação contido no refrigerante. Quando a concentração do óleo de laminação é aumentada, a lubri-cidade entre a tira de metal e o óleo de trabalho é melhorada, enquanto o poder de resfriamento é diminuído. Portanto, a concentração do óleo de laminação no refrige-rante é normalmente controlada para aproximadamente 2-4% de massa.

[004] Mesmo na instalação de laminação a frio do sistema de alimentação de óleo em circulação, é às vezes necessário laminar tal tipo de aço que tem uma grande resistência à deformação em uma boa produtividade. Como uma técnica atendendo tal exigência é revelada uma “laminação híbrida” na Literatura de patente 1. A laminação híbrida é uma técnica de lançar em jato um refrigerante tendo uma concentração do óleo de laminação de aproximadamente 2-4% de massa (a seguir mencionado como “um refrigerante de baixa concentração”) em um lado de entrada do rolo de trabalho e lançar em jato um refrigerante tendo uma alta concentração do óleo de laminação de aproximadamente 10-15% de massa (a seguir mencionado como “um refrigerante de concentração alta”) em um lado à montante da posição de jato do refrigerante de concentração baixa. Quando essa técnica é adotada, uma grande quantidade de teor de óleo pode ser aderida à superfície de folha de aço pela alimentação do refrigerante de concentração alta (a seguir mencionado como “re-vestimento”), de modo que a lubricidade entre a tira de aço e o rolo de trabalho pode ser aumentada para diminuir uma carga de laminação. Uma vez que certa quantida-de de tempo é necessária para a adesão do teor de óleo à superfície de folha, para aumentar a propriedade de revestimento, é desejável lançar em jato o refrigerante de concentração alta em uma posição separada do rolo de trabalho em certa distância em um lado à montante do mesmo.

Lista de citação Literatura de patente Literatura de patente 1: JP-A-2007-144514 (Patente japonesa no. 4905056) Sumário da invenção Problema técnico

[005] Em uma laminação híbrida efetiva, há um caso em que uma diminuição da taxa de laminação não pode ser evitada devido a defeitos ou similares existentes em uma matéria prima de laminação (material base). Quando a quantidade de ali-mentação do refrigerante de concentração baixa é tornada constante independente da taxa de laminação, se a diminuição da taxa de laminação for causada, uma poça de líquido do refrigerante de concentração baixa formada na superfície de folha de aço em um lado de entrada do rolo de trabalho é expandida em direção ao lado à montante para tornar o comprimento da poça de líquido longa, e consequentemente uma porção de ponta da poça de líquido no lado à montante pode atingir a posição de jato do refrigerante de concentração alta. Em tal estado, o refrigerante de concen-tração alta é lançado em jato em direção ao refrigerante de concentração baixa acumulado na superfície da folha, de modo que o refrigerante de concentração alta seja misturado com o refrigerante de concentração baixa e diluído, e consequente-mente o teor de óleo no refrigerante de concentração alta não pode atingir a superfí-cie da folha e o efeito pela laminação híbrida não pode ser obtido.

[006]Com relação ao problema acima, pode ser considerado aumentar adici-onalmente a concentração do óleo de laminação no refrigerante de concentração alta, porém há um problema de que a quantidade do óleo de laminação é aumentada para deteriorar o consumo da unidade.

[007]Também é considerado mover a posição de jato do refrigerante de con-centração alta para um lado à montante mais distante separado de uma zona for-mando a poça de líquido do refrigerante de concentração baixa, porém é na realida-de difícil porque há uma restrição sobre a distância entre suportes em uma instalação de laminação fria do tipo tandem ou similar.

[008]A invenção é feita em vista dos problemas acima inerentes à técnica convencional, e um objetivo da mesma é fornecer uma instalação para laminação a frio de uma tira de metal que é capaz de laminar sem danificar a propriedade de re-vestimento mesmo se a taxa de laminação estiver diminuída em uma laminação hí-brida de um sistema em circulação e propor um método para laminação a frio de uma tira de metal usando tal instalação de laminação a frio.

Solução para o problema

[009]Os inventores fizeram vários estudos para resolver a tarefa acima. Como resultado, descobriram que é eficaz dotar a instalação de laminação a frio de uma função de variar a quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa de acordo com a taxa de laminação e executar laminação enquanto controla a quanti-dade de jato do refrigerante de concentração baixa de modo que a ponta da poça de líquido do refrigerante de concentração baixa formada na superfície da folha em um lado de entrada do rolo de trabalho não atinja a posição de jato do refrigerante de concentração alta e a invenção foi realizada.

[010] Isto é, a invenção é uma instalação para laminação a frio de uma tira de metal em um sistema de alimentação de óleo em circulação por lançar em jato um refrigerante de concentração baixa em uma vizinhança de um lado de entrada de um rolo de trabalho e lançar em jato um refrigerante de concentração alta em um lado à montante de uma posição de jato do refrigerante de concentração baixa para condu-zir laminação, caracterizado pelo fato de que a instalação é dotada de um equipa-mento de controle para variar uma quantidade de jato do refrigerante de concentra-ção baixa de acordo com uma taxa de laminação de modo que uma ponta de uma poça de líquido do refrigerante de concentração baixa formado em uma superfície de folha em um lado de entrada do rolo de trabalho não atinja uma posição de jato do refrigerante de concentração alta.

[011]A instalação para laminação a frio de uma tira de metal de acordo com a invenção é caracterizada por ter um equipamento de controle para variar uma quantidade de jato do refrigerante de concentração alta de acordo com a taxa de laminação.

[012]A instalação para laminação a frio de uma tira de metal de acordo com a invenção é caracterizada pelo fato de que uma concentração de um óleo de lami- nação no refrigerante de concentração baixa é 2-4% de massa e uma concentração de um óleo de laminação no refrigerante de concentração alta é 10-15% de massa.

[013]Além disso, a invenção é um método para laminação a frio de uma tira de metal em uma instalação de laminação a frio de um sistema de alimentação de óleo em circulação por lançar em jato um refrigerante de concentração baixa em uma vizinhança de um lado de entrada de um rolo de trabalho e lançar em jato um refrigerante de concentração alta em um lado à montante de uma posição de jato do refrigerante de concentração baixa para conduzir laminação, caracterizado pelo fato de que uma quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa é variada de acordo com uma taxa de laminação de modo que uma ponta de uma poça de líquido do refrigerante de concentração baixa formada em uma superfície de folha em um lado de entrada do rolo de trabalho não atinja uma posição de jato do refrigerante de concentração alta.

[014]O método para laminação a frio de uma tira de metal de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que uma quantidade de jato do refrigerante de concentração alta é variada de acordo com a taxa de laminação.

[015]O método para laminação a frio de uma tira de metal de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que uma concentração de um óleo de lamina- ção no refrigerante de concentração baixa é 2-4% de massa e uma concentração de um óleo de laminação no refrigerante de concentração alta é 10-15% de massa.

Efeitos vantajosos da invenção

[016]De acordo com a invenção, a ponta da poça de líquido do refrigerante de concentração baixa formada na superfície de folha em um lado de entrada do rolo de trabalho é controlada de modo a não atingir a posição de jato do refrigerante de concentração alta, de modo que é possível obter suficientemente um efeito pela la- minação híbrida.

Breve descrição dos desenhos

[017]A figura 1 é uma vista ilustrando um sistema de alimentação de um óleo de laminação em uma laminação híbrida convencional.

[018]A figura 2 é uma vista esquemática mostrando uma relação entre uma taxa de laminação V e um comprimento X de uma poça de líquido.

[019]A figura 3 é uma vista ilustrando um estado em que uma ponta de uma poça de líquido atinge uma posição de jato de um refrigerante de concentração alta quando uma taxa de laminação é baixa.

[020]A figura 4 é uma vista esquemática mostrando uma relação entre uma quantidade de jato Q de um refrigerante de concentração baixa e um comprimento X de uma poça de líquido.

[021]A figura 5 é uma vista ilustrando um exemplo de um sistema de alimen-tação de um óleo de laminação em uma instalação de laminação a frio de acordo com a invenção para controlar uma quantidade de jato de um refrigerante de con-centração baixa de acordo com uma taxa de laminação.

[022]A figura 6 é uma vista ilustrando um método para controlar uma quanti-dade de jato de um refrigerante de concentração baixa no método para laminação a frio de acordo com a invenção.

Descrição de modalidades

[023]A figura 1 é uma vista ilustrando um sistema de alimentação de um re-frigerante quando uma técnica de laminação híbrida é adotada em uma instalação de laminação a frio convencional de um sistema de alimentação de óleo em circula-ção. Uma folha de aço 1 é laminada por um rolo de trabalho 2 até uma espessura de folha predeterminada. Nesse momento, um refrigerante de concentração baixa é lançado em jato para uma superfície de folha de aço a partir de um header de pulve- rização 3 por uma bomba de pulverização 8 para aumentar a lubricidade entre a fo-lha de aço 1 e o rolo de trabalho 2 e conduzir resfriamento do rolo de trabalho 2 si-multaneamente. O refrigerante de concentração baixa usado para lançar em jato para a superfície de folha de aço é posteriormente coletado em um tanque de retorno 4 disposto em um reservatório de óleo através de uma panela de óleo 11, retornado para um tanque limpo 7 através de um filtro 6 disposto acima do rolo por uma bomba de retorno 5 e usado de modo circulante. Nesse caso, o refrigerante de concentração baixa lançado em jato para a superfície de folha de aço a partir do header de pulverização 3 forma uma poça de líquido 10 de um comprimento X sobre a su-perfície da folha em direção a um lado à montante.

[024] Por outro lado, um refrigerante de concentração alta é preparado em um tanque de refrigerante de concentração alta, 12, e lançado em jato para a super-fície de folha de aço a partir de um cabeçote de pulverização 9 por uma bomba de pulverização 13. O refrigerante de concentração alta usado para jato é coletado através da panela de óleo acima, 11, misturado com o refrigerante de concentração baixa e usado de modo circulante como um refrigerante de concentração baixa. Além disso, o cabeçote de pulverização 9 para o refrigerante de concentração alta é disposto em uma posição localizada em um lado à montante da posição de jato do refrigerante de concentração baixa e separado do rolo de trabalho em uma distância de L em direção a um lado à montante para assegurar suficientemente um tempo necessário para a adesão de teor de óleo à superfície de folha para aumentar uma propriedade de revestimento. nessa figura, o numeral 14 representa um rolo de dre-nagem tendo uma função de remover o refrigerante aderido à superfície de folha de aço na laminação no suporte anterior.

[025]A figura 2 ilustra esquematicamente uma relação entre uma taxa de la- minação V e um comprimento X de uma poça de líquido do refrigerante de concen-tração baixa formado na superfície de folha de aço em um lado de entrada do rolo de trabalho. Uma vez que a quantidade do óleo de laminação puxada para dentro de um aperto de rolo varia de acordo com a taxa de laminação V, o comprimento X da poça de líquido se torna longo quando a taxa de laminação é baixa e se torna curto quando a taxa de laminação é alta.

[026]A figura 3 ilustra esquematicamente uma relação entre o comprimento X da poça de líquido do refrigerante de concentração baixa e uma posição de um cabeçote de pulverização para o refrigerante de concentração alta disposta a uma distância de L a partir do rolo de trabalho em direção a um lado à montante quando a taxa de laminação é diminuída. Quando a taxa de laminação V é baixa, o compri-mento X da poça de líquido do refrigerante de concentração baixa se torna mais lon-go que a distância L entre o rolo de trabalho 2 e a posição do cabeçote de pulveriza-ção 9 disposta para o refrigerante de concentração alta e às vezes atinge uma posi-ção do rolo de drenagem 14.

[027]A figura 4 ilustra esquematicamente uma relação entre a quantidade de jato Q do refrigerante de concentração baixa e o comprimento X da poça de líquido do refrigerante de concentração baixa. O comprimento X da poça de líquido varia de acordo com a quantidade de jato Q do refrigerante de concentração baixa. O com-primento X da poça de líquido se torna mais curto quando a quantidade de jato Q se torna menor, enquanto o comprimento X da poça de líquido se torna mais longo quando a quantidade de jato Q se torna maior.

[028]Na invenção, portanto, quando a taxa de laminação V é diminuída, o comprimento X da poça de líquido do refrigerante de concentração baixa é feito mais curto que o comprimento L entre o rolo de trabalho 2 e a posição do cabeçote de pulverização 9 disposto para o refrigerante de concentração alta por diminuir a quan-tidade de jato Q do refrigerante de concentração baixa. Isto é, a ponta no lado à montante da poça de líquido é impedida de atingir a posição do cabeçote de pulveri-zação disposto para o refrigerante de concentração alta, pelo que o refrigerante de concentração alta pode ser diretamente pulverizado para a superfície de folha de aço durante todo o tempo. Em outras palavras, a invenção é caracterizada pelo fato de que a quantidade de jato Q do refrigerante de concentração baixa é controlada de acordo com a taxa de laminação V para obter laminação a frio tendo uma excelente propriedade de revestimento.

[029]A figura 5 ilustra um exemplo de um sistema de alimentação de refrige-rante na instalação de laminação a frio de acordo com a invenção que controla a quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa de acordo com uma taxa de laminação. Uma válvula de regulagem de fluxo 17 é instalada no sistema de ali-mentação do refrigerante de concentração baixa. A quantidade de jato Q do refrige-rante de concentração baixa é calculada por um sistema de controle distribuído (DCS) 15 com base em um comando para a taxa de laminação a partir de um motor de acionamento 16 do rolo de trabalho de modo a tornar o comprimento X da poça de líquido do refrigerante de concentração baixa mais curto que a distância L para a posição de jato do refrigerante de concentração alta, e o resultado calculado é dado para a válvula de regulagem de fluxo 17 disposta no sistema de alimentação do re-frigerante de concentração baixa como um comando de abertura.

[030] Mesmo se a taxa de laminação for diminuída, quando o refrigerante de concentração alta é lançado em jato na mesma quantidade que para uma taxa de laminação alta, a quantidade do óleo de laminação lançado em jato para a superfície de folha de aço se torna maior para aumentar a lubricidade. Entretanto, quando a lubricidade se torna extremamente alta, uma laminação anormal como deslizamento ou vibração é causada. Portanto, quando a quantidade de jato do refrigerante de concentração alta é ajustada de acordo com a taxa de laminação, um teor de óleo adequado exigido para a laminação a frio pode ser alimentado, pelo que a laminação a frio pode ser estavelmente executada.

[031] Para ajustar a quantidade de jato do refrigerante de concentração alta de acordo com a taxa de laminação, uma válvula de regulagem de fluxo é disposta no sistema de alimentação do refrigerante de concentração alta similarmente no caso do refrigerante de concentração baixa, pelo que a quantidade de jato do refrigerante de concentração alta pode ser ajustada em uma faixa adequada com base no comando para a taxa de laminação.

[032]Em geral, quando a taxa de laminação se torna mais alta, uma carga de laminação é aumentada, de modo que é necessário aumentar a quantidade de jato do óleo de laminação alimentada. Quando a quantidade de jato de refrigerante de concentração alta é controlada de acordo com a taxa de laminação como acima, é possível lançar em jato uma quantidade adequada do óleo de laminação de acordo com a taxa de laminação.

Exemplo

[033]A figura 6 mostra uma relação entre a quantidade de jato Q de um refri-gerante de concentração baixa e o comprimento X de uma poça de líquido do refri-gerante de concentração baixa formada na superfície de folha quando a taxa de la- minação varia em três estágios de 200 m/min, 400 m/min e 1000 m/min.

[034]Nessa figura, um ponto A mostra o comprimento X da poça de líquido quando a laminação é executada em uma taxa de laminação V de 1000 mpm em uma quantidade máxima de jato Qmax do refrigerante de concentração baixa. No pon-to A, uma vez que a taxa de laminação é alta e uma quantidade de geração de calor de trabalho por tempo unitário é grande, o rolo de trabalho é resfriado por lançar em jato o refrigerante de concentração baixa em uma quantidade de jato do valor máximo Qmax. Entretanto, uma vez que a quantidade do refrigerante de concentração baixa puxada para dentro do aperto de rolo também é grande, o comprimento X da poça de líquido é mais curto que a distância L entre o rolo de trabalho e a posição do cabeçote de pulverização disposto para o refrigerante de concentração alta.

[035]Quando a taxa de laminação é diminuída por alguns motivos como de- feitos no material de laminação, o comprimento da poça de líquido é aumentado como mostrado na figura 2. Por exemplo, quando a taxa de laminação V é diminuída de 1000 mpm para 400 mpm, o comprimento X da poça de líquido é transferido do ponto A para um ponto B, e consequentemente o comprimento da poça de líquido se torna mais longo que a distância L entre o rolo de trabalho e a posição do cabeçote de pulverização disposto para o refrigerante de concentração alta.

[036]Quando a quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa é diminuída de Qmax para Q1, o comprimento X da poça de líquido é transferido para um ponto C e consequentemente o comprimento X da poça de líquido se torna mais curto que a distância L entre o rolo de trabalho e a posição do cabeçote de pulveri-zação disposto para o refrigerante de concentração alta. Nesse caso, poder de res-friamento do rolo também é diminuído devido à diminuição da quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa, porém a quantidade de geração de calor de tra-balho por tempo unitário também é diminuída pela diminuição da taxa de laminação, de modo que nenhum problema seja causado.

[037]Além disso, mesmo quando a taxa de laminação V é adicionalmente diminuída de 400 mpm para 200 mpm por alguns motivos como uma divisão da folha de aço em várias bobinas em um lado de saída, o comprimento X da poça de líquido é transferido do ponto C para um ponto D por diminuir a quantidade de jato do refri-gerante de concentração baixa par Q2, de modo que o comprimento X da poça de líquido se torne mais curto que a distância L entre o rolo de trabalho e a posição do cabeçote de pulverização disposto para o refrigerante de concentração alta. Descrição de símbolos de referência 1: tira de metal (folha de aço) 2: rolo de trabalho 3: cabeçote de pulverização para refrigerante de concentração baixa 4: tanque de retorno 5: bomba de retorno 6: filtro 7: tanque limpo 8: bomba de pulverização 9: cabeçote de pulverização para refrigerante de concentração alta 10: poça de líquido de refrigerante de concentração baixa 11: panela de óleo 12: tanque para refrigerante de concentração alta 13: bomba de pulverização para refrigerante de concentração alta 14: rolo de drenagem 15: sistema de controle distribuído 16: motor de acionamento para rolo de trabalho 17: válvula de regulagem de fluxo para refrigerante de concentração baixa

Claims (4)

1. Instalação para laminação a frio de uma tira de metal (1), a instalação compreendendo um sistema de alimentação de óleo em circulação para lançar em jato um refrigerante de concentração baixa em uma vizinhança de um lado de entra-da de um rolo de trabalho (2) e lançar em jato um refrigerante de concentração alta em um lado à montante de uma posição de jato do refrigerante de concentração bai-xa para conduzir laminação, CARACTERIZADA pelo fato de que a instalação é dotada de um equipamento de controle para variar uma quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa de acordo com uma taxa de laminação de modo que uma ponta de uma poça de líquido do refrigerante (10) de concentração baixa formado em uma superfície de tira de metal (1) em um lado de entrada do rolo de trabalho (2) não atinja uma posição de jato do refrigerante de concentração alta, e em que uma concentração de um óleo de laminação no refrigerante de concentração baixa é 2-4% de massa e uma concentração de um óleo de laminação no refrigerante de concentração alta é 10-15% de massa.

2. Instalação para laminação a frio de uma tira de metal (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de ser dotada de um equipamento de controle para variar uma quantidade de jato do refrigerante de concentração alta de acordo com a taxa de laminação.

3. Método para laminação a frio de uma tira de metal (1) em uma instalação de laminação a frio compreendendo um sistema de alimentação de óleo em circula-ção por lançar em jato um refrigerante de concentração baixa em uma vizinhança de um lado de entrada de um rolo de trabalho (2) e lançar em jato um refrigerante de concentração alta em um lado à montante de uma posição de jato do refrigerante de concentração baixa para conduzir laminação, CARACTERIZADO pelo fato de que uma quantidade de jato do refrigerante de concentração baixa é variada de acordo com uma taxa de laminação de modo que uma ponta de uma poça de líquido do refrigerante (10) de concentração baixa formada em uma superfície de tira de metal (1) em um lado de entrada do rolo de trabalho (2) não atinja uma posição de jato do refrigerante de concentração alta, e em que uma concentração de um óleo de laminação no refrigerante de concentração baixa é 2-4% de massa e uma concentração de um óleo de laminação no refrigerante de concentração alta é 10-15% de massa.

4. Método, para laminação a frio de uma tira de metal (1) de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que uma quantidade de jato do re-frigerante de concentração alta é variada de acordo com a taxa de laminação.