ITMI970633A1 - Treno di laminazione e relativo procedimento di laminazione a resa migliorata - Google Patents

Description

La presente invenzione è relativa ad un treno di laminazione e ad un relativo procedimento di laminazione a resa migliorata.

Nel campo della laminazione ed in particolare dei treni di laminazione, sono ormai noti e consolidati alcuni procedimenti nonché le relative gabbie usate per la loro attuazione.

A tale proposito, per attuare la laminazione in fase di sbozzatura, il tipo di gabbie più usate sono le gabbiè a tre rulli o cilindri sovrapposti, cosiddetto "trio", con disposizione dei rulli con asse orizzontale e con azionamento unidirezionale.

Il procedimento di laminazione avviene con alternanza di passate: una prima passata in un senso nella coppia di rulli superiore e mediano ed una seconda passata in senso opposto nella coppia di rulli mediano ed inferiore. Per potere effettuare tale procedimento è normalmente necessaria la presenza di un operatore; inoltre, come ben- comprensibile, la produttività è abbastanza bassa e si verifica un eccessivo calo della temperatura della billetta che è in laminazione.

Ulteriormente può attuarsi un procedimento di laminazione con una serie di gabbie a due rulli orizzontali, cosiddette "duo", disposte in successione, con disposizione dei rulli con asse orizzontale e con azionamento unidirezionale.

Tra le varie gabbie così fatte è normalmente presente una torsione del materiale in laminazione. Questo fatto, specie nella laminazione di billette di grosse dimensioni, necessitanti di attrezzature costose, produce in ogni caso difetti superficiali del materiale, proprio indotti dalla torsione.

Un tentativo di risolvere questo problema è stato quello di usare nel procedimento di laminazione una alternanza di gabbie a due rulli, cosiddette orizzontali e verticali. Vale a dire queste gabbie presentano una disposizione dei rulli con asse orizzontale e rispettivamente con asse verticale, nonché un azionamento unidirezionale.

Se da un lato questa disposizione risolve il problema sopra citato, dall'altro lato, essa presenta, specie nel caso di acciai speciali, limitazioni alle riduzioni di sezione nelle varie sequenze di laminazione, quali ad esempio tondo/ovale, quadro losanga, ecc..

Questo inconveniente avviene a seguito della presenza di un forte allargamento del materiale sotto i rulli. Si deve notare che questo allargamento, che può raggiungere valori elevati, sino all'ordine del 30-40%, incide in modo rilevante sull'allungamento che, come è noto, è il vero scopo della laminazione a caldo. Per cercare di ovviare a questi inconvenienti strettamente correlati allo specifico procedimento, si deve limitare la riduzione di sezione durante i vari passaggi sotto i vari rulli nel realizzare la sequenza ed è in ogni caso necessaria, come detto in precedenza, la presenza di gabbie verticali che sono maggiormente costose.

E' poi anche noto un procedimento di laminazione di tipo sbozzatore che prevede gabbie a due rulli con disposizione dei rulli ancora .con asse orizzontale, ma con azionamento bidirezionale.

La sequenza di laminazione in questo caso avviene alternando le passate con inversione del senso di rotazione del motore di azionamento.

In questo specifico caso, è allora necessario un dispositivo per la traslazione del materiale in laminazione, in corrispondenza dei vari canali, e di un dispositivo per il suo ribaltamento attorno all'asse longitudinale del materiale.

Questo comporta che il procedimento abbia quasi gli stessi svantaggi della gabbie a tre rulli sovrapposti .

Se poi si esaminano i procedimenti di laminazione che sono realizzati in un treno intermedio, come sino ad ora noto, si rilevano quasi i medesimi problemi tecnici ed inconvenienti evidenziati in precedenza. Secondo il procedimento più vecchio ed <' >usato in un treno intermedio sono previste gabbie a due rulli opposti ad assi complanari.

Nel caso di gabbie tutte orizzontali si viene anche qui a sviluppare una torsione tra le gabbie con difetti superficiali e un forte allargamento del materiale sotto i rulli. Ne consegue, una limitazione nella,riduzione della sezione durante i passaggi. Per evitare la torsione si possono sfasare le gabbie secondo una sequenza orizzontale/verticale; ma si ha così la necessità di uso di gabbie verticali costose. Nel procedimento di laminazione intermedio si è anche andato affermando l'uso di gabbie a tre rulli ad assi complanari e con dislocazione a 120° tra loro.

In questo caso, si hanno più gabbie in cascata con tre rulli motorizzati e con sfasamento fra le gabbie successive di 60°.

Usando questa disposizione, pur ottenendo uno schiaccio secondo tre direzioni concentriche, si deve però realizzare un complicato gruppo di azionamento dei tre rulli che devono essere attivati simultaneamente. Ciò fa aumentare a dismisura i costi e la complicazione di regolazione per un corretto funzionamento .

In estrema sintesi, si può concludere che i procedimenti noti con gabbie a due rulli od alternativamente a tre rulli, presentano tutti una serie di problemi tecnici di una certa importanza a seconda delle varie applicazioni in precedenza viste in dettaglio.

Nelle gabbie a due rulli si possono avere problemi connessi al costo delle gabbie verticali, ai dispositivi necessari alla movimentazione del materiale, alla necessità di presenza di personale operativo, alla bassa produttività ed al calo eccessivo di temperatura.

Nelle gabbie a tre rulli si ha essenzialmente una costosa costruzione meccanica per l'azionamento simultaneo dei tre rulli.

Scopo generale della presente invenzione è quindi sinteticamente quello di risolvere i problemi tecnici e gli inconvenienti sopra evidenziati, relativi alla tecnica nota, in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.

In vista dello scopo suddetto, secondo la presente invenzione, si è pensato di realizzare un treno di laminazione ed un relativo procedimento di laminazione che avessero una resa migliorata ed un costo contenuto al minimo.

Lo scopo suddetto è conseguito realizzando un treno di laminazione ed un relativo procedimento di laminazione, aventi le caratteristiche esposte nelle rivendicazioni allegate.

Le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione ed i suoi notevoli vantaggi rispetto alla tecnica conosciuta risulteranno ancora più chiari ed evidenti da un esame della descrizione seguente, riferita ai disegni allegati, che mostrano un esempio di realizzazione secondo l'invenzione. Nei disegni:

la figura 1 una vista in alzata laterale, parzialmente in sezione, di una prima gabbia di un treno di laminazione dell'invenzione;

la figura 2 una vista in alzata laterale, parzialmente in sezione, di una seconda gabbia di un treno di laminazione dell'invenzione;

- la figura 3 una vista ingrandita di un particolare identico nella prima e nella seconda gabbia di un treno di laminazione dell'invenzione mostrate in figure 1 e 2;

- la figura 4 schematizza una sequenza di laminazione secondo l'invenzione ottenuta con il passaggio successivo in una serie di gabbie quali quelle illustrate nelle precedenti figure 1 e 2 e facenti parte di un treno di laminazione;

- la figura 5 illustra tramite uno schema a blocchi un treno di laminazione secondo l'invenzione; e

la figura 6 illustra anch'essa un treno di laminazione od almeno parte di esso, in cui sono schematizzate le singole gabbie in alzata.

Con riferimento dapprima alla figura 5 si illustra, come detto, uno schema a blocchi in cui si cerca di rappresentare un treno di laminazione secondo l'invenzione, che è complessivamente indicato con 10, e che, nell'esempio illustrato, comprende una serie di otto gabbie disposte in cascata e di due tipi differenti 11 e 12, anch'esse secondo l'invenzione. Tutte le gabbie, in generale, sono gabbie a quattro rulli, a due a due contrapposti. Le gabbie 11 e 12 si dispongono una dopo l'altra e tra due gabbie successive è prevista una rotazione od uno sfasamento di un certo angolo, pari a 45°, tra assi dei medesimi rulli di gabbie successive.

Un prodotto o sbozzato da laminare, indicato con 13, viene fatto passare attraverso una cascata di rulli di laminazione con assi di rotazione disposti sui quattro lati di un quadrilatero a lati opposti paralleli e lati consecutivi perpendicolari tra loro, quale un quadrato.

La riduzione di sezione avviene ad allargamenti ridotti al minimo con una sezione di figura geometrica sempre simile. La figura della sezione può essere alternativamente un ottagono spurio a lati disuguali oppure un quadrato.

La disposizione delle gabbie di laminazione secondo uno schema assimilabile a quello mostrato, indipendentemente dal loro numero, è con una alternanza di gabbie 11 e 12 avente uno sfasamento, come in precedenza detto, di 45°.

Per avere un tale sfasamento le gabbie possono assumere una delle seguenti alternanze:

a) gabbia orizzontale, gabbia ruotata di 45°, gabbia orizzontale, gabbia ruotata di 45°, e così via per il numero di gabbie richiesto;

b) gabbia orizzontale, gabbia ruotata di -45°, gabbia orizzontale, gabbia ruotata di -45°, e così via per il numero di gabbie richiesto;

c) gabbia ruotata di 22.5°, gabbia ruotata -22.5°, gabbia ruotata di 22.5°, gabbia ruotata di -22.5°, e così via per il numero di gabbie richiesto.

In tutti questi casi l'asse longitudinale di laminazione, schematizzato in 14, rimane costante. Si osserva così come a billetta di partenza, normalmente quadra, è laminata ad ottagono spurio, vale a dire di forma non regolare in quanto i lati sono di misura differente, come già detto, oppure ancora a quadro, con successive pressioni di schiaccio sui lati più corti, se di forma ottagonale, o sugli spigoli, se di forma quadra.

Per facilitare l'imbocco tra una gabbia e la successiva, i rulli comandati possono avere diametri superiori di quelli folli.

Gli assi di rotazione dei rulli non comandati (folli) possono non essere complanari con quelli dei rulli comandati.

Lo spostamento può avvenire a valle <o a monte) per una piccola quantità, (pari cioè ad una percentuale del lato della sezione di entrata che costituisce il valore massimo dello spostamento).

Preferibilmente, i rulli presentano una tavola piana, ma può anche essere usata una tavola leggermente svasata o bombata per aumentare la stabilità del materiale in laminazione.

Si deve inoltre rilevare quale caratteristica selezionabile in funzione della specifica esigenza e del tipo di materiale in laminazione (acciaio normale, acciaio speciale, ecc.), la particolarità della disposizione dei rulli comandati.

In una prima disposizione generica, si ritiene che, ad esempio nella gabbie dispari 11, vi siano due rulli comandati 15, ad assi 17 preferibilmente orizzontali, e due rulli folli 16, ad assi 18 ruotati di 90° rispetto agli assi 17. Nella seconda gabbia 12 i rulli comandati sono quelli orizzontali della prima gabbia, sfasati o ruotati di 45° rispetto all'asse orizzontale .

In una ulteriore seconda realizzazione, si può ritenere che i rulli comandati delle gabbie pari 12 siano comandati in modo indipendente, ad esempio tramite motori idraulici, non mostrati, rispetto ai rulli comandati 15 delle gabbie dispari 11.

Inoltre, si deve rilevare che non necessariamente in ogni gabbia vi debbano essere due rulli comandati 15 contrapposti e due rulli folli 16, anch'essi contrapposti. Vi può essere in una terza disposizione, ad esempio, tra due gabbie non successive con quattro rulli comandati 15, una gabbia intermedia con tutti i quattro rulli folli 16.

Preferibilmente la gabbia con rulli comandati è quella con un asse 17 di una coppia di rulli 15 disposto orizzontale, mentre l'altro asse 17 è disposto verticale.

In questo specifico caso in cui una gabbia intermedia è dotata di tutti e quattro i rulli folli 16, il materiale 13 lavora per spinta.

Le figure 1-3 mostrano come possano essere realizzate le singole gabbie 11 e 12, in precedenza citate.

Negli esempi si mostrano gabbie costituite da una coppia di rulli contrapposti comandati 15 e da una coppia di rulli contrapposti folli 16. E' naturale che le gabbie aventi tutti e quattro i rulli folli presentano una struttura ancora più semplice.

La figura 1 mostra una prima gabbia 11 nella quale i rulli comandati 15 sono con assi 17 orizzontali e sono supportati, come meglio illustrato in figura 3, generalmente su cuscinetti a rotolamento contrapposti 19 posti su colli 20 di essi e tali da contenere anche spinte di tipo assiale.

La regolazione simmetrica dei rulli comandati 15 rispetto a spalle 21 della gabbia 11 è effettuata a mezzo di eccentrici 22.

Questi rulli comandati 15 tramite una estensione di estremità libera 23 sono collegati ad allunghe 24, ad esempio a denti 25 e di tipo arretrabile, a loro volta collegabili ad un riduttore principale 26.

Il riduttore principale 26 trae il suo moto da un motore 27 posto su un basamento piano 28.

I rulli folli 16 invece sono con assi 18 verticali e sono regolati rispetto alle spalle 21, da un lato, tramite eccentrico 29 e, dall'altro lato, tramite un disposizione a cerniera 30.

E' evidente comunque che sia i rulli comandati 15 che i rulli folli 16 possono essere disposti tramite sistemi di supporto equivalenti che ne regolino il corretto posizionamento.

La figura 2 mostra una seconda gabbia 12 nella quale i rulli comandati 15 sono con assi 17 ruotati o sfasati di 45° rispetto all'orizzontale della prima gabbia. La disposizione in generale è equivalente a quella in precedenza descritta fatta eccezione per il riduttore principale 26' che risulta capovolto.

La gabbia 12 è sistemata su un controtelaio inclinato 31 che è ancorato alla gabbia stessa ed asportabile con essa rispetto ad un piano di appoggio di base 32. In tale modo si può usare una struttura simile a quella della prima gabbia 11.

II riduttore principale 26' ed il motore 27 sono anch' essi posti su un ulteriore basamento inclinato 33.

Le gabbie possono essere facilmente sostituite tramite gru o dispositivo di cambio rapido, una volta arretrate le allunghe 24 previo disimpegno e scollegamento della connessione a denti 25.

La figura 4 schematizza una sequenza di laminazione secondo l'invenzione ottenuta con il passaggio successivo in una serie di gabbie (quattro) 11 e 12, quali quelle descritte in precedenza ed illustrate nelle figure 1 e 2, che fanno parte di un treno di laminazione secondo l'invenzione.

In questa sequenza si vede come ad esempio partendo da una sezione di entrata di billetta quadra 40, si debba' passare in successive calibrazioni 41-44 che hanno,tutte una forma simile con lati a diminuire e ruotata di 45° rispetto alla precedente.

E' presumibile che la sezione della billetta che è contenuta nelle varie calibrazioni abbia una sezione ad ottagono spurio a lati disuguali oppure a quadrato, sino all'ottenimento della sezione finale di uscita 45 desiderata. La pressione di schiaccio nelle varie calibrazioni sarà, come già detto, sui lati più corti delle varie sezioni , se di forma ottagonale spuria, o sugli spigoli delle sezioni, se di forma quadra.

Si sottolinea che si è potuto in particolare rilevare che la sequenza con ottagoni successivi riduce notevolmente gli allargamenti e come conseguenza riduce le coppie di laminazione.

Da quanto in precedenza descritto con riferimento alle varie figure, appare chiaro ed evidente come il treno dell'invenzione ed il relativo procedimento siano particolarmente vantaggiosi.

Si realizza infatti la possibilità di ottenere riduzioni di sezione elevate anche con materiali, quali gli acciai speciali, che mal tollerano allargamenti. E' noto a tale proposito che la loro ridotta plasticità può procurare cricche superficiali ed altri difetti.

Si ha inoltre una riduzione di sezione con minima alterazione dell'allargamento, con minima dipendenza dalla tipologia dei materiali in laminazione. Questo al contrario degli allargamenti notevolmente differenti che si verificano nei vari materiali in treni di laminazione realizzati secondo la tecnica nota.

Vantaggiosamente, vengono utilizzati rulli di laminazione aventi una superficie laterale quasi piana. In tal modo si ha una minimizzazione dell'usura dei rulli rispetto ai rulli scanalati della tecnica nota. In questi rulli scanalati è noto che l'usura varia al variare della distanza dall'asse di laminazione dei diversi punti di contatto tra materiale e rullo.

Sono così risolti i problemi tecnici della tecnica nota ed è conseguito lo scopo menzionato al preambolo della descrizione.

Naturalmente, le forme realizzative possono anche essere diverse da quelle descritte in precedenza e mostrate a solo titolo di esempio, non limitativo, nei disegni allegati.

Ulteriore vantaggio è quello che le attrezzature di laminazione in generale risultano semplificate. Un treno realizzato secondo l'invenzione si presenta inoltre particolarmente compatto e corto rispetto ai treni noti mancando completamente i formatori d'ansa. La figura 6 illustra ancora una ulteriore esemplificazione di un treno di laminazione o di almeno parte di esso. In questa esemplificazione le prime quattro gabbie del treno di laminazione sono mostrate schematicamente in alzata frontale, ove è indicata con frecce 50 la direzione di laminazione. Si rileva come in questo esempio si usi una alternativa che prevede una disposizione in sequenza delle gabbie, sempre dello stesso tipo, ma orientate in maniera differente.

Si ha quindi una sequenza di gabbia orizzontale 51, di gabbia ruotata di 45° 52, di gabbia verticale 53, e di gabbia ruotata di -45° 54, e poi ripetizione della sequenza all'interno del treno.

In questo modo si ottiene un bilanciamento degli stiramenti delle fibre, dal momento che tutte le varie zone del perimetro della sezione vengono stirate in quattro successioni e con ripetizione del ciclo ogni quattro gabbie. Al fine di semplificare la costruzione meccanica di questa disposizione a quattro gabbie a posizione ruotata di 45° l'una rispetto a quella successiva, si possono usare motori idraulici di azionamento 55.

Con quest'ultima disposizione si eliminerebbero distribuzione non uniforme di stiramenti delle fibre attraverso la sezione del materiale in laminazione. L'ambito di tutela dell'invenzione è pertanto delimitato dalle rivendicazioni allegate.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1) Treno di laminazione (10) comprendente una serie di gabbie (11, 12) disposte una dopo l'altra, caratterizzato dal fatto che dette gabbie sono di almeno due tipi differenti (11, 12), alternate l'una (11) all'altra (12), in cui ciascuna di dette gabbie (11, 12) ha quattro rulli (15, 16), a due a due contrapposti tra loro, almeno una gabbia avendo due rulli contrapposti comandati (15) e due gabbie successive (11, 12) prevedendo una rotazione od uno sfasamento di un angolo attorno ai 45° tra assi (17, 18) di detti rulli (15, 16) di gabbie successive.
2. 2) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette gabbie (11, 12), alternate l'una all'altra, sono l'una (11) con almeno una coppia di rulli (15) ad assi orizzontali.
3. 3) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'una gabbia (11) è ruotata di 22.5° rispetto all'orizzontale, mentre l'altra gabbia (12) è ruotata di -22.5° rispetto all'orizzontale.
4. 4) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette gabbie di almeno due tipi differenti (11, 12) hanno tutte due rulli contrapposti comandati (15).
5. 5) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un tipo di gabbia (11) presenta due coppie di rulli comandati (15) e l'altro tipo di gabbia (12) presenta due coppie di rulli folli (16).
6. 6) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti rulli comandati (15) hanno diametri superiori a rulli folli (16).
7. 7) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti rulli (15, 16) hanno una tavola piana.
8. 8) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta una gabbia (11) comprènde spalle (21) che supportano una coppia di rulli, comandati (15) ed una coppia di rulli folli (16) ruotati di 90° rispetto a detti rulli comandati in modo che loro assi di rotazione (17, 18) sono disposti su quattro lati di un quadrilatero a lati opposti paralleli e a lati consecutivi perpendicolari tra loro.
9. 9) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli assi di rotazione dei rulli non comandati non sono complanari agli assi di rotazione dei rulli comandati.
10. 10) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti rulli comandati (15) e folli (16) sono supportati su cuscinetti a rotolamento contrapposti (19), essendo previsti mezzi (22, 29, 30) per la regolazione simmetrica di detti rulli rispetto a dette spalle (21).
11. 11) Treno di laminazione secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti rulli comandati (15) e folli (16) sono collegati tramite allunghe (24) ad un riduttore principale (26), a sua volta collegato ad un motore (27).
12. 12) Procedimento di laminazione realizzato su uno sbozzato (13) di forma quadrilatera, caratterizzato dal fatto di eseguire una serie successiva di riduzioni di sezione tramite calibrazioni (41-44) di forma, ottagonale, con lati di detta forma a diminuire, e ruotate di 45° l'una calibrazione rispetto alla precedente.
13. 13) Procedimento di laminazione secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detta forma ottagonale è a lati disuguali.
14. 14) Procedimento di laminazione secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di impartire pressioni di schiaccio nelle varie calibrazioni su lati più corti delle varie sezioni.
15. 15) Procedimento di laminazione realizzato su uno sbozzato (13) di forma quadrilatera, caratterizzato dal fatto di eseguire una serie successiva di riduzioni di sezione tramite calibrazioni (41-44) di forma quadra.