BRPI1003104A2

BRPI1003104A2 - método e instalação de fundição e laminação contínua para preparar produtos metálicos longos laminados

Info

Publication number: BRPI1003104A2
Application number: BRPI1003104-9A
Authority: BR
Inventors: Gianpietro Benedetti
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-04-24
Also published as: US8322400B2; MX2010009064A; CN102294356B; EP2399683A1; KR20110140068A; IT1400913B1; ITUD20100125A1; RU2553163C2; RU2010135759A; CN102294356A; US20110315340A1; EP2399683B1

Abstract

MéTODO E INSTALAçãO DE FUNDIçãO E LAMINAçãO CONTìNUA PARA PREPARAR PRODUTOS METáLICOS LONGOS LAMINADOS. Método para preparar produtos metálicos longos laminados compreendendo as seguintes etapas: - fundição contínua em alta produtividade horária, de 35 t/h a 200 t/h, feita por uma única máquina de fundição (11) que define um eixo de fundição, de um produto com uma seção retangular ou equivalente com uma proporção entre o lado maior e o lado menor maior do que ou igual a 1,02 e menor do que ou igual a 4; - corte no tamanho desejado do produto fundido para definir um segment.o de um comprimento compreendido entre 16 e 150 m e com um peso compreendido entre 10 e 100 toneladas; - introdução do segmento tendo uma temperatura média de pelo menos 1000<198>C em um forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) compreendendo uma primeira seção (20a) para mover o produto fundido disposto em eixo com o eixo de fundição; - transferência lateral do segmento dentro do forno (14) de forma a colocá-lo em uma segunda seção (20b) para mover o produto fundido disposto em paralelo e desalinhado em relalão à primeira secão de movimento (20a) e alinhado com um eixo de laminação paralelo e deslocado em relação ao eixo de fundicão; e - redução da seção em um laminador (16) que define o referido eixo de laminação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "MÉTODO E INSTALAÇÃO DE FUNDIÇÃO E LAMINAÇÃO CONTÍNUA PARA PREPARAR PRODUTOS METÁLICOS LONGOS LAMINADOS".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método e a uma instalação de fundição e laminação continua em modo semi- continuo, para preparar produtos metálicos longos laminados, tais como barras, vergalhões, vigas, trilhos ou seções em geral, iniciando-se a partir de um material continuamente fundido em alta velocidade e alta produtividade. Antecedentes da Invenção

Instalações de fundição continua de linha única conhecidas no estado da técnica para a produção de produtos laminados longos têm limitações consideráveis pelo fato de que, por razões intrinsecamente relacionadas a restrições operacionais e desempenho dos componentes, sua produtividade não excede, em geral, de 25 a 40 toneladas/hora. Consequentemente, de forma a obter maior produtividade, é necessário aumentar o número de linhas de fundição conectadas à mesma linha de laminação, que pode ser de até 8 linhas ou mais. Isso requer, dentre outras coisas, a necessidade de transferir os tarugos ou lingotes que saem das várias linhas de fundição sobre um único ponto de entrada do forno de aquecimento, com as conseqüentes perdas de temperatura durante as transferências.

Ά conseqüência disso é a quantidade considerável de energia necessária para alimentar o forno de aquecimento, o qual tem de restaurar a temperatura perdida e levá-la do valor de entrada, compreendido entre 650°C e 750°C, para o valor adequado para laminação, o qual é igual a cerca de 1100°C.

Além disso, a necessidade de transferir os segmentos de tarugos ou lingotes das várias linhas de fundição para o ponto onde eles são introduzidos no forno impõe limitações sobre o comprimento e, deste modo, sobre o peso: o comprimento dos tarugos ou lingotes está compreendido entre 12 e 14 metros, até um máximo de 16 metros e o peso é, em média, igual a 2 a 3 toneladas.

Essas necessidades e limitações de processo são a principal causa de um aumento na energia requerida para o aquecimento dos tarugos ou lingotes e de uma piora da capacidade total, ambos em virtude de panelas intermediárias de grande tamanho que são necessárias para servir às várias linhas de fundição e também ao grande número de tarugos ou lingotes a serem processados, dada a mesma quantidade de toneladas/hora a serem produzidas, com conseqüente alto número de cortes, entradas de carga nas bases do laminador e sub-comprimentos com tamanhos não comerciais. Uma finalidade da presente invenção é, portanto, obter um processo de fundição e laminação continua no modo semi- continuo (isto é, iniciando-se a partir de segmentos de produtos fundidos cortados no tamanho) para produtos longos e aperfeiçoar uma instalação de produção relacionada a qual, usando apenas uma linha de fundição, permite aumentar a produtividade se comparada com instalações similares do estado da técnica.

Outra finalidade da presente invenção é explorar ao máximo a entalpia possuída pelo aço líquido original ao longo de toda a linha de produção, reduzindo as perdas de temperatura no período de tempo entre o corte do produto fundido ao tamanho e envio do mesmo para a etapa de laminação, de modo a obter uma economia de energia considerável e uma redução nos custos operacionais comparado com os processos convencionais.

Uma outra finalidade da presente invenção é lidar com as paradas do laminador sem ter de interromper a fundição e, portanto, sem perda de produção e sem penalizar a instalação de aço à montante.

Outra finalidade da invenção é reduzir a um mínimo ou eliminar o material de refugo em situações de emergência ou durante paradas programadas e, assim, recuperar completamente o produto, o qual, nessas situações, é temporariamente acumulado em um ponto intermediário ao longo da linha de produção.

Outras finalidades da invenção são:

- reduzir os custos de investimento graças à redução no número de linhas de fundição, dada a mesma produção;

- assegurar um maior rendimento, igual à proporção entre o peso do produto acabado e o peso do aço liquido para produzir uma tonelada;

- reduzir os riscos de aglomeração durante a laminação graças à redução no número de entradas de carga nas bases;

- obter uma maior estabilidade do laminador e uma melhor qualidade dimensional do produto acabado;

- produzir o desempenho de um processo semi-continuo muito mais próximo daquele de um processo continuo, isto é, sem solução de continuidade entre a máquina de fundição continua e a unidade de laminação; e

- assegurar a possibilidade de alterações na produção quanto à dimensão e o tipo sem parar a fundição continua, obtendo um maior fator de utilização da instalação.

O requerente projetou, testou e concretizou a presente invenção para superar as deficiências do estado da técnica e obter essas e outras finalidades e vantagens.

Sumário da Invenção

A presente invenção é apresentada e caracterizada pelas reivindicações independentes, enquanto que as reivindicações dependentes descrevera outras características da invenção ou variantes da idéia principal da invenção.

Uma instalação de fundição e laminação contínua do tipo semi-contínuo para a produção de produtos laminados longos, de acordo com a presente invenção, compreende uma única máquina de fundição contínua com um cristalizador adequado para fundir aço líquido em alta velocidade e alta produtividade (por exemplo, e apenas de maneira indicativa, de 35 até 200 toneladas/hora).

Por fundição em alta velocidade entenda-se que a máquina de fundição contínua pode fundir produtos, em relação à espessura, em uma velocidade variável de 3 a 9 metros/minuto.

Vantajosamente, o cristalizador produz uma seção substancialmente retangular ou, em qualquer caso, com um formato alargado, isto é, com um tamanho que prevalece sobre o outro, aqui posteriormente definido, em geral, como lingote.

Na descrição e nas reivindicações, pelo termo lingote entenda-se um produto com uma seção retangular na qual a proporção entre o lado longo e o lado curto está compreendida entre 1,02 e 4, isto é, pouco maior do que a seção quadrada até uma seção retangular na qual o lado longo é 4 vezes o lado curto. Na presente invenção, a seção do produto fundido não está limitada a uma seção quadrangular com lados retos e paralelos dois a dois, mas também compreende seções com pelo menos um lado curvado, côncavo ou convexo, vantajosamente, mas não necessariamente, opostos e especulares dois a dois ou combinações das geometrias anteriormente mencionadas.

Uma seção retangular tem uma superfície maior do que uma seção quadrada tendo a mesma altura, de modo que quando funde-se este tipo de seção nós obtemos, dada a mesma velocidade de fundição, uma maior quantidade, em toneladas, de material na unidade de tempo.

De acordo com a presente invenção, a seção fundida de uma forma substancialmente retangular tem uma superfície igual àquela de um quadrado com lados equivalentes compreendidos entre 100 e 300 mm.

Meramente para fornecer um exemplo, os lingotes os quais são produzidos pela fundição contínua de acordo com a presente invenção têm dimensões que variam entre cerca de 100 mm x 140 mm, 100 mm x 160 mm, 130 mm x 180 mm, 130 mm x 210 mm, 140 mm x 190 mm, 160 mm x 210 mm, 160 mm x 280 mm, 180 mm x 300, 200 mm x 320 mm ou dimensões intermediárias. No caso da produção de perfis médios, seções dimensionais ainda maiores podem ser usadas, por exemplo, de cerca de 300 mm x 400 mm e similares. A máquina de fundição de acordo com a presente invenção, portanto, permite reduzir o número de linhas de fundição necessárias para uma instalação para apenas uma, dada a mesma produtividade, permitindo assim obter um melhor rendimento, ou capacidade total, graças ao fato de que é possível usar uma panela intermediária menor, com menos consumo refratário.

A linha de laminação também compreende, à jusante da fundição contínua, meios de corte adequados para cortar os lingotes no tamanho em segmentos de um comprimento desejado. Por comprimentos desejados dos segmentos entenda-se um valor compreendido entre 16 e 150 metros, preferivelmente entre 16 e 80 metros, mais preferivelmente entre 40 e 60 metros. A medição ótima do segmento é identificada em cada ocasião com base no tipo de produto e nos modos de processo, da maneira indicada aqui posteriormente em maiores detalhes.

Uma unidade de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento está localizada à jusante da máquina de fundição, na qual os referidos segmentos, cortados no tamanho, entram diretamente em uma temperatura média de pelo menos 1000°C, preferivelmente compreendida entre cerca de 1100°C e cerca de 1150°C. A temperatura média na qual o lingote sai do forno está compreendida entre cerca de 1050°C e 1180°C. Em algumas modalidades, não restritivas para o escopo da invenção, na saida do forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento ou, em qualquer caso, à jusante do mesmo, há um indutor o qual tem a função de levar a temperatura dos segmentos de lingote para valores adequados para laminação, pelo menos quando a temperatura na qual eles saem do forno é de cerca de 1050°C ou menor.

O indutor pode estar presente, ou também presente, em uma posição intermediária entre as bases do laminador.

De acordo com um aspecto característico da presente invenção, os eixos da máquina de fundição e do laminador encontram-se deslocados e paralelos um em relação ao outro, o que se deve ao fato de que essa configuração é adequada para produzir um processo do tipo semi-contínuo.

De acordo com outro aspecto característico da invenção, a unidade de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento consiste de um forno de transferência lateral, o qual conecta a linha de fundição, localizada sobre um primeiro eixo, com a linha de laminação, localizada sobre um segundo eixo, a qual dissemos estar deslocada e paralela à primeira. 0 forno de transferência lateral é configurado de modo a compensar as diferentes produtividades da máquina de fundição contínua e do laminador.

O forno de transferência lateral tem um comprimento o qual pode variar pelo menos de 16 a 150 metros, preferivelmente de 16 a 80 metros, no caso especifico, mas, de acordo com um outro aspecto característico da presente invenção, o comprimento é determinado em cada ocasião de forma a otimizar as características do processo, conforme será explicado em maiores detalhes aqui posteriormente.

Em particular, o comprimento do forno é um parâmetro de planejamento determinante no dimensionamento da linha, pelo fato de ser o parâmetro o qual permite identificar o compromisso ótimo entre produtividade, economia de energia, capacidade de acúmulo, volume e mais, conforme será posteriormente observado aqui na descrição.

Em uma forma preferencial da invenção, o forno de transferência lateral é subdividido em duas seções, uma primeira seção de entrada alinhada ao eixo da máquina de fundição, a qual opera no ritmo da fundição contínua, a qual permite introduzir continuamente segmentos de lingote produzidos continuamente pela fundição, e uma segunda seção de saída alinhada ao eixo do laminador, a qual opera no ritmo do laminador localizado à jusante, de modo a alimentar os segmentos de lingote ao laminador à jusante sem solução de continuidade.

Dessa forma, quando a instalação está funcionando sob condições normais, a fundição contínua e a laminação podem operar em uma condição substancialmente contínua, se aproximando de uma condição de modo "contínuo", ainda que elas estejam funcionando com segmentos cortados no tamanho e com uma linha de laminação desalinhada em relação à máquina de fundição contínua.

O forno de transferência lateral também atua como um depósito de acúmulo para os lingotes, por exemplo, quando é necessário superar uma interrupção no processo de laminação em virtude de acidentes ou para uma troca programada de equipamento de laminação ou para mudança de produção, desse modo, evitando quaisquer perdas de material e energia e, acima de tudo, evitando qualquer interrupção da fundição. O forno permite obter um tempo de armazenamento de até 60 a 80 minutos (em velocidade máxima de fundição) e mais, e é, em qualquer caso, variável durante o projeto da instalação.

Isso permite aprimorar consideravelmente o fator de utilização da instalação.

Graças à capacidade de armazenamento do forno, o rendimento global também é aprimorado, pelas seguintes razões:

- o número de re-inicializações da fundição é reduzido ou eliminado, com conseqüente economia de material desperdiçado no início e no final da fundição;

- o aço, o qual no momento de um bloqueio acidental no laminador, por exemplo, em virtude de uma aglomeração, deve ser encontrado na panela intermediária (a qual descarrega o aço liquido no cristalizador) no inicio do laminador, não tem que ser refugado, nem o aço restante na colher de fundição, o qual freqüentemente não pode ser recuperado;

- no caso de um bloqueio acidental do laminador, o lingote já preso em uma ou mais bases pode ser retornado para dentro do forno e lá mantido, também em temperatura, impedindo qualquer segmentação e, portanto, qualquer perda de material.

De acordo com uma formulação da presente invenção, o comprimento ótimo do lingote e, consequentemente, do forno de transferência lateral que tem de contê-lo, é escolhido como uma função da redução, para um minimo, da combinação linear das perdas térmicas no referido forno e das perdas de material em virtude de cortes, barras curtas e aglomerados.

De acordo com um exemplo de cálculo, a função é expressa de acordo com a seguinte fórmula:

F(E,Y) = ke. E + ky. Y;

onde o termo ke. E representa a perda econômica causada pelo consumo de energia para manutenção e/ou possível aquecimento dos lingotes, diretamente proporcional ao comprimento Lb do lingote, enquanto que o termo ky. Y representa a perda econômica causada por cortes, aglomerados e barras curtas no laminador, inversamente proporcional a Lb. Portanto, expressando a mesma como uma função de apenas uma variável, por exemplo, do comprimento do lingote a ser processado, e identificando o ponto mínimo da referida função, o comprimento ótimo do lingote é encontrado. 0 forno de transferência lateral terá um comprimento ótimo pelo menos igual àquele do lingote; vantajosamente, uma margem de segurança adequada é fornecida, a qual leva em conta possíveis lingotes cortados fora de tolerância e também as adaptações dimensionais e de construção necessárias.

Dessa forma, as condições de operação ótimas para a coordenação da máquina de fundição contínua e do laminador são identificadas.

Em uma forma de modalidade não restritiva, a instalação compreende uma unidade de redução adicional, consistindo de pelo menos uma base de laminação e é fornecida de modo a retornar a seção fundida alargada para um formato quadrado, oval ou redondo ou, em qualquer caso, menos alargado do que a seção inicial, de modo que ela seja adequada para alimentar o laminador.

A unidade adicional é fornecida imediatamente à jusante da unidade de fundição contínua, quando a velocidade de entrada na primeira base de laminação está compreendida entre cerca de 0,05 m/s (ou menos) e cerca de 0,08 m/s. Uma vez que a redução ocorre sobre material que acabou de ser fundido, com um núcleo quente, existem vantagens consideráveis em termos de economia de energia.

Pelo contrário, se a velocidade na entrada da primeira base está compreendida entre cerca de 0,08 m/s e cerca de 0,1 m/s (ou maior), a unidade é fornecida à jusante do forno de transferência lateral e, portanto, na cabeça do laminador.

A presente invenção refere-se também a um processo de laminação para a produção de produtos longos compreendendo uma etapa de fundição continua de lingotes, uma etapa de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento e uma etapa de laminação, posterior à etapa de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento, para a produção de produtos laminados longos.

De acordo com um aspecto característico da presente invenção, a etapa de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento provê a manutenção de uma pluralidade de segmentos de lingotes, cortados no tamanho, em uma condição de transferência lateral dentro de um forno, durante um tempo correlacionado ao tamanho, quanto ao comprimento e largura do forno e determinado de modo a otimizar a conexão de operação entre a fundição contínua e a laminação. O processo, assim, provê a definição de um depósito de acúmulo entre a fundição e a laminação, onde os lingotes podem permanecer: o tempo de armazenamento, o qual pode ser determinado durante o estágio de planejamento e pode variar de 30 até 60 a 80 minutos ou mais, na velocidade máxima de fundição, é calculado com relação às condições de operação da instalação e/ou o número máximo de lingotes que podem ser acumulados dentro do forno, em relação também à seção e comprimento do lingote.

Em outras formas de modalidade, a linha, de acordo com a presente invenção, compreende um primeiro dispositivo de decapagem à montante do forno de transferência lateral e/ou um segundo dispositivo de decapagem à jusante do forno de transferência lateral. Breve Descrição das Figuras

Essas e outras características da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição a seguir de uma forma preferencial de modalidade, fornecida como um exemplo não restritivo com referência às figuras e à tabela em anexo, em que:

- as figuras 1 a 4 mostram quatro possíveis esquemas de uma instalação de laminação de acordo com a presente invenção;

- a figura 5 mostra um diagrama para calcular o comprimento ótimo do segmento de lingote de acordo com a presente invenção;

- a tabela 1 mostra um exemplo numérico de dimensionamento que usa o diagrama da figura 5;

- as figuras 6 e 7 mostram, respectivamente, a economia em termos de eficiência de operação e o consumo de gás natural da solução de acordo com a presente invenção e soluções convencionais com múltiplas linhas de fundição e comprimentos de lingote menores que 16 m; e

- as figuras 8 a 11 mostram exemplos de algumas diferentes seções que podem ser fundidas com as instalações das figuras 1 a 4.

Descrição Detalhada de uma Forma Preferencial de Modalidade Com referência às figuras em anexo, a figura 1 mostra um primeiro exemplo de um esquema 10 de uma instalação para a produção de produtos laminados longos de acordo com a presente invenção.

O esquema 10 na figura 1 compreende, nos elementos essenciais mostrados, uma máquina de fundição continua 11 com apenas uma linha, a qual usa um cristalizador ou outro dispositivo adequado para fundir lingotes de vários formatos e tamanhos, principalmente retangulares com lados retos, curvados, côncavos ou convexos, ou outros. Alguns exemplos de seções que podem ser fundidas com a presente invenção são mostrados nas figuras 8 a 11, as quais mostram, respectivamente, uma seção retangular com lados retos e paralelos (figura 8), uma seção com lados curtos com uma curvatura convexa e lados longos retos e paralelos (figura 9), uma seção com lados curtos tendo uma curvatura convexa no centro e com lados longos retos e paralelos (figura 10) e uma seção com lados curtos com uma curvatura côncava e lados longos retos e paralelos (figura 11).

A máquina de fundição continua 10 está disposta sobre uma linha deslocada, mas paralela em relação à linha de laminação definida por um laminador 16 localizado à jusante. Dessa forma, um processo descontínuo ou semi-contínuo é obtido, mas com um desempenho que, conforme será observado e graças ao dimensionamento dos parâmetros fornecidos na presente invenção, está muito próximo de um processo sem solução de continuidade ou contínuo.

Vantajosamente, a máquina de fundição contínua 11 é de alta produtividade e pode atingir velocidades de fundição compreendidas entre 3 e 9 m/min, de acordo com o tipo de produto (seção, qualidade do aço, produto final a ser obtido, etc.), e pode também fundir seções com um formato alargado, isto é, com um tamanho prevalecendo sobre o outro, em uma proporção compreendida, de preferência, entre 1,02 e 4.

Em particular, a máquina de fundição contínua 11 permite obter uma produtividade que varia de 35 toneladas/h a 200 toneladas/h. Meramente para fornecer um exemplo, as seções que podem ser fundidas podem ser escolhidas dentre 100 mm x 140 mm, 100 mm x 160 mm, 130 mm x 180 mm, 130 mm x 210 mm, 140 mm x 190 mm, 160 mm x 210 mm, 160 mm x 280 mm, 180 mm x 300 mm, 200 mm x 320 mm ou tamanhos intermediários. No caso da produção de perfis médios, seções dimensionais ainda maiores podem ser usadas, por exemplo, de cerca de 300 mm x 400 mm e similares.

Vantajosamente, seções desse tipo permitem obter lingotes com um alto peso métrico, dada a mesma espessura ou altura de seção.

À jusante da unidade de fundição continua 11, há um meio para realização de corte no tamanho 12, por exemplo, uma tesoura ou um maçarico de oxicorte, o qual corta os lingotes fundidos em segmentos de um comprimento desejado. Vantajosamente, os lingotes são cortados em segmentos de um comprimento de 1 a 10 vezes maior do que aquele do estado da técnica e, de acordo com a presente invenção, está compreendido entre 16 e 150 metros, preferivelmente entre 16 e 80 metros, mais preferivelmente entre 40 e 60 metros. Dessa forma, lingotes de grande peso são obtidos, de 5 a 20 vezes maiores do que no estado da técnica, o qual, de acordo com a presente invenção, está compreendido entre 10 e 100 toneladas. Dessa forma, embora todos os esquemas 10, 110, 210, 310, sejam configurados como operando em modo semi-contínuo pelo fato de que eles começam a partir de segmentos cortados no tamanho, lingotes de grande comprimento e grande peso linear permitem, durante condições normais de funcionamento, operar em uma condição de substancial continuidade, obtendo um desempenho muito próximo daquele do modo continuo.

Nos esquemas alternativos 110 e 210 nas figuras 2 e 3, onde os mesmos numerais de referência correspondem a componentes idênticos ou equivalentes, há uma unidade de redução/desbaste adicional 13, geralmente consistindo de 1 a 4 bases e, nesse caso, três bases de laminação 17 vertical/horizontal/vertical ou vertical/vertical/horizontal alternadas. Em alguns casos, é possível usar apenas uma base de laminação vertical. As bases 17 são usadas para retornar a seção fundida, tendo um formato alargado para uma seção quadrada, redonda ou oval ou pelo menos que seja menos alargada do que a seção inicial, de forma a torná-la adequada para laminação no laminador 16 localizado à jusante. Ainda que, nas figuras, o número de bases seja 3, deve ser entendido que o número pode ser escolhido de 1 a 4, de acordo com os parâmetros globais de projeto da linha e dos produtos a serem continuamente fundidos.

A melhor posição para a unidade de redução/desbaste adicional 13 ao longo da linha compreendida do final da fundição ao inicio do laminador 16 é estabelecida em relação à velocidade obtenivel na entrada para a primeira base da unidade. Por exemplo, se a velocidade está compreendida entre 3 e 4,8 m/min (0,05 m/s e 0,08 m/s), a unidade de redução/desbaste 13 está posicionada imediatamente à jusante da máquina de fundição continua 11 e à montante do meio para corte no tamanho 12, enquanto que, se a velocidade na entrada para a base é maior, por exemplo, compreendida entre 5 e 9 m/min, a unidade de redução/desbaste adicional 13 é colocada no inicio do laminador 16 e à jusante do forno de manutenção de temperatura e/ou aquecimento 14, como será observado aqui posteriormente.

Outro parâmetro que pode condicionar a escolha da inserção da unidade adicional de redução/desbaste 13 imediatamente à jusante da máquina de fundição continua e à montante do meio de corte 12 é o fator de energia.

Quando a primeira redução na seção é realizada imediatamente à jusante da fundição continua, imediatamente após o fechamento do cone metalúrgico, o consumo de energia é reduzido, uma vez que a redução na seção ocorre em um produto com um núcleo que ainda está muito quente e, portanto, é possível usar uma força de compressão menor e usar bases menores que requerem menos energia instalada. À jusante da unidade de fundição continua, um forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14 está disposto, do tipo transferência lateral horizontal, o qual recebe, ao longo de um primeiro eixo, os segmentos de lingote fornecidos pela fundição e cortados no tamanho pelo meio de corte 12 e alimenta os mesmos ao laminador 16 localizado à jusante ao longo de um segundo eixo, paralelo ao primeiro.

Vantajosamente, o fato de que há apenas uma linha de fundição de alta produtividade permite alimentar diretamente o forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14 em uma temperatura média de pelo menos 1000°C, preferivelmente compreendida entre cerca de 1100°C e cerca de 1150°C. A temperatura média na qual o lingote deixa o forno está, ao invés disso, compreendida entre cerca de 1050°C e 1180°C.

Conforme pode ser observado em todos os esquemas nas figuras 1 a 4, a linha de laminação encontra-se deslocada e em paralelo em relação à linha de fundição e o forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14 compreende uma primeira seção de movimento 20a, disposta em eixo com o eixo de fundição, e uma segunda seção de movimento 20b, disposta em eixo com o eixo de laminação. Dentro do forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14, a conexão lateral necessária é obtida, graças à presença de dispositivos, não mostrados aqui, os quais transferem os segmentos de lingotes da seção de movimento 20a para a seção de movimento 20b e também descarregam os segmentos do eixo 20b, de modo a alimentar os mesmos ao laminador 16 localizado à jusante.

O forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14 não apenas cria a conexão lateral entre as duas linhas deslocadas, mas também tem pelo menos as seguintes funções e trabalha dos seguintes modos:

- funciona como uma câmara apenas para manter os lingotes na temperatura. Nessa configuração, a câmara assegura que a temperatura da carga seja mantida entre a entrada e a saída; e

- funciona como um forno de aquecimento para os lingotes. Nessa configuração, o forno 14 eleva a temperatura da carga entre a entrada e a saída, por exemplo, para restaurar a temperatura perdida quando a unidade de redução adicional 13 é fornecida imediatamente à jusante da fundição.

O forno de transferência lateral 14, conforme dissemos, é dividido em duas seções, uma primeira seção de movimento de entrada 20a, que funciona com o ritmo da fundição contínua 11 localizada à montante, e uma segunda seção de movimento de saída 20b, que opera no ritmo do laminador 16 localizado à jusante.

Em particular, as seções de movimento 20a e 20b compreendem respectivas esteiras rolantes internas, uma primeira em eixo com a esteira rolante da fundição contínua 11 e uma segunda em eixo com a esteira rolante que alimenta o laminador 16. As duas seções de movimento, ou esteiras rolantes, 20a e 20b, funcionam em sincronia, respectivamente, com a fundição contínua 11 e o laminador 16, enquanto que o movimento dos segmentos de lingote de uma esteira rolante para a outra é assegurado, conforme nós dissemos, pelos dispositivos de transferência lateral, não mostrados aqui, os quais introduzem/removem os lingotes.

O forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14 também funciona como um depósito de transferência lateral, o qual pode compensar as diferentes produtividades das máquinas de fundição contínua 11 e do laminador 16 localizados à jusante.

Além disso, se há uma interrupção no funcionamento do laminador, em virtude de acidentes ou para uma troca programada de equipamento de laminação ou para alteração de produção, os dispositivos de introdução continuam a acumular os lingotes que chegam até que a capacidade de armazenamento intern seja totalmente preenchida, enquanto que os dispositivos de remoção permanecem parados. Quando o laminador começa a funcionar novamente, os dispositivos de remoção começam seu ciclo de funcionamento normal novamente, enquanto que os dispositivos de introdução recomeçam a transferir os linqotes da esteira rolante da entrada para a esteira rolante da saida.

Conforme dito acima, o forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14 permite realizar alterações de produção, substituindo algumas ou todas as bases do laminador 16, oferecendo a possibilidade de um tempo de armazenamento de até 60 minutos, sem precisar paralisar a máquina de fundição contínua.

O comprimento ótimo do lingote pode ser escolhido de acordo com a redução, para um mínimo, da combinação linear das perdas térmicas no forno de manutenção de temperatura e/ou aquecimento 14 e das perdas de material em virtude de cortes, barras curtas e bloqueios.

Para fornecer um exemplo, a função é expressa de acordo com a seguinte fórmula:

F(E,Y) = ke. E + ky. Y;

onde o termo ke. E representa a perda econômica causada pelo consumo de energia para manutenção e/ou possível aquecimento dos lingotes, diretamente proporcional ao comprimento Lb do lingote: E = fe*Lb (kwh/tproduzida) , enquanto o termo ky. Y representa a perda econômica causada por cortes, bloqueios e barras curtas no laminador, inversamente proporcional a Lb: Y = fy/Lb (trefugo/tproduzida).

Em outras palavras, o termo ky. Y representa o inverso do rendimento do material.

O gráfico na figura 5 mostra as curvas relacionadas aos termos ke. E e ky. Y.

Desenvolvendo:

F(E,Y) = ke*(fe*Lb) + ky* (fy/Lb)

Desse modo, fixando a primeira derivada em zero

(dF/dL=0), nós temos:

ke*d(fe*L)/dL + ky*d(fy/L)/dL = 0

em que:

- ke, ky são constantes de conversão; e

- fe, fy são funções continuas relacionadas à instalação e conformação tecnológica particulares.

No caso particular onde (fe, fy) são funções constantes, então:

Lotimo = [(ky*fy)/(ke*fe)]^0,5

Por exemplo, no caso (mostrado como um exemplo no diagrama da figura 5) de um lingote dimensionado em 160 mm x 280 mm, pesando 352 kg/m, com uma seção equivalente a um quadrado com lado de 211,66 mm e determinando os coeficientes adequadamente de acordo com experimentos realizados pelo requerente, nós obtivemos um ponto mínimo da função expressa acima, correspondendo a um comprimento ótimo do lingote (Lótimo) igual a 60 m.

Uma vez que esse comprimento ótimo do lingote é calculado de acordo com os parâmetros de consumo do forno 14 que estão diretamente relacionados ao seu comprimento, ele também é válido para a determinação do comprimento ótimo do forno 14 em si. O forno de transferência lateral 14 terá um comprimento ótimo pelo menos igual àquele do lingote, exceto que, vantajosamente, uma margem de segurança é fornecida, a qual leva em conta possíveis lingotes que tenham sido cortados fora de tolerância e também os ajustes dimensionais e de construção necessários.

Dessa forma, as condições de operação ótimas são identificadas para a coordenação da máquina de fundição contínua e do laminador.

A tabela 1 em anexo mostra uma comparação entre um laminador para produtos longos com uma única linha de fundição, funcionando de acordo com os ensinamentos da invenção, começando a partir de um lingote com uma seção de 160 x 280, e uma instalação de laminação do estado da técnica usando quatro linhas de fundição associadas com apenas um laminador e que funciona começando a partir de um produto quadrado com uma seção de 150 x 150.

Conforme pode ser visto a partir da tabela 1 em anexo, o comprimento otimizado igual a 60 metros é consideravelmente maior do que os comprimentos convencionais usados, iguais a 14 metros, e o peso do lingote é também muito maior.

O rendimento é bastante aumentado graças à perda reduzida de material, devido a cortes ao longo do laminador 16 e devido a eliminação de barras curtas.

Outro parâmetro de relevância particular é a redução acentuada no consumo de gás natural para alimentar o forno 14 para até 50%, comparado com soluções tradicionais.

Os gráficos das figuras 6 e 7 mostram, respectivamente, as economias em termos de eficiência de operação e o consumo de gás natural da solução de acordo com a presente invenção (colunas à esquerda) e de soluções convencionais com múltiplas linhas de fundição e comprimento do lingote menor que 16 m (coluna à direita).

O esquema 210 da figura 3 difere daquele das figuras 1 e 2 pelo fato de que ele tem um indutor 15 imediatamente na saida do forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento 14, enquanto que o esquema na figura 4 difere dos outros pelo fato de que o indutor 15 está localizado em uma posição intermediária entre as bases 17 do laminador 16.

O indutor tem a função de levar a temperatura dos lingotes para valores adequados para laminação, pelo menos se a temperatura na qual eles deixam o forno é de cerca de 1050°C ou menor. Por exemplo, quando a unidade de redução adicional é fornecida imediatamente à jusante da fundição e o forno 14 desempenha apenas manutenção, então, o indutor na saida do forno provê a restauração da temperatura perdida na referida unidade de redução adicional.

O número de bases de laminação 17 usadas no laminador 16 varia de 3 a 4 até 15 a 18 e mais, dependendo do tipo de produto final a ser obtido, da espessura do produto fundido, da velocidade de fundição e ainda outros parâmetros.

A montante do laminador 16 ou em uma posição intermediária ao mesmo, pode haver tesoura de corte, tesoura de emergência, tesoura de refugo, todas identificadas de modo geral com o número de referência 18. Outros componentes conhecidos no estado da técnica, tais como raspadores, medidores, etc., não mostrados, estão normalmente presentes ao longo dos esquemas 10, 110, 210, 310, presente nas figuras em anexo. Tabela 1

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Claims

1. Método para preparar produtos metálicos longos laminados caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: - fundição continua em alta produtividade horária, de 35 t/h a 200 t/h, feita por uma única máquina de fundição (11) que define um eixo de fundição, de um produto com uma seção retangular ou equivalente com uma proporção entre o lado maior e o lado menor maior do que ou igual a 1,02 e menor do que ou igual a 4; - corte no tamanho desejado do produto fundido para definir um segmento de um comprimento compreendido entre 16 e 150 m e com um peso compreendido entre 10 e 100 toneladas; - introdução do segmento tendo uma temperatura média de pelo menos 1000oC em um forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) compreendendo uma primeira seção (20a) para mover o produto fundido disposto em eixo com o eixo de fundição; - transferência lateral do segmento dentro do forno (14) de forma a colocá-lo em uma segunda seção (20b) para mover o produto fundido disposto em paralelo e desalinhado em relação à primeira seção de movimento (20a) e alinhado com um eixo de laminação paralelo e deslocado em relação ao eixo de fundição; e - redução da seção em um laminador (16) que define o referido eixo de laminação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comprimento ótimo do referido segmento cortado no tamanho, com o qual o comprimento do forno de manutenção de temperatura e/ou aquecimento (14) está correlacionado, é calculado de acordo com a redução, para um mínimo, da combinação linear das perdas de aquecimento no forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) e das perdas de material, por exemplo, em virtude do corte das extremidades inicial e final, usando a seguinte fórmula: F(EfY) = ke. E + ky. Y; na qual o termo ke. E representa a perda econômica causada pelo consumo de energia do forno (14), enquanto que o termo ky. Y representa a perda econômica causada pelos cortes, aglomerados e barras curtas no laminador (16).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a referida máquina de fundição contínua (11) opera em uma velocidade de fundição compreendida entre 3 e 9 m/min.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a seção do produto fundido tem uma superfície igual àquela de um quadrado com lados equivalentes de 100 a 300 mm.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de fornecer uma etapa de redução/desbaste do produto fundido realizada por uma unidade de redução adicional (13) consistindo de pelo menos uma base de laminação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a referida etapa de redução/desbaste é fornecida à montante do forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) quando a velocidade de entrada na primeira base de laminação da referida unidade de redução adicional (13) está compreendida entre cerca de 0,05 m/s ou menos e cerca de 0,08 m/s, e à jusante do forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14), quando a velocidade de entrada na primeira base está compreendida entre cerca de 0,08 m/s e cerca de 0,1 m/s ou mais.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de fornecer uma rápida etapa de aquecimento realizada através de um indutor (15) colocado imediatamente na saída do forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) e/ou em uma posição intermediária entre as bases (17) do laminador (16).

8. Linha de fundição e laminação contínua para preparar produtos metálicos longos laminados caracterizada pelo fato de compreender: - uma máquina de fundição continua (11) de linha única com uma alta produtividade horária, de 35 t/h a 200 t/h, que define um eixo de fundição, capaz de fundir um produto com uma seção retangular ou equivalente com uma proporção entre o lado maior e o lado menor maior do que ou igual a 1,02 e menor do que ou igual a 4; - meios de corte (12) para cortar o produto fundido no tamanho, de modo a definir um segmento com um comprimento compreendido entre 16 e 150 m e um peso compreendido entre -10 e 100 toneladas; um forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) compreendendo uma primeira seção (20a) para mover o produto fundido disposto em eixo com o eixo de fundição e uma segunda seção (20b) para mover o produto fundido disposto em paralelo e desalinhado em relação à primeira seção de movimento (20a) e alinhado com um eixo de laminação paralelo e deslocado em relação ao eixo de fundição; e - um laminador (16) que define o referido eixo de laminação.

9. Linha, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o comprimento ótimo do referido segmento cortado no tamanho, com o qual o comprimento do forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) está correlacionado, é uma função da redução, para um mínimo, da combinação linear das perdas de aquecimento no forno de manutenção de temperatura e/ou possível aquecimento (14) e das perdas de material, usando a seguinte fórmula: F (E,Y) = ke. E + ky. Y; na qual o termo ke. E representa a perda econômica causada pelo consumo de energia do forno (14), enquanto que o termo ky. Y representa a perda econômica causada pelas cortes, aglomerados e barras curtas no laminador (16).

10.

Linha, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que, no segmento de linha compreendido entre a saída da máquina de fundição (11) e a entrada para o laminador (16), uma unidade de redução adicional (13) é fornecida, consistindo de pelo menos uma base de laminação.