ES2834452T3 - Procedimiento para controlar la temperatura de bobinado de una cinta de metal - Google Patents

Procedimiento para controlar la temperatura de bobinado de una cinta de metal Download PDF

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Abstract

Procedimiento de bobinado de una cinta de metal (7), en el que la cinta de metal (7) es tratada térmicamente directamente antes de ser bobinada en un horno (5) y se alimenta a una velocidad de salida en una bobinadora (9) y se bobina allí en caliente a una temperatura fija, caracterizado porque mediante una modelización predictiva se calculan la futura velocidad de salida de la cinta de metal (7) y las pérdidas de calor de la cinta de metal (7) entre el horno (5) y la bobinadora (9) , para activar el horno (5) incluso antes de que se cambie la velocidad de salida, y porque después se controla el horno (5) cambiando la potencia del quemador o cambiando el número de revoluciones del ventilador o mediante la potencia eléctrica suministrada, de manera que se enrolle la cinta de metal (7) a la temperatura especificada con una desviación máxima de +/- 5 °C.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para controlar la temperatura de bobinado de una cinta de metal
El objeto de esta invención es un procedimiento para enrollar una cinta de metal, en el que la cinta de metal es sometida a un tratamiento térmico en un horno directamente antes de ser enrollada, es alimentada a una velocidad de descarga a un enrollador y allí es enrollada en caliente a una temperatura fija. En la fabricación de cintas de metal, para ciertos metales y aleaciones de metal se ha demostrado que es muy útil si se enrollan en caliente. Esta etapa de tratamiento de la cinta, también conocida como preenvejecimiento, se lleva a cabo al final de las modernas líneas de recocido para cintas de aluminio, por ejemplo. Las cintas se calientan al recalentarse en un horno de precalentamiento. Esto permite un enrollado con temperatura controlada. Las propiedades materiales de la cinta de metal pueden mejorarse mediante el enrollado a temperatura controlada y el enfriamiento lento de la bobina. Es muy importante que la cinta de metal se enrolle a una temperatura lo más cercana posible a la temperatura definida.
El documento JP 2001 026851 A describe un procedimiento para controlar la temperatura de bobinado de una cinta de aluminio. El objetivo es resolver el problema de las diferentes temperaturas de los bobinados causadas, por ejemplo, por las diferentes temperaturas en la nave de producción. Este problema se resuelve con una cubierta que debe rodear la cinta desde un dispositivo de refrigeración hasta el enrollado y en la que, entre otras cosas, se controla la temperatura. Las cintas de metal se suelen llevar a la línea de recocido en forma de bobinas, se desenrollan y se rebobinan al final de la línea. Para permitir un funcionamiento continuo en la línea de recocido, el final de la cinta anterior se une al principio de la siguiente, lo que en adelante se denominará unión de cintas, por ejemplo soldadas o pegadas. El bobinado de las cintas de metal al final de la línea puede realizarse a una velocidad alta, aquí son posibles velocidades de descarga del orden de 200 m/min, sin embargo, para un cambio de bobina y para el corte de la cinta de metal la velocidad de descarga debe reducirse considerablemente, a veces las cintas de metal también deben detenerse por un corto tiempo, por ejemplo para ajustar la cizalla recortadora. Para garantizar que la cinta de metal pueda seguir pasando continuamente por el horno de recocido a una velocidad constante, se dispone un depósito de cintas (looper) antes y después del horno de recocido, que amortigua las diferentes velocidades de entrada y de salida de la cinta de metal.
Tal como ya se ha mencionado anteriormente, la sección de salida suele estar equipada con un horno adicional, también llamado horno de preenvejecimiento. Este horno también se conoce en los círculos especializados como horno de cocción, horno de pre-cocción, horno de recalentamiento u horno de cocción de pintura. Aquí la cinta de metal se calienta, por ejemplo, a una temperatura de entre 50 °C y 150 °C, de modo que se la puede enrollar a una temperatura determinada. Debido a la velocidad de salida cambiante, también cambian los tiempos de permanencia de la cinta de metal en el horno de precalentamiento y por lo tanto su temperatura. Por consiguiente, en las instalaciones existentes la temperatura de la cinta se mide poco antes del bobinado y el horno de prelavado se controla basándose en la temperatura medida allí, de modo que la temperatura de la cinta se mantenga lo más constante posible en el bobinado.
Sin embargo, con este sistema de control, la temperatura de la cinta sólo puede mantenerse constante a /- 10 °C porque el horno reacciona con bastante lentitud. Sin embargo, la precisión de la temperatura de la cinta que puede lograrse con este sistema es demasiado imprecisa para algunas aplicaciones, ya que una desviación de 1 a 2 °C ya puede afectar a las propiedades del material.
Por lo tanto, la invención se basa en el objetivo de proporcionar un proceso con el cual se pueda controlar de manera más precisa la temperatura de la cinta durante el bobinado.
Este objetivo se consigue mediante el procedimiento de bobinado de la reivindicación 1, en el que la futura velocidad de salida de la cinta de metal y las pérdidas de calor de la cinta de metal entre el horno y la bobinadora se calculan mediante un modelo predictivo, en donde el horno se controla de manera que la cinta de metal se enrolle a la temperatura especificada con una desviación máxima de /- 5 °C.
Por lo tanto, mediante este modelo predictivo ya se tiene en cuenta la futura velocidad de salida de la cinta metálica y las pérdidas de calor antes de la bobina, que dependen de la velocidad de salida, para controlar el horno antes de que se modifique la velocidad de salida. Mediante esta intervención prematura en el sistema se puede mantener la temperatura de salida con gran precisión, idealmente incluso a menos de /- 2 °C.
En la mayoría de los casos, la cinta de metal se calienta en el horno por medio de aire caliente soplado sobre la cinta de metal por ventiladores. Cambiando la temperatura del aire, por ejemplo cambiando la potencia del quemador o modificando el número de revoluciones del ventilador, se puede transferir a la cinta la cantidad de calor deseada y así se puede controlar la temperatura de la misma.
También es concebible que el horno transfiera el calor a la cinta metálica por radiación (por ejemplo, radiadores infrarrojos) o por medio de efectos electromagnéticos (por ejemplo, corrientes de Foucault, inducción). El control de estos hornos podría realizarse entonces simplemente mediante la potencia eléctrica suministrada.
El procedimiento según la invención es particularmente adecuado para las cintas de aluminio.
Preferentemente, mediante el modelo predictivo se controla también la velocidad de salida de la cinta de metal, de modo que siempre se mantenga un nivel de llenado óptimo en el depósito de la cinta.
En el modelo predictivo, se consideran preferentemente los siguientes parámetros para el control de la temperatura de la cinta:
• la temperatura de bobinado especificada
• la velocidad de producción
• la velocidad de salida de la cinta de metal
• el grosor de la cinta
• la anchura de la cinta
• el nivel de almacenamiento de la cinta de salida
• la temperatura de la cinta en la entrada del horno (horno de preenvejecimiento)
• la temperatura de la cinta a la salida del horno
• la temperatura de la cinta a la salida del secador/horno PMT (temperatura máxima del m etal)
• la temperatura del aire ambiente en la zona de salida
• las longitudes de las cintas entre el secador PMT, el horno y la bobinadora
• las longitudes de chatarra que deben cortarse antes y después de la unión de la cinta
• el número de muestras que deben cortarse antes y después de la unión de la cinta
• la posición de la unión de la cinta
• la temperatura en la polea de inversión antes de la bobinadora
• en el caso de varias bobinadoras: qué bobinadora está en uso
Por supuesto, no todos estos parámetros deben ser tenidos en cuenta por el modelo.
Además del control de la temperatura de enrollado de la cinta de metal, los siguientes parámetros también pueden ser controlados preferentemente mediante el modelo predictivo:
• la velocidad de salida de la cinta de metal
• la temperatura en el horno
• la transferencia de calor en el horno
• el nivel de almacenamiento de la cinta de salida
• la temperatura de la cinta en la entrada del horno, si hay un secador PMT
• la temperatura de la cinta a la salida del horno
• la temperatura de la cinta a la salida del secador PMT, si lo hay
• el enfriamiento del horno regulando el suministro de aire ambiental al horno
A continuación se describe la invención mediante un ejemplo de realización.
En la Fig. 1 se muestra una parte de una línea de recocido. La cinta de metal 7 pasa a través de un horno de recocido 10, una sección de tratamiento químico (sección de decapado) 1 y un secador PMT 2 (secador de temperatura máxima del metal) a velocidad constante (velocidad de proceso). La velocidad del proceso está en el orden de 120 m/min. La cinta de metal 7 se alimenta continuamente al depósito de la cinta 3 a una velocidad constante y la abandona a una velocidad de salida que cambia durante el funcionamiento. En el curso normal del cambio de bobina, debe reducirse la velocidad de la cinta desde la velocidad de proceso (120 m/min) a la velocidad de corte (30 m/min), la velocidad de corte de la chatarra (50 m/min) y la velocidad de enhebrado (30 m/min), por ejemplo. Durante este período se llena el depósito de la cinta de salida 3. A continuación, se vacía el depósito de la cinta de salida 3 a una velocidad superior (160-200 m/min) antes de que la velocidad de salida se reduzca de nuevo a la velocidad de proceso (120 m /min).
En la sección de salida, la cinta de metal 7 es calentada en un horno 5, conducida sobre una polea de inversión 8 y alimentada a la bobinadora 9. Allí la cinta de metal 7 es enrollada en caliente a una temperatura definida. Esta temperatura fija está en el intervalo de 40 °C a 150 °C, preferentemente en el intervalo de 50 °C a 130 °C. Para un cambio de bobina, se reduce la velocidad de la cinta y se corta la cinta de metal con la cizalla de salida 6. El nuevo inicio de cinta es entonces enrollado en caliente a través de una segunda bobinadora 9, que se encuentra detrás de la primera bobinadora 9.
Para poder mantener la temperatura especificada en la bobinadora con la mayor precisión posible, por medio del modelo predictivo se calcula la futura velocidad de salida de la cinta de metal y las pérdidas de calor de la cinta de metal entre el horno 5 y la bobinadora 9. El horno 5 se regula entonces de manera que la cinta de metal se enrolle a la temperatura especificada con una desviación máxima de /- 5 °C. La observación predictiva de la unión de la bobina (por ejemplo, hilván o costura de soldadura) permite una modelización predictiva de la velocidad de salida, del nivel de llenado del depósito de salida, de la temperatura de la cinta a la salida del horno 5 y de la temperatura de bobinado, teniendo en cuenta las pérdidas de calor entre la salida del horno y la bobinadora 9.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de bobinado de una cinta de metal (7), en el que la cinta de metal (7) es tratada térmicamente directamente antes de ser bobinada en un horno (5) y se alimenta a una velocidad de salida en una bobinadora (9) y se bobina allí en caliente a una temperatura fija, caracterizado porque mediante una modelización predictiva se calculan la futura velocidad de salida de la cinta de metal (7) y las pérdidas de calor de la cinta de metal (7) entre el horno (5) y la bobinadora (9) , para activar el horno (5) incluso antes de que se cambie la velocidad de salida, y porque después se controla el horno (5) cambiando la potencia del quemador o cambiando el número de revoluciones del ventilador o mediante la potencia eléctrica suministrada, de manera que se enrolle la cinta de metal (7) a la temperatura especificada con una desviación máxima de /- 5 °C.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se enrolla la cinta de metal (7) con una desviación máxima de /- 2 °C de la temperatura especificada.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la cinta de metal (7) se calienta en el horno (5) por medio de aire caliente soplado sobre la cinta de metal (7) por medio de ventiladores, y porque se regula el horno (5) cambiando la temperatura del aire o modificando el número de revoluciones del ventilador.
4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se enrolla una cinta de aluminio.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la temperatura fijada durante el devanado se fija en el intervalo de 40 °C a 150 °C, preferentemente en el intervalo de 50 °C a 130 °C.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la modelización predictiva tiene en cuenta el espesor y el ancho de la cinta.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se mide la temperatura del devanado de la cinta metálica (7) y se tiene en cuenta por la modelización predictiva para la regulación del horno (5).
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se mide la temperatura del aire ambiente entre el horno (5) y la bobinadora (9) y se tiene en cuenta mediante la modelización predictiva para la regulación del horno (5).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se mide la temperatura de la cinta antes de entrar en el horno (5) y/o después de salir del horno (5) y se tiene en cuenta mediante la modelización predictiva para regular el horno (5).
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la velocidad de salida de la cinta metálica (7) se controla mediante el modelado predictivo.
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