ES2291867T3 - Procedimiento para la fabricacion de un metal. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un metal (1) con múltiples proporciones de fases, en el cual el metal (1) conformado en caliente es enfriado en una línea de enfriamiento (5), asimismo, en el primer paso, con la ayuda de datos primarios (P) para el metal (1) mediante un modelo de línea de enfriamiento (7) del metal, es calculada la temperatura (T) y al menos una proporción de fases (Pi) del metal (1) en al menos un punto de la línea de enfriamiento (7) caracterizado porque en un segundo paso - es registrado al menos un valor de medición de temperatura en la fabricación del metal (1) - con la ayuda de al menos un valor de medición de temperatura mediante el modelo de enfriamiento (7) en al menos una posición de la línea de enfriamiento (5) es calculada al menos una proporción de fase (P) esperable del metal (1), - la proporción de fase (Pi) esperable es comparada con la proporción de fase (Pi) calculada en el primer paso y - esta comparación es utilizada para ajustar al menos una variable de ajuste (S) de la línea de enfriamiento (5).
Description
Procedimiento para la fabricación de un
metal.
La presente invención comprende un procedimiento
para la fabricación de un metal con múltiples proporciones de
fases, en el que el metal conformado en caliente es enfriado en una
línea de enfriamiento, asimismo, en el primer paso, con la ayuda de
datos primarios para el metal mediante un modelo de línea de
enfriamiento del metal, es calculada la temperatura y al menos una
proporción de fase del metal en al menos una posición de la línea
de enfriamiento. Además la invención comprende un dispositivo de
cálculo para el correspondiente mando y modelado de una línea de
en-
friamiento, así como una instalación correspondiente para la fabricación de metal con múltiples proporciones de fase.
friamiento, así como una instalación correspondiente para la fabricación de metal con múltiples proporciones de fase.
Por la memoria DE 101 29 565 A1 se conoce un
procedimiento de enfriamiento para un material laminado en caliente,
especialmente una cinta de metal. En el caso de este procedimiento
conocido hasta ahora se registra una temperatura de inicio delante
de la línea de enfriamiento para una posición de material laminado,
a partir de un modelo de línea de enfriamiento y características
nominales predeterminadas del material laminado se determina una
marcha de las cantidades de medio refrigerante, en la posición del
material laminado se aplica el medio refrigerante acorde a la
marcha de las cantidades de medio refrigerante temporal determinada,
a partir del modelo de línea de enfriamiento y de la marcha de las
cantidades de medio refrigerante temporal se determina, mediante el
corte transversal del material laminado, una marcha de temperatura
del material laminado esperada, en la posición del material
laminado, y para la determinación de la marcha de temperatura en el
material laminado en el modelo de línea de enfriamiento se resuelve
una ecuación de conducción de temperatura, que vincula la entalpía,
la conductibilidad térmica, el grado de conversión de fases, la
densidad y la temperatura del material laminado. En el
procedimiento descrito en DE 101 29 565 A1 las marchas de
temperatura esperadas de la cinta de metal son comparadas con
marchas de temperatura nominales. En base a esta comparación se
calcula entonces una nueva marcha de las cantidades de medio
refrigerante.
Metales conformados en caliente fabricados y
enfriados acorde a procedimientos conocidos frecuentemente no
cumplen, o no cumplen con suficiente fiabilidad las características,
o las características del material, requeridas para su posterior
utilización.
El objetivo de la invención es posibilitar la
fabricación de metal de características del material de calidad,
asimismo, las características o las características del material
requeridas del metal son cumplidas lo más rigurosamente
posible.
Este objetivo se logra mediante un procedimiento
del modo mencionado al comienzo en el cual en un segundo paso se
registra al menos un valor de medición de temperatura en la
fabricación del metal y, con la ayuda de al menos un valor de
medición de temperatura mediante el modelo de línea de enfriamiento
en al menos un punto de la línea de enfriamiento, se calcula al
menos una proporción de fase esperable del metal, asimismo la
proporción de fase esperable calculada en el segundo paso es
comparada con la proporción de fase calculada en el primer paso y
esta comparación es utilizada para la adecuación de al menos una
variable de ajuste de la línea de enfriamiento.
De este modo pueden mantenerse bastante
constantes las proporciones de fase en el extremo de la línea de
enfriamiento sobre todo el metal, también en el caso de condiciones
de producción variables en la fabricación del metal. A través de la
adecuación de al menos una variable de ajuste de la línea de
enfriamiento también se eliminan ampliamente las desviaciones entre
cintas diferentes con los mismos datos primarios. Porque en el
primer paso se calcula al menos una proporción de fase de tal modo
que las variaciones de la instalación no ingresan en el cálculo, es
decir, se determina un grado de conversión de referencia. En el
segundo paso este grado de conversión de referencia es regulado,
asimismo las variaciones primarias existentes de la instalación son
compensadas ampliamente a través de adecuaciones de variable de
ajuste locales de la línea de enfriamiento. Acorde a la invención
se puede asegurar notablemente mejor una calidad constante, en el
caso de la fabricación de metal, que con procedimientos
conocidos.
Para mejorar aun más la precisión del
procedimiento acorde a la presente invención y para mantener aún más
confiablemente constantes las proporciones de fase en el extremo de
la línea de enfriamiento, es conveniente que el al menos único
punto, en el cual se calcula en el primer o en el segundo paso del
procedimiento al menos una proporción de fase del metal, se
encuentre en el extremo de la línea de enfriamiento.
De modo alternativo se compara ventajosamente en
el segundo paso la proporción de fase calculada en el segundo paso
con una proporción de fase predeterminada. En este caso ya no es
necesario comparar la proporción de fase esperable calculada en el
segundo paso con la proporción de fase calculada en el primer paso.
De este modo son tenidas en cuenta las especificaciones directas
de, por ejemplo, el servidor, en la regulación de la proporción de
fase.
Ventajosamente el segundo paso se ejecuta
online, es decir, en tiempo real durante la fabricación del metal,
de modo iterativo. Repitiendo el segundo paso, es decir, a través de
sucesivos registros de medición, cálculo, comparación y
eventualmente ajuste, se mejora aún más la precisión del
procedimiento.
Ventajosamente en el segundo paso se ajusta al
menos una variable de ajuste de la línea de enfriamiento
correspondientemente a la comparación, a través de un regulador de
la línea de enfriamiento. El regulador de la línea de enfriamiento
ajusta directamente las variables de ajuste a la línea de
enfriamiento, a partir de la comparación de las proporciones de
fase acorde a los cálculos del primer o del segundo paso. De este
modo se garantiza una elevada exactitud en la regulación.
De modo alternativo está prevista una estructura
de regulación en cascada, en la cual, desde un regulador de la
proporción de fase superpuesto al regulador de la línea de
enfriamiento, le son especificados valores nominales a éste último.
A su vez, en el segundo paso el regulador de la proporción de fase
ajusta al menos un valor nominal al regulador de la línea de
enfriamiento y el regulador de la línea de enfriamiento ajusta,
bajo consideración del valor nominal predeterminado, al menos una
variable de ajuste a la línea de enfriamiento.
Ventajosamente, en al menos uno de ambos pasos
se utiliza un modelo de temperatura, que calcula la marcha de
temperatura del metal en la línea de enfriamiento. En cuanto a la
temperatura del metal se alcanza de este modo una elevada exactitud
en la regulación.
Ventajosamente el modelo de temperatura es
adaptado con la ayuda de al menos único valor de medición. De este
modo se pueden compensar con mayor efectividad las variaciones
durante la fabricación del metal.
Para mejorar la exactitud en la regulación en lo
que respecta a las proporciones de fase, se utiliza preferentemente
un modelo de conversión, que calcula la marcha de al menos una
proporción de fase en la línea de enfriamiento.
Ventajosamente se fabrica un acero multifásico.
Especialmente en el caso de aceros multifásicos como por ejemplo,
aceros de doble fase o aceros TRIP, es especialmente crítico e
importante el mantenimiento de las proporciones de fase y con ello
el grado de conversión en la línea de enfriamiento. Estos aceros
presentan muy buenas características del material, por ejemplo para
la industria automovilística.
Ventajosamente el metal es enfriado en la línea
de enfriamiento en al menos dos segmentos de enfriamiento. De este
modo pueden regularse apropiadamente proporciones de fase deseadas,
especialmente en el caso de aceros multifásicos.
Preferentemente se ajusta un tiempo de
parada.
Ventajosamente se ajusta una temperatura de
parada. En el caso de un enfriamiento en múltiples segmentos de
enfriamiento, los parámetros como tiempo de parada y temperatura de
parada son muy críticos para las proporciones de fase en el
metal.
Ventajosamente se ajusta al menos una variable
de ajuste para los reguladores del medio refrigerante. Los
reguladores del medio refrigerante son reguladores locales de la
línea de enfriamiento y por ello no poseen, por ejemplo, un efecto
sobre un tren de acabado que precede a la línea de enfriamiento. De
este modo el tren de acabado no se ve afectado de modo indeseado
por el ajuste de las variables de ajuste para los reguladores del
medio refrigerante.
Ventajosamente en la fabricación de chapa gruesa
se ajusta al menos una variable de ajuste a la velocidad del metal
en la línea de enfriamiento En el caso de la fabricación de chapa
gruesa, independientemente de ello la velocidad del metal en la
línea de enfriamiento puede ser influenciable por la velocidad con
la cual el metal atraviesa las partes de la instalación que
preceden a la línea de enfriamiento. [0021] Ventajosamente en la
fabricación de chapa gruesa se ajusta al menos una variable de
ajuste al tiempo de reposo del metal En la fabricación de chapa
gruesa el tiempo de reposo del metal es otra variable de ajuste
local para la regulación de las proporciones de fase del metal.
El objetivo que origina la invención también se
logra a través de un dispositivo de cálculo acorde a las
reivindicaciones 16 o 17.
La invención se resuelve también a través de una
instalación para la fabricación de un metal con una línea de
enfriamiento y con un dispositivo de cálculo que, para el mando y el
modelado de la línea de enfriamiento está acoplado mediante
interfaces a emisores de señal y reguladores de la línea de
enfriamiento
A través de la invención se obtienen
características del material muy regulares en el metal.
Las ventajas en lo que respecta al dispositivo
de cálculo y de la instalación se resultan análogas a las ventajas
del procedimiento.
Otras ventajas y detalles resultan de la
siguiente descripción de ejemplos de ejecución en relación con los
dibujos. Se muestran en las representaciones principalmente:
Figura 1 una línea de enfriamiento,
Figura 2 una marcha de temperatura,
Figura 3 un sistema de regulación simple para la
línea de enfriamiento, y
Figura 4 un sistema de regulación en cascada
para la línea de enfriamiento.
la figura 1 muestra una línea de enfriamiento 5
y un dispositivo de cálculo 3 para el mando o el modelado de la
línea de enfriamiento 5. En el ejemplo mostrado, un metal conformado
en caliente sale de una caja de laminación 4 a una velocidad v en
dirección de la cinta x. La caja de laminación 4 es, por ejemplo, la
última caja de laminación de un denominado tren de acabado. La
línea de enfriamiento 5 puede, sin embargo, estar precedida por
otros dispositivos de forjado o de tratamiento para el metal. La
línea de enfriamiento 5 y el o los eventuales dispositivos para el
forjado o tratamiento del metal 1 que le preceden, así como
eventuales dispositivos que le suceden a línea de enfriamiento,
forman una instalación para la fabricación de un metal 1. En el
ejemplo representado a la línea de enfriamiento 5, le sucede una
máquina bobinadora 12, con la cual el metal enfriado es arrollado
formando un coil. A la línea de enfriamiento 5 pueden, sin embargo,
sucederle también otros dispositivos no representados en el dibujo
para el tratamiento o el almacenamiento del metal 1.
En el presente caso el metal 1 es acero en
estado sólido. Pero también podría presentar al menos parcialmente
un estado líquido. Acorde a la figura 1 el metal 1 está conformado
como cinta de metal o lingote. Pero también se puede pen-
sar en otras formas de metal 1, por ejemplo perfiles en forma de barra como alambres, tubos o perfiles en forma de U.
sar en otras formas de metal 1, por ejemplo perfiles en forma de barra como alambres, tubos o perfiles en forma de U.
Para influir en la temperatura del metal 1, la
línea de enfriamiento 5 presenta uno o varios reguladores 2.
Mediante el regulador 2 la temperatura T del metal 1 es
influenciable, en general por enfriamiento, pero en casos
particulares también por calefacción. Un regulador 2 puede, por
ejemplo, presentar una o múltiples válvulas para aplicar un medio
de enfriamiento en el metal 1. Como medio de enfriamiento puede
utilizarse, por ejemplo, agua o una mezcla de agua con otras
sustancias. La línea de enfriamiento 5 es accionada por el
dispositivo de cálculo 3. Especialmente también el regulador 2 es
accionado por el dispositivo de cálculo 3 acorde a una variable de
ajuste S. Están previstos medidores 6, 6' mediante los cuales se
determina la temperatura T del metal 1. En la entrada de la línea
de enfriamiento, en el ejemplo mostrado detrás de la última caja de
laminación 4, se encuentra el primer medidor 6 para la
determinación de la temperatura. Otro medidor 6' para la
determinación de la temperatura se encuentra el en extremo de la
línea de enfriamiento, en el ejemplo mostrado, delante de la máquina
bobinadora 12.
El dispositivo de cálculo 3 da las variables de
ajuste S a los reguladores 2 de la línea de enfriamiento. Al
dispositivo de cálculo 3 le son suministrados valores de medición
como por ejemplo la temperatura T de la línea de enfriamiento 5 y/o
de los dispositivos que preceden o suceden a la línea de
enfriamiento Al dispositivo de cálculo 3 también se le puede
suministrar la velocidad real v del metal 1. La velocidad real v del
metal 1 puede ser determinada a través de mediciones y/o con la
ayuda de al menos un modelo. Al dispositivo de cálculo 3 se le
pueden, por ejemplo, suministrar también las velocidades de giro de
los cilindros de una caja de laminación 4 a modo de valores de
medición y/o valores calculados o modelados. Al dispositivo de
cálculo 3 se el suministran además los denominados datos primarios
P. Los datos primarios P generalmente se utilizan para un cálculo
previo o una regulación previa de una instalación y dependen del
metal 1 a ser fabricado. Diferentes cintas de metal o lingotes se
caracterizan en general por diferentes datos primarios. Los datos
primarios se pueden referir también al menos parcialmente a las
características requeridas del metal 1 a elaborar.
La figura 2 muestra la marcha de la temperatura
T del metal 1 en la línea de enfriamiento 5 aplicado durante el
periodo de tiempo t. El periodo de tiempo t se refiere a su vez al
tiempo durante el cual un punto en la cinta del metal 1 presente,
acorde a la figura1 con forma de cinta, pasa por la línea de
enfriamiento 5.
De modo alternativo la temperatura T también
podría aplicarse en la dirección de desplazamiento la cinta x, es
decir, del punto en la línea de enfriamiento. La temperatura T es
aplicada, por su característica, como parámetro que describe la
potencia energética del metal 1. Por ello también se podría
considerar, de modo alternativo, por ejemplo la marcha de la
etalpía durante el período t o en la dirección de desplazamiento de
la cinta x.
Son decisivas para las características del
material del metal 1 a elaborar, o del acero, las proporciones de
fase P_{i} en el extremo de la línea de enfriamiento 5 o en la
máquina bobinadora 12. Especialmente decisivos pero también
críticos en la elaboración son las proporciones de fase P_{i} de
un metal 1, especialmente en el caso de aceros multifásicos como
aceros de doble fase y aceros TRIP. En el caso de este tipo de
aceros un procedimiento de enfriamiento usual es un enfriamiento en
tres segmentos de enfriamiento. A su vez el metal 1 en la línea de
enfriamiento 5 es enfriado en múltiples fases de enfriamiento
temporales, o segmentos de enfriamiento I, II, III.
Los segmentos de enfriamiento temporales I, II,
III pueden, pero no deben coincidir necesariamente con segmentos de
enfriamiento relativos al espacio o a ciertos componentes. En el
primer segmento de enfriamiento I, o en la primera fase de
enfriamiento, el metal 1 es enfriado preferentemente con un índice
de enfriamiento elevado hasta alcanzar una temperatura de parada
T_{H}. La temperatura de parada T_{H} generalmente está
predeterminada, o depende de los datos primarios P. En un segundo
segmentos de enfriamiento II se realiza el enfriamiento por aire,
con un tiempo de parada predeterminado t_{H}. En el segundo
segmentos de enfriamiento II la temperatura T sólo desciende
escasamente. Posteriormente se lleva a cabo el tercer segmento de
enfriamiento III, un temple del metal 1 a la temperatura T o
inferior a la temperatura T, que debe ser alcanzada en el extremo de
la línea de enfriamiento o inmediatamente antes del bobinado
mediante la máquina bobinadora 12. Preferentemente el metal 1 es
templado debajo de la temperatura de inicio de la transformación en
martensita.
Para obtener por ejemplo, en caso de aceros de
doble fase, una estructura con una proporción de fase P_{i} de
aproximadamente 80% de ferrita y una proporción de fase P_{i} de
aproximadamente 20% de martensita o bainita, usualmente se aspira a
obtener una concentración residual de austerita de típicamente un
20% antes de comenzar el templado. En el caso de aceros TRIP en el
material queda adicionalmente una concentración residual de
austerita metaestable a temperatura ambiente, que en la conformación
se convierte en martensita.
Tanto los aceros de doble fase como los aceros
TRIP, en su posterior utilización se pueden deformar con poco
esfuerzo, pero cuando la deformación es mayor aumenta
considerablemente su solidez, asimismo en el caso de los aceros
TRIP este comportamiento es aún más marcado que en el caso de los
aceros de doble fase. Aplicaciones típicas de aceros de doble fase
y aceros TRIP son chapas de carrocería y llantas para vehículos, en
las cuales se requieren buenas capacidades de embutido, una
resistencia final elevada y una capacidad de absorción de energía
elevada en sucesivas deformaciones, por ejemplo, a causa de
accidentes.
En el caso de la fabricación de estos aceros es
extremadamente crítico el mantenimiento de las proporciones de fase
y con ello el grado de conversión en la línea de enfriamiento 5. Si
por ejemplo en un tren laminador en caliente que precede a la línea
de enfriamiento 5 se producen reducciones indeseadas de temperatura
de la superficie, como por ejemplo las denominadas skidmarks o
huellas en el metal 1, aquí un lingote de acero, entonces estas
skidmarks indeseadas causan puntos blandos en la cinta de metal. En
este tipo de puntos blandos, el grado de conversión en el metal 1
ya es demasiado avanzado antes de iniciar el templado, como para
formar suficiente martensita o bainita. Otras variaciones de los
parámetros de proceso de los dispositivos que precede a la línea de
enfriamiento 5 pueden provocar otras desviaciones de la estructura
deseada y de las proporciones de fase P_{i} deseadas en el metal
1.
Las figuras 3 y 4 muestran sistemas de
regulación acordes a la invención para la línea de enfriamiento 5.
Ambas figuras muestran un dispositivo de cálculo 3 acoplado a la
línea de enfriamiento 5 para el mando y el modelado de la línea de
enfriamiento 5. A su vez están previstas interfaces para
suministrarle al dispositivo de cálculo 3 las señales para el
modelado y para suministrarle a la línea de enfriamiento 5 las
señales de mando o de regulación. El dispositivo de cálculo 3 y la
línea de enfriamiento 5 forman una parte de la instalación para la
fabricación de metal 1.
Acorde a la figura 3 el dispositivo de cálculo 3
presenta un modelo de línea de enfriamiento 7 y un regulador de la
línea de enfriamiento 8. Para un metal 1, por ejemplo una cinta de
metal de acero que ingresa a la línea de enfriamiento 5, se
calcula, mediante la ayuda de un modelo de la línea de enfriamiento
7 en un primer paso, junto con los datos primarios P para la cinta
de metal, la temperatura T, y al menos una proporción de fase
P_{i} en el extremo de la línea de enfriamiento 5, o delante de la
máquina bobinadora 12. Mediante los medidores que por ejemplo
pueden estar dispuestos en un tren de acabado que precede a la línea
de enfriamiento 5 (no representado en mayor detalle en el dibujo)
y/o mediante un medidor 6 en la entrada de la línea de enfriamiento
5, se registran en un segundo paso los valores de medición y se
suministran al dispositivo de cálculo 3. El registro de los valores
de medición se efectúa a su vez mientras el metal 1 pasa por la
instalación para la fabricación de un metal 1.
Con la ayuda del o de los valores de medición,
el modelo de línea de enfriamiento 7 determina al menos en el
extremo de la línea de enfriamiento 5 al menos una proporción de
fase P_{i} esperable del metal 1. La proporción de fase P_{i}
esperable calculada en el segundo paso es comparada con la
proporción de fase P_{i} calculada en el primer paso en base a
los datos primarios. Esta comparación es utilizada para la
adecuación de al menos una variable de ajuste S de la línea de
enfriamiento. Acorde a la figura 3 el regulador de la línea de
enfriamiento 8 ajusta al menos una variable de ajuste S a la línea
de enfriamiento 5. Un modo comparativamente simple de realización
de un regulador de la línea de enfriamiento de ese tipo se realiza
de modo tal que las variables de ajuste S de los reguladores 2 se
ajustan en lo posible en el extremo del primer segmento de
enfriamiento I.
Acorde a la figura 4 el dispositivo de cálculo 3
presenta un modelo de línea de enfriamiento 7 y un regulador de la
proporción de fase 11. En lo que se refiere a la técnica de la
regulación, el regulador de la proporción de fase 11 se encuentra
superpuesto por el regulador de la línea de enfriamiento 8. De este
modo el regulador de la proporción de fase 11 le suministra al
regulador de la línea de enfriamiento 8 al menos un valor nominal,
por ejemplo T_{H} o t_{H}, en base a la comparación de la
proporción de fase calculada P_{i} en el primer paso y de la
proporción de fase esperable P_{i} calculada segundo paso. En el
caso de un proceso de enfriado con múltiples segmentos de
enfriamiento I, II, III o fases de enfriamiento, como se muestra
por ejemplo en la figura 2, el regulador de la proporción de fase 11
le suministra al regulador de la línea de enfriamiento 8
preferentemente un tiempo de parada t_{H} y/o una temperatura de
parada T_{H}. El regulador de la línea de enfriamiento 8 ajusta
las variables de ajuste S a la línea de enfriamiento 5, para lo
cual tiene en cuenta las especificaciones nominales del regulador de
la proporción de fase 11.
Ambos sistemas de regulación, es decir, tanto el
sistema de regulación acorde a la figura 3 como también el sistema
de regulación acorde a la figura 4, trabajan preferentemente de tal
modo que el segundo paso se ejecuta online, es decir, en tiempo
real durante la fabricación del metal, de modo iterativo.
Tanto en el primer paso como también en el
segundo paso la proporción de fase P_{i} se calcula del mismo
modo, es decir, con la ayuda de los mismos procedimientos de cálculo
o modelos. El cálculo de ambos pasos se diferencia, sin embargo, en
cuanto a los datos en los que se basa el cálculo, especialmente en
cuanto a los datos de entrada para el cálculo.
De modo alternativo a la proporción de fase
P_{i}, calculada en el primer paso en base a los datos primarios
P, también puede ser comparada en el segundo paso una proporción de
fase P_{i} por ejemplo, determinada por un servidor en un
primer paso, con una proporción de fase P_{i} esperable calculada
en el segundo paso. Para garantizar una calidad elevada constante
del metal 1 en el extremo de la línea de enfriamiento 5 se calcula
al menos una proporción de fase P_{i} del metal 1 en el extremo de
la línea de enfriamiento.
\newpage
De modo alternativo o adicional se puede
calcular al menos una proporción de fase P_{i} del metal 1 en al
menos otro punto de la línea de enfriamiento 5. Si, por ejemplo, no
es funcional la medición en el extremo de la línea de enfriamiento
5 se puede calcular al menos una proporción de fase del metal 1
tanto en el primer como en el segundo paso del procedimiento en
otro punto de la línea de enfriamiento 5, por ejemplo, en un punto
en el cual se supone que la parte fundamental de la conversión de
fase ya ha finalizado en la línea de enfriamiento 5.
El dispositivo de cálculo 3 o el modelo de línea
de enfriamiento 7 presentan preferentemente un modelo de
temperatura 9, que calcula la marcha de temperatura del metal 1 en
la línea de enfriamiento 5 durante un período de tiempo t o en la
dirección de desplazamiento de la cinta x. Ventajosamente el modelo
de temperatura 9 es ajustado con la ayuda de al menos un valor de
medición. En el caso de este al menos único valor de medición se
trata preferentemente de un valor de medición para la temperatura T
del metal 1, que se determina mediante un medidor 6, 6' en la
entrada o en el extremo de la línea de enfriamiento 5. De modo
alternativo o adicional también puede realizarse el registro de
medición en otro punto de la línea de enfriamiento 5.
Preferentemente hay un modelo de conversión 10 que calcula la
marcha de al menos una proporción de fase P_{i} del metal 1 en la
línea de enfriamiento 5 durante un periodo de tiempo t y/o de la
dirección de desplazamiento de la cinta x. De modo alternativo y/o
adicional a la temperatura T, el modelo de línea de enfriamiento 7
y/o el modelo de temperatura 9 pueden utilizar o calcular también
la entalpía u otro parámetro de potencia energética.
No está representado aquí en mayor detalle en la
figura 4 el modelo de conversión 10 por motivos de claridad, sin
embargo también es conveniente en el ejemplo de ejecución acorde a
la figura 4. Un modelo de conversión 10 debe poner a disposición al
menos la proporción de fase P_{i} del metal 1 en al menos un punto
de la línea de enfriamiento 5, preferentemente en el extremo de la
línea de enfriamiento 5.
A través de las variables de ajuste S para los
reguladores 2 de la línea de enfriamiento 5 se regula, por ejemplo,
la posición de las válvulas de los medios refrigerantes, es decir,
el flujo de los medios refrigerantes en la línea de enfriamiento 5.
Este tipo de variables de ajuste locales S, es decir, variables de
ajuste que no tienen efecto sobre las partes de la instalación que
precede a la línea de enfriamiento 5, pueden ser también la
velocidad v del metal 1 en la línea de enfriamiento así como el
tiempo de reposo del metal 1 en la fabricación de chapa gruesa.
La esencia de la presente invención se puede
sintetizar en fundamentalmente como se detalla continuación:
En la fabricación de acero se utiliza para la
línea de enfriamiento 5 un modelo de conversión 10, con el cual se
puede calcular adicionalmente a la temperatura T del acero, también
las proporciones de fase P_{i} a lo largo de la cinta de metal en
tiempo real. Se implementa un sistema de regulación que mantiene
constantes a las proporciones de fase P_{i} de una cinta de acero
arrollada en una máquina bobinadora 12. Para ello se realizan los
siguientes pasos: En el primer paso, a partir de datos obtenidos a
partir de los datos primarios P de la cinta de acero, se establece
el grado de conversión, en el caso de aceros multifásicos por
ejemplo la proporción de ferrita. En el segundo paso, en el ingreso
de la cinta en la línea de enfriamiento 5 se ajustan a una
regulación online uno o múltiples parámetros de la estrategia de
enfriado, es decir, las variables de ajuste S, de modo que la
proporción de ferrita del acero enfriado pueda mantenerse constante
en la máquina bobinadora 12. En el caso de un enfriamiento con
múltiples segmentos de enfriamiento se puede modificar asimismo la
temperatura de parada T_{H}. La elevación de la temperatura de
parada T_{H} reduce la proporción de ferrita, el descenso de la
temperatura de parada T_{H} la aumenta.
Acorde al procedimiento de la invención, las
desviaciones de la estructura nominal ya son detectadas online y
no son detectadas recién tras las mediciones de las proporciones de
la estructura en el laboratorio (pulido) o en pruebas de
embutido.
En los procedimientos conocidos hasta ahora, la
constante de la proporción de la estructura a lo largo de la cinta
usualmente sólo era evaluada por parte de la gestión de calidad de
la acerería con el registro de temperatura para la temperatura
intermedia y la temperatura de bobinado. El procedimiento acorde a
la invención por el contrario, posibilita el amplio mantenimiento
constante de las proporciones de fase P_{i} en la máquina
bobinadora 12 a lo largo de la cinta de metal, también en caso de
condiciones de producción variables y velocidad v variable de la
cinta. Las desviaciones entre diferentes cintas de metal con los
mismos datos primarios P se eliminan ampliamente, porque en la
primera determinación del grado de conversión de referencia las
variaciones de la instalación no ingresan, y las variaciones de la
instalación son compensadas mediante la posterior regulación en
relación con el grado de conversión de referencia. La primera
determinación del grado de conversión de referencia, o de al menos
una proporción de fase P_{i} sólo depende de los datos primarios
P. Las determinaciones posteriores del grado de conversión o de la
proporción de fase P_{i} tienen en cuenta las variaciones en la
fabricación. De este modo el acero, o el metal 1 puede ser fabricado
con una calidad constante y los requisitos a las características
del material del metal 1 o del acero son cumplidas con una
fiabilidad mucho mayor.
Claims (19)
1. Procedimiento para la fabricación de un metal
(1) con múltiples proporciones de fases, en el cual el metal (1)
conformado en caliente es enfriado en una línea de enfriamiento (5),
asimismo, en el primer paso, con la ayuda de datos primarios (P)
para el metal (1) mediante un modelo de línea de enfriamiento (7)
del metal, es calculada la temperatura (T) y al menos una
proporción de fases (P_{i}) del metal (1) en al menos un punto de
la línea de enfriamiento (7) caracterizado porque en un
segundo paso
- -
- es registrado al menos un valor de medición de temperatura en la fabricación del metal (1)
- -
- con la ayuda de al menos un valor de medición de temperatura mediante el modelo de enfriamiento (7) en al menos una posición de la línea de enfriamiento (5) es calculada al menos una proporción de fase (P) esperable del metal (1),
- -
- la proporción de fase (P_{i}) esperable es comparada con la proporción de fase (P_{i}) calculada en el primer paso y
- -
- esta comparación es utilizada para ajustar al menos una variable de ajuste (S) de la línea de enfriamiento (5).
2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1,
caracterizado porque el al menos único punto, en el cual se
calcula en el primer y en el segundo paso, al menos una proporción
de fase (P_{i}) del metal, se encuentra en el extremo de la línea
de enfriamiento (5).
3. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1
o 2, caracterizado porque en el segundo paso la proporción
de fase (P_{i}) esperable es comparada con una proporción de fase
(P_{i}) predeterminada.
4. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el segundo paso
es llevado a cabo online de modo iterativo.
5. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el segundo
paso un regulador de la línea de enfriamiento (8) ajusta al menos
una variable de ajuste (S) de la línea de enfriamiento (5)
correspondientemente a la comparación.
6. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el segundo
paso un regulador de la proporción de fase (11) ajusta al menos un
valor nominal para un regulador de la línea de enfriamiento (8)
correspondientemente la comparación y - el regulador de la línea de
enfriamiento (8), bajo consideración de al menos un valor nominal
predeterminado, ajusta al menos una variable de ajuste (S) de la
línea de enfriamiento (5).
7. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos en uno
de los dos pasos se utiliza un modelo de temperatura (9), que
calcula la marcha de temperatura del metal (1) en la línea de
enfriamiento (5).
8. Procedimiento acorde a la reivindicación 7,
caracterizado porque el modelo de temperatura (9) es adaptado
con la ayuda de al menos un valor de medición.
9. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque es utilizado un
modelo de conversión (10) que calcula la marcha de al menos una
proporción de fase (P_{i}) en la línea de enfriamiento (5).
10. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se fabrica un
acero multifásico.
11. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el metal (1) es
enfriado en la línea de enfriamiento (5) en al menos dos segmentos
de enfriamiento (I, II, III).
12. Procedimiento acorde a la reivindicación 11,
caracterizado porque se ajusta un tiempo de parada
(t_{H}).
13. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque se ajusta una
temperatura de parada (T_{H}).
14. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se ajusta
al menos una variable de ajuste (S) para los reguladores del medio
refrigerante.
15. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la
fabricación de chapa gruesa se ajusta al menos una variable de
ajuste (S) a la velocidad (v) del metal (1) en la línea de
enfriamiento (5).
16. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la
fabricación de chapa gruesa se ajusta al menos una variable de
ajuste (S) al tiempo de reposo del metal (1).
17. Dispositivo de cálculo (3) para el mando y
el modelado de una línea de enfriamiento (5), programada para la
realización de un procedimiento acorde a una de las reivindicaciones
anteriores, con al menos un modelo de línea de enfriamiento (7) y
al menos un regulador de enfriamiento (8), asimismo el modelo de
línea de enfriamiento (7) presenta al menos un modelo de temperatura
(9).
18. Dispositivo de cálculo (3) para el mando y
el modelado de una línea de enfriamiento (5), programada para la
realización de un procedimiento acorde a una de las reivindicaciones
6 a 16, con al menos un modelo de línea de enfriamiento (7) y al
menos un regulador de enfriamiento (8), asimismo el modelo de línea
de enfriamiento (7) presenta al menos un modelo de temperatura (9),
asimismo está previsto un regulador de la proporción de fase (11)
para ajustar los valores nominales del regulador de la línea de
enfriamiento (8).
19. Instalación para la fabricación de un metal
(1) con múltiples proporciones de fase con una línea de enfriamiento
(5) y con un dispositivo de cálculo (3) acorde a la reivindicación
17 o 18, asimismo el dispositivo de cálculo (3) para el mando y el
modelado de la línea de enfriamiento (5) está acoplado mediante
interfaces a emisores de señal (6, 6') y reguladores (2) de la
línea de enfriamiento (5).
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