ES2244389T3 - Procedimiento para la determinacion de un tiempo de decapado de una banda metalica que presenta una capa oxido. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la determinación de un tiempo de decapado de una banda metálica que presenta una capa de óxido, que debe tratarse en un baño de decapado para la eliminación de la capa de óxido, en cuyo procedimiento se modela el tiempo de decapado por medio de un modelo de cálculo con la ayuda de al menos una información específica de la banda metálica oxidada y con al menos una información específica del baño, en el que se lleva a cabo una adaptación del o de los modelos utilizados para la determinación del tiempo de decapado con la ayuda de una información que se obtiene a partir de una exploración automática de la superficie de la banda metálica decapada.

Description

Procedimiento para la determinación de un tiempo de decapado de una banda metálica que presenta una capa de óxido.

La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de un tiempo de decapado de una banda metálica, que presenta una capa de óxido, que debe tratarse para la eliminación de la capa de óxido en un baño de decapado.

Durante la fabricación de una banda caliente, es decir, banda de metal laminada en caliente, se producen diferentes óxidos de hierro (óxido). La composición de este óxido depende, entre otras cosas, del proceso de refrigeración concreto, puesto que, en función de la refrigeración de la banda metálica caliente se forman diferentes óxidos de hierro o bien diferentes fases. Presumiblemente se trata en este caso de la formación de bustita (FeO), magnetita (Fe_{3}O_{4}) y hematita (Fe_{2}O_{3}), además aparecen todavía diferentes hidróxidos de Fe(II) y Fe(III). El óxido debe retirarse de nuevo en un proceso siguiente de desoxidación. En el marco de este proceso, se lleva a cabo en primer lugar una desoxidación mecánica y a continuación una eliminación del óxido en un baño de decapado. Como líquido de decapado se emplea presumiblemente ácido clorhídrico (HCl) caliente con una temperatura entre 80 y 90ºC, estando dividido el baño, en general, en varias zonas, en las que la concentración de ácido clorhídrico es diferente. Al principio existe, en general, una concentración reducida (por ejemplo, 4%), en la última sección del baño la concentración es máxima (por ejemplo, 15 - 17ºC) para llevar a cabo allí una purificación final. Susumy Yamaguchi y otros describen en la publicación "Improvement in descaling of hot strip by hydrochloric acid" ISIJ International, Vol. 34 (1994), Nº 8, páginas 670-678, Iron & Steel Inst. of Japan, Tokio, un modelo matemático, que describe el proceso de desoxidación por medio de ácido clorhídrico.

Para la desoxidación previa mecánica se utiliza presumiblemente un dispositivo enderezador. En este dispositivo enderezador se guía la banda metálica bajo tensión de tracción y se dobla alrededor de varios rodillos de desviación, de manera que la capa de óxido se agrieta y se desconcha ya parcialmente. El ácido penetra en estas grietas y entra en contacto con el metal, donde se forma hidrógeno. Las burbujas de oxígeno desprenden el óxido. En virtud del contacto directo entre el baño de ácido y el metal, se acelera en una medida esencial la desoxidación, más rápidamente que existiera una capa de óxido cerrada y el ácido tuviera que difundirse por sí solo a través de la capa de óxido hasta el metal.

El tiempo requerido para la desoxidación completa depende de diferentes factores, como la temperatura del ácido, la concentración del ácido, el grado de la desoxidación mecánica y sobre todo de la cantidad y tipo de óxido. Como medida para la cantidad de oxidación se utilizan solamente la temperatura de bobinado, es decir, la temperatura, con la que la banda caliente es arrollada en la bobina, por ejemplo después del laminado en caliente antes de la desoxidación, y los valores experimentales sobre la desoxidación de diferentes tipos de acero. El tiempo de decapado necesario se estima de una manera aproximada con la ayuda de algunos de los valores mencionados anteriormente. El control de calidad de las bandas decapadas se realiza sólo visualmente a través de un controlador.

Pero a partir del proceso de decapado anterior descrito y del control siguiente se deducen una serie de inconvenientes. Por una parte, es estima sólo de una manera aproximada el tiempo de decapado necesario. Esto puede conducir a resultados de decapado poco satisfactorios con un tiempo de decapado demasiado corto. Pero el tiempo de decapado debe mantenerse lo más corto posible para conseguir un rendimiento lo más alto posible. Además, es un inconveniente el control sólo visual. No se indica ninguna medida objetiva para el grado de oxidación, el resultado depende en gran medida del controlador respectivo y puede oscilar ampliamente de una capa a otra. De esta manera no se consigue un criterio de evaluación útil para la determinación de un tiempo de decapado más exacto.

Por lo tanto, la invención se basa en el problema de indicar una posibilidad sobre cómo se puede determinar con mayor exactitud el tiempo de decapado.

Para la solución de este problema está previsto, según la invención, en un procedimiento del tipo mencionado al principio, que el tiempo de decapado es modelado por medio de un modelo de cálculo con la ayuda de al menos una información específica de la banda de metal oxidada y al menos una información específica de la banda de decapado, llevando a cabo una adaptación del o de los modelos utilizados para la determinación del tiempo de decapado con la ayuda de la información que resulta a partir de una exploración automática de la superficie de la banda metálica decapada.

Como se describe, la calidad del proceso de decapado se verifica solamente con la ayuda de la banda metálica decapada. La información sobre el aspecto de la superficie decapada y, por lo tanto, sobre la presencia de eventuales óxidos residuales o similares es igualmente relevante para la optimización de la modelación del tiempo de decapado. Como se ha descrito, en el estado de la técnica se lleva a cabo solamente una evaluación visual de la superficie de la banda metálica decapada, pero no se tiene en cuenta, en cambio, en gran medida la información obtenida de esta manera en la determinación del tiempo de decapado. Por lo tanto, según la invención, está previsto que se lleve a cabo una adaptación del o de los modelos utilizados con la ayuda de la información que resulta a partir de una exploración automática de la superficie de la banda metálica decapada. A diferencia del estado de la técnica, la superficie de la banda metálica decapada es explorada de forma automática, por ejemplo por medio de una cámara, que proporciona imágenes correspondientes, que son analizadas con respecto a un eventual óxido residual, su tipo o bien su estructura y cantidad. El resultado del análisis se utiliza para la adaptación automática del modelo, para optimizarlo y a partir de ello para elevar la exactitud del tiempo de decapado modelado.

En el procedimiento según la invención, se calcula y se modela utilizando un modelo de ordenador y no se estima ya como hasta ahora de una manera aproximada con la ayuda de parámetros dados. El modelo de cálculo, en el que se puede tratar, por ejemplo, de una red neuronal o de un regulador Fuzzy, pero también se puede emplear cualquier otro modelo, se procesa al menos una información específica de la banda metálica oxidada, es decir, una información, que describe el óxido propiamente dicho o bien la formación de óxido y que es específico para la banda a decapar. Además, se procesa al menos una información específica del baño de decapado, puesto que para la determinación del tiempo de decapado son relevantes, naturalmente, también las propiedades de desoxidación concretas del baño de decapado.

Como información específica de la banda se puede utilizar al menos una información, que describe la capa de óxido formada propiamente dicha y/o una información relevante para la formación de la capa de óxido durante la fabricación de la banda metálica y/o una información relevante para un tratamiento mecánico realizado de la banda metálica para la eliminación mecánica de óxido. Cada una de estas informaciones individuales incluye por sí misma un contenido de información considerable, que es evaluado y procesado por parte del modelo de cálculo. Aunque solamente se puede procesar una de estas informaciones, se ha revelado que es ventajoso que se tengan en cuenta varias o todas las informaciones, puesto que el tiempo de decapado se puede modelar tanto más exactamente cuanta más información esté disponible con relación a la capa de óxido y a su tratamiento previo.

Una información importante es la información específica de la superficie, que proporciona una descripción de la superficie oxidada de la banda. Esta información se puede obtener, según la invención, por medio de una exploración óptica de la superficie por medio de una cámara que proporciona una imagen de la superficie de la banda, cuya imagen es analizada de forma automática para la determinación de un valor de información que describe la superficie ocupada con óxido. El valor de información permite una clasificación de los diferentes tipos de óxido y/o de la cantidad de óxido. Cada tipo de óxido aparece en la toma de la imagen ligeramente diferente en cuanto a su coloración o bien su estructura. La imagen tomada con la cámara se puede analizar a este respecto, de manera que con la ayuda de esta exploración superficial se puede llevar a cabo una clasificación. Adicional o alternativamente a ello, con la ayuda de la toma de la imagen se puede determinar también la cantidad de óxido por unidad de superficie, indicando en este caso el valor de información obtenido analíticamente, por lo tanto, una medida cualitativa para la cantidad real de óxido.

Otra información importante en el marco del modelado del tiempo de decapado optimizado se refiere a la formación de la capa de encendido. Como una información de este tipo, se puede utilizar, según la invención una información específica para el procedimiento de fabricación de la banda metálica, siendo utilizadas a tal fin, en particular, la temperatura de la banda metálica durante el arrollamiento sobre una bobina, una información que se refiere a un proceso de refrigeración de la banda metálica, una información que se refiere al grado de transformación de la banda metálica, y una información que se refiere al comportamiento de la reacción química para la formación del óxido. También son relevantes las informaciones que se refieren a los tipos de acero propiamente dichos, las informaciones relacionadas con la presión parcial del oxígeno de la atmósfera ambiental, etc. Todas estas informaciones pueden ser tenidas en cuenta en el modelo. En estas informaciones se trata de informaciones indirectas, es decir, de informaciones, que no describen el óxido propiamente dicho, sino que reflejan de forma indirecta sus condiciones de formación.

Como se ha descrito, en general, se lleva a cabo una desoxidación previa mecánica. En este caso, se rompe la capa de óxido generalmente cerrada, lo que facilita el ataque de ácido. Como se deduce claramente, la desoxidación se puede realizar tanto más sencilla y rápidamente cuanto mayor es la desoxidación previa mecánica. Por lo tanto, la información a este respecto representa un parámetro importante del modelo. Según la invención, como información a este respecto se puede utiliza al menos un parámetro mecánico del tratamiento del dispositivo enderezador, en el que la banda metálica es procesada mecánicamente para la desoxidación previa mecánica. En el dispositivo enderezador se conduce la banda metálica bajo tensión alrededor de varios rodillos de desviación. Como parámetro mecánico se puede utilizar en este caso, por ejemplo, la tensión de tracción aplicada o, en cambio, el grado de desviación y, por lo tanto, de la flexión de la banda metálica. Como información específica de la banda, según la invención, se puede tener en cuenta el grado de desviación y, por lo tanto, de la flexión de la banda metálica. Como información específica del baño se puede tener en cuenta, según la invención, la temperatura del baño, la composición del baño, la concentración del baño, las turbulencias existentes en el baño o, en cambio, la concentración de hierro en el baño.

Como se ha descrito, es conveniente tener en cuenta en mayor número posible de las informaciones y de los parámetros descritos anteriormente en el marco de la modelación, para poder determinar el tiempo de decapado de la manera más exacta posible. Con respecto al procesamiento de las informaciones existen diferentes posibilidades. De acuerdo con una primera configuración de la invención, se puede procesar la información relevante para la formación de la capa de óxido durante el procedimiento de fabricación en un modelo de formación de óxido y se puede calcular un valor de información modelado que describe el óxido, el cual es compensado con el valor de información determinado en el marco del análisis de la imagen de exploración de la superficie y se calcula un valor que describe el grado de oxidación, que se conduce al modelo de cálculo para el modelado del tiempo de decapado. Por lo tanto, de acuerdo con esta configuración, en primer lugar, a partir de las informaciones que describen la formación de óxido, utilizando un modelo de formación de óxido, que puede ser, de la misma manera, por ejemplo, una red neuronal, se calcula un valor de información modelado, que describe el óxido, que indica un índice de medida para el grado de oxidación. Este grado de oxidación es compensado con el valor de información que procede de la exploración de la superficie, que representa igualmente un índice de medida para el tipo de encendido o bien para la cantidad de encendido y a partir de ello se calcula un valor que describe el grado de oxidación real. Este valor representa un índice de medida para el grado de oxidación, que ha sido calculado con la ayuda de los parámetros de información descritos. En el caso de desviaciones mayores de los dos índices de medidas, se puede utilizar el valor factible, en el caso de desviaciones menores, es conveniente un valor medio, dado el caso ponderado. Este valor se alimenta a continuación al modelo de ordenador para la modelación del tiempo de decapado.

De una manera alternativa se pueden alimentar también directamente todas las informaciones al modelo de ordenador para el procesamiento, es decir, que aquí no se realiza una determinación previa del índice de medición que describe el grado de oxidación, sino que en su lugar se introducen todas las variables directamente en el modelo de ordenador.

Otras ventajas, características y detalles de la invención se deducen a partir de los ejemplos de realización descritos a continuación así como con la ayuda de los dibujos. En este caso:

La figura 1 muestra un diagrama para la representación del procedimiento de modelación del tiempo de decapado según una primera configuración de la invención, y

La figura 2 muestra un diagrama para la representación del procedimiento de modelado según una segunda configuración de la invención.

La figura 1 muestra un diagrama para la representación del procedimiento de modelado según una primera configuración de la invención. En la etapa 1 se lleva a cabo una exploración óptica de la superficie utilizando una cámara, que proporciona una imagen, que se acondiciona en un modelo de análisis 2, en el que se puede tratar de una red neuronal. Con la ayuda de los datos de la imagen que son registrados desde la banda metálica transportada de forma continua, se determina un primer valor de información en forma de un índice de medida, que es una medida para el tipo y cantidad de óxido. Por lo tanto, con la ayuda del modelo de análisis se lleva a cabo una clasificación de los diferentes tipos de óxido así como una determinación cuantitativa de la cantidad de óxido.

En la etapa 3 se procesan informaciones sobre el procedimiento de fabricación de la banda metálica en un modelo de formación de óxido 4 para la determinación de un segundo valor de información en forma de un índice de medida, donde este índice de medida describe de la misma manera el grado de encendido. Como informaciones se pueden tener en cuenta aquí variables de medición indirectas, como por ejemplo la temperatura de la bobina, el grado de transformación, el procedimiento de refrigeración de la banda metálica, por lo tanto, por ejemplo, las etapas de refrigeración, la duración de la refrigeración, etc., o, en cambio, el alojamiento de la banda metálica durante la refrigeración así como el comportamiento de reacción química del metal propiamente dicho en el marco de la formación del óxido. En la etapa 5 se lleva a cabo una compensación de los dos índices de medición determinados con el modelo de análisis y con el modelo de la formación del óxido para determinar un índice de medición 6 (también se pueden determinar varios índices de medición) para el grado de oxidación. Como se muestra en la figura 1, con la ayuda de la compensación se puede realizar ya una adaptación del modelo de formación del óxido 4, puesto que el índice de medición obtenido a partir de la exploración de la superficie se determina en virtud de un análisis directo de la superficie y no con la ayuda de parámetros in directos como en el modelo de formación del óxido. Existe, además, la posibilidad de adaptar también el modelo de análisis con la ayuda de la compensación, por ejemplo cuando está claro a través del modelo de formación de óxido que la clasificación a través del modelo de análisis no es exacta.

El índice de medición determinado en la etapa 6 para el grado de oxidación es alimentado a un modelo de cálculo 7 para la determinación del tiempo de decapado. A este modelo de cálculo se alimentan, ver la etapa 8, informaciones sobre las desoxidaciones mecánicas previas, por ejemplo en forma de un índice de medición o de un parámetro relacionado con la tensión de tracción dada durante un tratamiento del dispositivo enderezador de la banda de metal para la rotura de la capa de óxido cerrada. Además, se alimentan al modelo de cálculo 7, ver la etapa 9, informaciones sobre el baño de decapado, como por ejemplo la temperatura del baño, la concentración de ácido, etc.

Todas las informaciones, es decir, las informaciones contenidas en las etapas 6, 8 y 9, son procesadas por parte del modelo de cálculo, que está configurado de la misma manera con preferencia como red neuronal, para determinar un tiempo de decapado óptimo T_{Beiz}. Con la ayuda de la pluralidad de las informaciones procesadas, registradas en el modelo, se puede modelar muy exactamente el tiempo de decapado. El tiempo de decapado se alimenta, por ejemplo, a un control automático, que controla todo el tratamiento de decapado. En el lado del control, en función del tiempo de decapado óptimo, se lleva a cabo una elevación o reducción de la velocidad de transporte de la banda de metal y, por lo tanto, una modificación del tiempo de residencia de la banda en el baño de decapado.

Como se deduce, además, a partir de la figura 1, se lleva a cabo en la etapa 10 una exploración de la superficie de la banda de metal decapada para la verificación del resultado del decapado. A tal fin, se puede utilizar de nuevo una cámara, que proporciona continuamente imágenes de la superficie, que son evaluadas con un modelo de análisis. Con la ayuda de esta exploración de la superficie es posible una determinación del óxido residual sobre la banda decapada, pudiendo determinarse también tanto el tipo como también la cantidad. Existen ahora varias posibilidades para utilizar el resultado. Por una parte, se puede utilizar el resultado para la adaptación del modelo 2, 4, 7 utilizado. Por ejemplo, si la oxidación excediese, en casos excepcionales, las previsiones de calidad, se puede corregir el modelo respectivo. Adicionalmente, el resultado se puede utilizar también directamente para la regulación del tratamiento de decapado y se puede alimentar a la instalación de control. Si durante la exploración resulta, por ejemplo, una cantidad de óxido no insignificante, entonces se puede adaptar y prolongar el tiempo de decapado de una manera correspondiente en el lado de control. En lugar de redes neuronales se pueden utilizar también reguladores Fuzzy.

La figura 2 muestra en forma de un diagrama una segunda configuración de la invención. En esta configuración, se registran en las etapas 1, 3, 8 y 9, provistas con los mismos números de referencia, los mismos datos que se han descrito con respecto a la figura 1. Los datos de la exploración óptica de la superficie son preparados también aquí en el modelo de análisis 2. No obstante, aquí todas las informaciones son transmitidas directamente al modelo de cálculo 7 para la modelación del tiempo de decapado óptimo T_{Beiz}. Por lo tanto, no se determina como con respecto a la figura 1 con la ayuda de las informaciones de la exploración óptica de la superficie así como de las informaciones sobre el procedimiento de fabricación un índice de medición para el grado de oxidación, que es procesado, por su parte, en el modelo de cálculo. En su lugar, se transmiten aquí los "datos brutos" directamente al modelo de cálculo 7. En éste se puede tratar de la misma manera de una red neuronal que es autodidacta, como de una manera preferida, aunque no necesaria, también todos los otros modelos descritos.

También aquí se lleva a cabo una exploración siguiente de la superficie de la banda metálica decapada, sirviendo el resultado del análisis que se deriva de ello de nuevo para la adaptación del modelo de cálculo 7. Evidentemente, también aquí es posible un reacoplamiento directo en el marco de una regulación del funcionamiento del baño.

Claims (13)

1. Procedimiento para la determinación de un tiempo de decapado de una banda metálica que presenta una capa de óxido, que debe tratarse en un baño de decapado para la eliminación de la capa de óxido, en cuyo procedimiento se modela el tiempo de decapado por medio de un modelo de cálculo con la ayuda de al menos una información específica de la banda metálica oxidada y con al menos una información específica del baño, en el que se lleva a cabo una adaptación del o de los modelos utilizados para la determinación del tiempo de decapado con la ayuda de una información que se obtiene a partir de una exploración automática de la superficie de la banda metálica decapada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que como información específica de la banda se utiliza al menos una información que describe la capa de óxido propiamente dicha y/o una información relevante para la formación de la capa de óxido durante la fabricación de la banda de metal y/o una información relevante para un tratamiento mecánico de la banda metálica realizado para la eliminación mecánica del óxido.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que como la información que describe la capa de óxido se utiliza una información específica de la superficie, que se obtiene a través de una exploración automática de la superficie de la banda metálica a decapar.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que para la generación de la información específica de la superficie a través de una exploración óptica de la superficie, se utiliza una cámara que suministra una imagen de la superficie de la banda, cuya imagen es analizada de forma automática para la determinación de un valor de información que describe la superficie ocupada con óxido.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que como valor de información se determina un valor de información que indica el tipo de óxido y/o un valor de información que indica la cantidad de óxido por unidad de superficie.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 5, en el que como información relevante para la formación de la capa de óxido se utiliza una información específica para el procedimiento de fabricación de la banda metálica.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que como información específica para el procedimiento de fabricación se utiliza la temperatura de la banda metálica durante el arrollamiento en una bobina, una información que se refiere al proceso de refrigeración de la banda metálica, una información que se refiere al almacenamiento de la banda metálica durante la refrigeración, y una información que se refiere al comportamiento de la reacción química para la formación de óxido.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7, en el que la banda metálica es tratada con un dispositivo enderezador para la eliminación mecánica del óxido y como información relevante para el tratamiento mecánico realizado para la eliminación mecánica del óxido se utiliza al menos un parámetro mecánico del tratamiento con el dispositivo enderezador.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que como información específica del baño se tienen en cuenta la temperatura del baño, la composición del baño, la concentración del baño, las turbulencias presentes en el baño y la concentración de hierro en el baño.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 9, en el que la información relevante para la formación de la capa de óxido durante el procedimiento de fabricación es procesada en un modelo de formación de óxido y se determina un valor de información modelado, que describe el óxido, que es compensado con el valor de información determinado en el marco del análisis de la imagen de exploración de la superficie y se determina un valor que describe el grado de oxidación, que es alimentado al modelo de cálculo para la modelación del tiempo de decapado.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que las informaciones son alimentadas directamente al modelo de cálculo para el procesamiento.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que como modelos se utilizan redes neuronales.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que como modelos se utilizan reguladores Fuzzy.