ES2216402T3 - Procedimiento y sistema para regular tramos de enfriamiento. - Google Patents

Procedimiento y sistema para regular tramos de enfriamiento.

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Abstract

La regulación de un segmento de refrigeración de un tren de trituración comprende parámetros del proceso de regulación individual del segmento de refrigeración comparando la progresión de la temperatura calculada con la progresión de la temperatura de referencia. La regulación de un segmento de refrigeración de un tren de trituración para láminas y tiras comprende el cálculo de la progresión de la temperatura de las tiras en el segmento de refrigeración dependiente del parámetro del proceso ajustado y del estado del proceso específico de la tira, calculando la progresión de una temperatura de referencia (Tref), y regulando individualmente los parámetros del proceso del segmento de refrigeración comparando la progresión actual de la temperatura con la progresión de la temperatura de referencia. Se incluye también una reivindicación independiente relativa a la realización del procedimiento.

Description

Procedimiento y sistema para regular tramos de enfriamiento.
La invención se refiere a un procedimiento, así como a un sistema para regular un tramo de enfriamiento, especialmente el tramo de enfriamiento de una instalación para laminar planchas y bandas de acero.
Mientras que aumentan continuamente los requisitos planteados a las dimensiones geométricas, la calidad de la superficie y las propiedades mecánicas de las bandas laminadas en caliente, crece simultáneamente el deseo de una mayor flexibilidad de las instalaciones de producción para un gran número de diferentes aceros. Por tanto, existe la necesidad de equipos de enfriamiento que funcionen automáticamente, que garanticen marchas de temperatura exactas, así como diferentes estrategias de enfriamiento, es decir, desarrollos de enfriamiento, con una mayor flexibilidad y una producción simultánea de aceros de alta calidad.
Los procedimientos de regulación y optimación de procesos desarrollados hasta el momento para la realización de estos requisitos, para la automatización de los tramos laminares de enfriado de bandas calientes, se basan comúnmente en modelos matemáticos de procesos.
En lo anterior, el concepto clásico se basa en la modelación del sistema completo en forma de puntos de la banda imaginarios. En la modelación de un punto de la banda se considera que el punto de la banda intercambia energía con el entorno por medio de conducción térmica, convección y radiación. Además se produce energía interna mediante la transformación estructural. Para la modelación del punto de la banda, en la dirección del espesor de la banda se resuelve la ecuación unidimensional y no estacionaria de la conducción térmica de Fourier. Como límite geométrico de la modelación sirve el lugar del pirómetro del tren de acabado, es decir, el lugar de entrada del punto imaginario de la banda en el tramo de enfriamiento, así como el lugar de instalación del pirómetro de la bobinadora. Entre estos dos lugares puede ajustarse la temperatura teórica de la banda mediante acciones de ajuste distribuidas localmente.
A este respecto, se han hecho conocidos dos planteamientos diferentes: en uno de ellos, el modelo del proceso está incluido en un circuito regulador, en el otro, está separado de éste. En el segundo caso, antes de la entrada de la banda a enfriar se realiza un preajuste de los sistemas de ajuste del tramo de enfriamiento (setup), sirviendo ya un control previo y una regulación durante la laminación únicamente para regular las magnitudes perturbadoras que quedan, así como las regulaciones imprecisas del setup.
En ambos casos, las secciones individuales de la banda se dividen en segmentos y se siguen durante el transporte por el tramo de enfriamiento. A estos segmentos se asignan las señales medidas de proceso y ajuste.
En el primer caso, una vez que un segmento alcanza el pirómetro de la bobinadora, se realiza un cálculo de retorno para este segmento con ayuda del modelo del proceso. La diferencia que resulta entre la temperatura de la bobinadora medida y la calculada se adapta y se tiene en cuenta para la regulación adaptada subsiguiente de los sistemas de ajuste, considerando el estado actual de proceso (temperatura del tren de acabado, velocidad de la banda, etc.). Este desarrollo del cálculo se repite cíclicamente durante el proceso de laminación.
Como es sabido, la adaptación del modelo sirve para aumentar la exactitud de previsión del modelo de enfriamiento. En lo anterior, el resultado del cálculo del modelo se compara continuamente con los resultados de enfriamiento reales medidos y se realiza una minimización de errores.
Por un lado, este concepto clásico muestra la desventaja de que, a causa de la integración de los segmentos de la banda, deben determinarse y procesarse una gran cantidad de datos. Además, los sistemas de ajuste de la instalación de enfriamiento, por ejemplo, la distribución local del agua de enfriamiento y la cantidad de barras de enfriamiento accionables, no son regulables de manera flexible y rápida. Por tanto, en el caso de una modificación rápida de la velocidad de la banda, existe el riesgo de que se subenfríen o sobrecalienten segmentos de la banda.
Este concepto clásico está descrito, por ejemplo, en el artículo de Leitholf M. D. et al., "Model reference control of runout table cooling at LTV", Iron and Steel Engineer 66 (1989), agosto, nº 8, Pittsburgh, PA, EE.UU. En este caso, la banda se divide en secciones / segmentos imaginarios y para cada segmento de la banda se realiza un cálculo. Para cada segmento se calcula, durante la laminación, la cantidad necesaria de agua o la cantidad de válvulas de enfriamiento, considerando el estado actual del proceso. Mediante el seguimiento de la banda se sigue el transporte de cada segmento a través del camino de rodillos. Las válvulas seleccionadas se conectan temporal y localmente de manera correcta. A continuación se realiza una verificación del cálculo con el objetivo de minimizar los errores del modelo que puedan existir eventualmente.
Partiendo de este estado de la técnica, la tarea de la presente invención es proporcionar un procedimiento, así como un sistema para regular un tramo de enfriamiento, especialmente un tramo de enfriamiento de instalaciones de laminación, que garanticen un proceso de regulación rápido y reduzcan el gasto de la logística de datos.
Esta tarea se soluciona mediante el procedimiento con las características según la reivindicación 1, así como según la reivindicación 7. Las características ventajosas se dan a conocer en las reivindicaciones dependientes.
El procedimiento propuesto parte de la idea fundamental de no considerar el sistema completo del tramo de enfriamiento como una suma de puntos de la banda o segmentos individuales, sino de calcular u observar continuamente, mediante un modelo matemático del proceso, el estado de la temperatura de la banda a lo largo de la longitud del tramo de enfriamiento, es decir, la curva de temperatura decreciente por la influencia del efecto de enfriamiento, de comparar esta curva de temperatura con una curva de temperatura de referencia y de regular individualmente las desviaciones de regulación a lo largo de la longitud del tramo de enfriamiento. A este respecto, el modelo en que se basa el cálculo se adapta preferiblemente de manera continua.
El circuito de regulación propuesto según la invención está compuesto por los subsiguientes pasos, que durante el proceso de enfriamiento transcurren cíclicamente:
calcular la marcha de la temperatura de la banda en el tramo de enfriamiento en función de los parámetros actuales del proceso, así como del estado específico del proceso de la banda,
preferiblemente, adaptar el modelo en que se basa el cálculo mediante un valor medido T_{me\beta} de la temperatura registrado de forma concreta, por medio de la modificación de los parámetros del modelo, con el objetivo de minimizar los errores del modelo,
calcular anticipadamente una marcha de referencia de la temperatura con el modelo minimizado en errores, basándose en una temperatura T_{ref} de referencia prefijada;
regular individualmente los parámetros del proceso del tramo de enfriamiento por medio de la comparación de la marcha de referencia de la temperatura con la marcha calculada de la temperatura.
En lo anterior, el cálculo de la marcha de la temperatura de la banda se realiza de manera realista. Basándose en el modelo preferiblemente minimizado en errores, se calcula previamente la marcha de referencia de la temperatura.
En el caso del modelo propuesto, en el que se basa el procedimiento, se suprime la división de la banda en segmentos individuales, como prevé el modelo clásico. Por tanto, la cantidad de datos es más clara y el gasto de la logística de datos claramente menor. Además, el procedimiento propuesto permite tiempos de regulación claramente más cortos, dado que se suprime la consideración de largos tiempos de transporte de datos.
Bajo el concepto de parámetros iS. del proceso de la reivindicación 1 se entienden los ajustes actuales del tramo de enfriamiento. Éstos son, por ejemplo, la cantidad de barras de enfriamiento activadas y/o la cantidad o la velocidad del agua de enfriamiento, así como la temperatura del agua de enfriamiento. La regulación de estos elementos de ajuste del tramo de enfriamiento se realiza individualmente y mediante adaptación a la curva de la temperatura de referencia y permite con ello una mayor rapidez y flexibilidad de los elementos de ajuste individuales.
En este contexto, por estado de proceso específico se entienden las propiedades de la banda a enfriar, tales como la velocidad de la banda, el espesor de la banda, la temperatura del tren de acabado o las propiedades del material de la banda.
En cuanto al valor medido T_{me\beta} de temperatura, medido concretamente, o en cuanto a la temperatura T_{ref} de referencia prefijada, se trata preferiblemente de la temperatura real o la teórica del material a enfriar, poco antes de la entrada al dispositivo de bobinado o a la salida del dispositivo de enfriamiento. De esta manera, mediante el procedimiento de regulación propuesto se consigue ajustar las temperaturas de la bobinadora con pequeñas tolerancias de temperatura y compensar ampliamente las diferencias en los valores de velocidad y de temperatura de la laminación de acabado a lo largo de la longitud de la banda.
Preferiblemente, el tramo de enfriamiento comprende varios dispositivos de enfriamiento. Como forma de realización especialmente preferida se propone que los elementos de ajuste superiores e inferiores de los dispositivos de enfriamiento se regulen independientemente los unos de los otros, para el enfriamiento separado de la parte superior o la inferior de la banda.
Ventajosamente, se propone realizar un cálculo anticipado de la marcha de temperatura esperada de la banda en función del estado específico de proceso del material a enfriar antes de su entrada en el tramo de enfriamiento, antes del propio proceso de regulación. Con ayuda de este cálculo previo del setup de la marcha de la temperatura de la banda, se proporciona un punto de funcionamiento para el proceso de regulación subsiguiente, que, con esto, es más rápido.
Incluyendo las relaciones termofísicas y de dinámica de fluidos se garantiza una reproducción exacta del proceso en el ciclo de regulación.
El sistema según la invención está compuesto por las siguientes unidades según la reivindicación 8:
una unidad para el cálculo de la marcha de la temperatura de la banda (observador) en función de los parámetros de proceso ajustados actualmente, así como del estado específico del proceso de la banda;
una unidad para el cálculo anticipado de una marcha de temperatura de referencia, en función de una temperatura (T_{ref}) de referencia prefijada, considerando los parámetros del proceso y el estado de proceso (previsor),
un dispositivo para controlar los elementos de ajuste de los dispositivos (1a hasta 1i) de enfriamiento del tramo de enfriamiento.
A continuación se describe el procedimiento o sistema propuesto de manera esquemática mediante las figuras adjuntas.
En este sentido, muestran:
la figura 1, una vista general esquemático-funcional del procedimiento de regulación propuesto;
las figuras 2 a 4, representaciones esquemáticas de los pasos del procedimiento propuesto, que transcurren unos tras otros;
la figura 5, una vista general esquemática de los elementos del sistema del regulador de temperatura;
las figuras 6, 7, vistas generales esquemáticas del planteamiento termodinámico del modelo.
La figura 1 muestra, en una vista general esquemática, un equipo 1 de enfriamiento laminar de la banda, que se encuentra en el camino de rodillos de salida de un tren de laminación de banda ancha, entre la última caja 2 de laminación del tren de acabado y el impulsor 3a o la bobinadora 3b. El equipo de enfriamiento de la banda está compuesto por varios dispositivos 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, así como 1i, de enfriamiento, que son independientes unos de otros y sus elementos de ajuste pueden regularse por separado, en cuanto a la parte superior e inferior de la banda respectivamente. Entre la última caja 2 de laminación del tren de acabado y el comienzo de la instalación 1 de enfriamiento de la banda, vista en la dirección del transporte de la banda 4, está previsto un primer pirómetro 5 para medir la temperatura de la banda. Un segundo pirómetro 6 se encuentra poco antes del impulsor 3a o de la bobinadora 3b.
Además, en la figura 1 se muestran esquemáticamente los pasos individuales del ciclo de regulación según la invención.
Durante la laminación se calcula (observa) una marcha de la temperatura de la banda mediante el modelo de enfriamiento, y la temperatura medida T_{me\beta} de la bobinadora se compara con la temperatura T_{calc} calculada correspondiente. Por la temperatura medida T_{me\beta} de la bobinadora se entiende la temperatura de la banda que se mide con ayuda del pirómetro 6. T_{calc} es el valor de temperatura discreto correspondiente sobre la curva de temperatura observada.
Adicionalmente le sigue la adaptación del modelo y la transferencia de la marcha de temperatura calculada al regulador de temperatura.
Para aumentar la rapidez del proceso de regulación en la cabecera de la banda, se intercala antes del proceso de regulación un cálculo de setup. Se calcula previamente la marcha de la temperatura de la banda en función del estado de proceso específico del material a enfriar, antes de su entrada en el tramo de enfriamiento. Esta marcha de temperatura de la banda calculada previamente sirve como punto de funcionamiento para la regulación de temperatura durante el proceso de laminación.
La figura 2 muestra la marcha de la temperatura [ºC] de la banda calculada, es decir, observada, mediante el modelo a lo largo de la longitud [m] de la banda. Este primer paso del circuito de regulación se refiere al cálculo de la marcha de la temperatura de la banda en el tramo de enfriamiento, entre los pirómetros 5 y 6, en función de los parámetros del proceso ajustados actualmente, mediante un modelo, es decir, la denominada "observación". En el ejemplo mostrado, la curva de enfriamiento presenta una caída relativamente marcada en la zona de los primeros cuatro dispositivos 1a, 1b, 1c, 1d de enfriamiento activados, para después decrecer lentamente.
Durante el ciclo de regulación, en un segundo paso se mide un valor T_{me\beta} de temperatura final concreto en un punto definido de la banda, después de recorrer el tramo de enfriamiento. Preferiblemente, en cuanto al valor de temperatura final se trata de la temperatura de la banda poco antes de entrar en el dispositivo 3b de bobinado. Se mide mediante el pirómetro 6 de la bobinadora.
La temperatura de la banda a la altura de la bobinadora depende esencialmente de la calidad del material a producir y se encuentra habitualmente en un intervalo de 250 a 750ºC.
En el caso de que el valor T_{me\beta} de temperatura final concreto, es decir, la temperatura de la bobinadora, difiera del valor correspondiente sobre la curva calculada, tal como muestra la figura 2, se realiza una adaptación para la minimización de errores del modelo (véase la figura 3). Esta adaptación tiene lugar por medio de una modificación adecuada de los parámetros del modelo, de manera que se produzca un desarrollo de la curva adaptado, sobre el cual se encuentra la temperatura medida de la bobinadora.
Sobre la base de este modelo, ahora minimizado en errores, se calcula una marcha de referencia de la temperatura, basándose en una temperatura T_{ref} de referencia prefijada, habitualmente una temperatura deseada de la bobinadora. La figura 4 muestra este paso.
Esta marcha parte del mismo valor inicial que la primera marcha de temperatura calculada, pero de un valor final diferente, es decir, el valor T_{ref} de referencia.
Por medio de la comparación de la marcha calculada de la temperatura con la marcha de referencia de la temperatura se realiza una regulación individual de cada zona de enfriamiento, por separado para la parte superior y la inferior de la banda. En este sentido, esta regulación tiene lugar mediante los elementos de ajuste de los dispositivos de enfriamiento de la instalación de enfriamiento.
La figura 5 muestra esquemáticamente las unidades del sistema para llevar a cabo el procedimiento propuesto. Con ayuda del observador del proceso o del modelo se observa o calcula continuamente el estado de la temperatura de la banda dentro del tramo de enfriamiento. En el caso de constatar una diferencia entre la temperatura calculada de la bobina y la temperatura medida, se produce una adaptación del modelo, es decir, la temperatura calculada de la bobina se iguala con el valor medido T_{me\beta} concreto.
Además, presenta una unidad para el cálculo de la marcha de referencia de la temperatura, el denominado previsor. Este cálculo se realiza cíclicamente para asegurar el control de proceso correcto dentro del tramo de enfriamiento, para conseguir una temperatura prefijada de la bobina en función de las perturbaciones del proceso dependientes del tiempo, tal como variaciones de la velocidad de la banda, del espesor de la banda, de la temperatura del tren de acabado, etc.
Además, está previsto un regulador para monitorizar el proceso, que compensa el sistema completo con métodos tradicionales de técnicas de regulación, por ejemplo, con un regulador integral, si a pesar de la adaptación del modelo todavía se presenta una diferencia entre la temperatura de la bobinadora conseguida y la prefijada. El monitor del proceso compensa las perturbaciones y los defectos del sistema completo no registrables con técnicas de medición y asegura con ello una calidad del producto impecable por medio de la compensación de la temperatura de referencia y la temperatura de la bobinadora actualmente medida.
En la figura 6 se ve que cada zona de enfriamiento puede regularse individualmente por medio de la comparación con el valor de referencia correspondiente, si se conoce la marcha actual de la temperatura de la banda a lo largo de la longitud de la banda, dentro del tramo de enfriamiento. Esto significa que debe conocerse el estado de la temperatura de la banda en cada momento, para cualquier cantidad de coordenadas espaciales discretas dentro del tramo de enfriamiento. La marcha de la temperatura de la banda no puede medirse dentro del tramo de enfriamiento, sino que debe calcularse u observarse a modo de modelo.
El modelo matemático en que se basa el procedimiento propuesto, para el cálculo de la marcha de la temperatura de la banda en el tramo de enfriamiento, se basa en los siguientes fundamentos termodinámicos y reotécnicos.
El proceso de laminación se supone termodinámicamente como un proceso continuo, no estacionario, en un sistema abierto. Si el pirómetro del tren de acabado, el pirómetro de la bobinadora, así como las partes superior e inferior de la banda se eligen como límites termodinámicos del sistema del tramo de enfriamiento, entonces en el pirómetro del tren de acabado fluye masa, así como energía en forma de entalpía, hacia dentro del sistema, en el pirómetro de la bobinadora fluye masa, así como energía en forma de entalpía, hacia fuera del sistema y en las partes superior e inferior de la banda fluye energía en forma de calor hacia fuera del sistema. Además, se toma como base que el tramo de enfriamiento puede dividirse en cualquier cantidad de procesos parciales, que el sistema termodinámico completo está compuesto por una cadena de procesos parciales y que para cada proceso parcial debe satisfacerse el balance de energía y de masa.
Generalmente, para el balance de una magnitud extensiva, como por ejemplo la energía, la masa, el impulso, etc., en un sistema cualquiera, pero fijo, es válida la ecuación de balance general
(1.1)\frac{\partial \ e_{v}}{\partial \ t}= \ -div \ i_{s}+\Gamma_{v}
con
e_{v} la densidad de la magnitud extensiva
i_{s} el flujo de la magnitud extensiva transportado por unidad de tiempo y de superficie a través de la superficie
\Gamma_{v} la cantidad de la magnitud extensiva producida o destruida por unidad de tiempo y de volumen.
El balance de masa para un proceso parcial se representa como sigue. La masa del sistema está compuesta por la masa de las partes p_{i} de la estructura (con \Sigmap_{i} = 1), con \rho_{i} como densidad y V como volumen
(1.2)m=\sum V _{i} \ \rho_{i}(T) \ p_{i}(T)
despreciando las partes restantes se deduce, para una estructura mixta compuesta por austenita (\gamma) y ferrita (\alpha),
(1.3)m=V\cdot \rho(T)=V\cdot[(1-p(T)\cdot\rho_{\alpha}+p(T))\cdot\rho_{\gamma}]
Para la masa específica, es decir, la densidad, se deriva
1
Debido al proceso de transporte, fluye masa por flujo másico a través de los límites del sistema.
(1.5)i=\overline{m}=\rho(T)\cdot\overline{V}=\rho(T)\cdot s\cdot \overline{z}
2
con s como el vector de superficie y \dot{z} como vector de velocidad.
La masa del sistema fijo, producida o destruida por unidad de tiempo, puede obtenerse únicamente por medio de la modificación temporal de la densidad. Con 1.3 se deduce
3
Considerando que el flujo másico fluye únicamente en la dirección z_{1} (dirección longitudinal) de las coordenadas, se deduce para el balance de masa en coordenadas cartesianas
(1.8)\overline{p}(T)=-\overline{z}_{1}\cdot\frac{dp(T)}{dz_{1}}+\overline{T}\cdot \frac{dp(T)}{dT}
El balance de energía para un proceso parcial se representa como sigue. Según el primer principio fundamental de la termodinámica, la energía de un sistema está compuesta por la entalpía, así como por la energía potencial y la energía cinética juntas. Dado que para el presente sistema fijo no aparecen variaciones en cuanto a la energía potencial y la cinética, la energía E se calcula exclusivamente a partir de la entalpía H, con U = energía interna,
(1.9)E=H(T)=U(T)+m\cdot p \cdot V
y, a partir de ello, despreciando el trabajo de alteración de volumen p*V, con u = energía específica,
4
Más allá de los límites del sistema fijo, la energía fluye en forma de calor W y entalpía H, con h = entalpía específica,
(1.11)i=\overline{H}(T)+\overline{Q}(T)=\overline{m}\cdot h(T)+s\cdot \overline{q}(T)
5
Dependiendo de la velocidad de enfriamiento y de la temperatura teórica de la bobinadora, debe considerarse la energía de reacción que se libera durante la transformación estructural (transformación \gamma \rightarrow \alpha).
Con ello, la entalpía de la banda se calcula como
(1.13)H(T)=\sum p_{i}(T)H_{i}(T)
Despreciando las partes residuales, para una estructura mixta, compuesta por austenita y ferrita, se deduce:
(1.14)H(T)= \rho_{\alpha}(T)\cdot H_{\alpha}(T)+p_{\gamma}(T)\cdot H_{\gamma}(T)
La energía producida o destruida por unidad de tiempo y volumen se calcula como
(1.15)\Gamma=\overline{H}(T)=\overline{m}(T)\cdot h(T)+m(T)\cdot \overline{h}(t)
6
La sustitución de las ecuaciones, considerando
(1.17)cp(T)=\frac{dh(T)}{dT}=\frac{du(T)}{dT}
con cp = capacidad calorífica,
(1.18)\overline{q} = -grad\left(\lambda (T)\frac{\partial T}{\partial z}\right)
con \lambda = conductividad térmica, para coordenadas cartesianas, proporciona la ecuación de balance de energía buscada
(1.19)\rho(T)\cdot cp(T)\cdot \dot{T} = + \lambda(T)\cdot \left[\frac{\partial^{2}T}{\partial z^{2}_{1}} +\frac{\partial^{2}T}{\partial z^{2}_{2}}\right] -\rho(T)\cdot cp(T)\cdot \dot{z}_{1}\cdot \frac{\partial T}{\partial z_{1}} +\dot{p}(T)\cdot [(\rho_{\gamma}-\rho_{\alpha})\cdot h(T)+\rho(T)\cdot (h_{\gamma}(T)-h_{\alpha}(T))]
En (1.19) se parte de que la conductividad térmica \lambda(T) no depende de la dirección. Se desprecia la conductividad térmica a lo ancho; además, el flujo de entalpía tiene lugar exclusivamente en la dirección z_{1} longitudinal del tramo de enfriamiento.
Si el sistema completo se divide en subsistemas, a partir de las ecuaciones (1.8) y (1.19) se produce un sistema de ecuaciones diferenciales acopladas. La sustitución, por ejemplo, por expresiones diferenciales, proporciona una red para el cálculo del estado de la temperatura a lo largo de las coordenadas z_{1} longitudinales y coordenadas z_{2} del espesor de la banda. A este respecto, la discretización de la red de temperatura se realiza en la dirección longitudinal y la dirección del espesor, con separaciones no equidistantes de nudo a nudo (figura 7).
Además del planteamiento termomecánico, en la modelación se incluye un planteamiento reotécnico. Con este modelo puede calcularse la velocidad de flujo del agua de enfriamiento a la salida del dispositivo de enfriamiento. La velocidad de flujo tiene una influencia esencial en el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor para las partes superior e inferior de la banda. Concretamente, éstos se obtienen debido a las relaciones hidrodinámicas entre el tanque y los conductos del dispositivo de enfriamiento del acoplamiento y, con ello, debido a la descarga completa del agua de enfriamiento del tanque. Especialmente la conexión y la desconexión de los dispositivos de enfriamiento tienen una influencia en el cálculo de los coeficientes actuales de transferencia de calor, hasta que se ajusta un estado de flujo estacionario. Suponiendo que el agua de enfriamiento se trata de un fluido sin rozamiento e incompresible, para la relación de la dinámica de fluidos de dos puntos del mismo hilo de corriente es válida la ecuación no estacionaria para fluidos incompresibles según Bernoulli:
(2.20)\int\limits^{\nu}_{1}\frac{\partial c}{\partial t} ds + \frac{c^{2}_{\nu}-c^{2}_{1}}{2}+ g \cdot (z_{\nu}-z_{1}) + \frac{p_{\nu}-p_{i}}{\rho} + \frac{\Delta p}{\rho}=0
con
c_{i} velocidad de flujo en el punto i
s coordenada del hilo de corriente
z coordenada de altura del punto i
p_{i} presión en el punto i
\Deltap pérdida de presión por rozamiento y estructuras internas
\nu lugar de salida del agua de enfriamiento fuera del sistema de conductos
\rho densidad del fluido
g constante.
En cuanto a la instalación mecánica, se trata de formas de recipiente simples en cuanto a su geometría y de una cadena de secciones de conductos de diferentes diámetros. Suponiendo uniones de conductos discontinuas y considerando la ecuación de continuidad:
(2.21)c_{\nu+1}=\frac{A_{\nu}}{A_{\nu +1}} c_{\nu}
con
n = \nu-1 segmentos del hilo de corriente
A = área de la sección transversal
se deduce, a partir de (2.20), la ecuación diferencial buscada para describir el estado de flujo no estacionario entre el nivel del agua en el depósito elevado y un punto !38! cualquiera en el sistema de conductos.
(2.22)\ddot{v}_{\nu}\cdot[a(z)+b_{1}]+b_{2}\cdot \dot{v}^{2}_{\nu}+b_{3}\cdot g\cdot (z_{\nu} -z_{\rho})+b_{3}\cdot \frac{\Delta p}{\rho}=0
con
(2.23)a(z)=A^{2}_{\nu}\cdot\int\limits^{(\nu)}_{(12)} \frac{A_{\nu}}{A_{12}(z)}dz
\;
función del depósito elevado
(2.24)b_{1}=A^{2}_{\nu}\cdot\sum\limits^{\nu-1}_{i=2}\frac{A_{i+1}}{A_{i}}\cdot L_{Rf}
\;
constante del sistema de conductos
(2.25)b_{2}= \frac{1}{2}= \cdot (A^{2}_{\nu}-A^{2}_{1})
\;
constante de la sección transversal
(2.26)b_{3}=A^{2}_{\nu}
\;
constante de descarga
(2.27)\Delta\rho / \rho
\;
pérdida de presión por estructuras internas y longitudes de los conductos
La ecuación 2.22 describe el estado de flujo no estacionario de una barra de enfriamiento individual. Para la modelación del sistema completo de ajuste debe plantearse para cada barra de enfriamiento esta ecuación diferencial, no linear, de segundo orden. El acoplamiento de las n_{k} ecuaciones diferenciales, se realiza a través de la ecuación de continuidad, dado que para el nivel de agua del depósito elevado debe cumplirse
2.28)A_{1}(z)\cdot\dot{z_{1}}=\dot{\nu_{p}}+\sum\limits^{ng}_{i=1}A_{2i}\cdot\dot{\nu_{2i}}
con
A_{p} sección transversal del conducto de la bomba
V_{p} caudal transportado por bombas.

Claims (10)

1. Procedimiento para regular un tramo de enfriamiento, especialmente el tramo de enfriamiento de un tren de laminación para chapas y bandas de acero, caracterizado porque el circuito de regulación comprende los siguientes pasos, que transcurren cíclicamente:
calcular la marcha de la temperatura de la banda en el tramo de enfriamiento en función de los parámetros del proceso ajustados actualmente, así como del estado de proceso específico de la banda,
calcular previamente una marcha de referencia de la temperatura prefijando una temperatura (T_{ref}) de referencia;
regular individualmente los parámetros del proceso del tramo de enfriamiento por medio de la comparación de la marcha calculada de la temperatura con la marcha de referencia de la temperatura.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el modelo en que se basa cálculo de la marca de la temperatura de la banda se adapta mediante un valor medido (T_{me\beta}) de la temperatura, registrado concretamente.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el valor medido (T_{me\beta}) de la temperatura, registrado concretamente, es la temperatura del material a enfriar poco antes de la entrada al dispositivo (3b) de bobinado.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros del proceso del tramo de enfriamiento pueden regularse a través de elementos de ajuste de varios dispositivos (1a, 1b, 1c, 1d hasta 1i) de enfriamiento.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos de ajuste superiores e inferiores de los dispositivos de enfriamiento se regulan independientemente los unos de los otros, para influenciar por separado las partes superior e inferior de la banda.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque los elementos de ajuste de los dispositivos de enfriamiento comprenden la cantidad de barras de enfriamiento accionadas y/o la cantidad o la velocidad del agua de enfriamiento.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se calcula previamente la marcha esperada de la temperatura de la banda en función del estado específico de proceso del material a enfriar antes de su entrada en el tramo de enfriamiento, antes del propio proceso de regulación, y se ajustan los correspondientes parámetros del proceso del tramo de enfriamiento.
8. Sistema para llevar a cabo el procedimiento según las reivindicaciones anteriores, que comprende
una unidad para el cálculo de la marcha de la temperatura de la banda en función de los parámetros del proceso ajustados actualmente, así como del estado específico de proceso de la banda,
una unidad para el cálculo anticipado de una marcha de referencia de la temperatura en función de una temperatura (T_{ref}) de referencia prefijada,
un dispositivo para controlar los elementos de ajuste de los dispositivos (1a hasta 1i) de enfriamiento del tramo de enfriamiento.
9. Sistema según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende un aparato (6) de medición para determinar un valor (T_{me\beta}) concreto de la temperatura de la banda (4), así como una unidad para adaptar el modelo en que se basa el cálculo.
10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque está previsto un regulador del monitor del proceso que compensa un sistema completo, que está afectado de error a pesar de la adaptación.
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