ES2839698T3 - Método y aparato para controlar el perfil de la tira metálica durante la laminación con medición directa de los parámetros de proceso - Google Patents

Método y aparato para controlar el perfil de la tira metálica durante la laminación con medición directa de los parámetros de proceso Download PDF

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Abstract

Un método que comprende: medir un perfil de espesor de una tira (136, 208, 536) metálica con un sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor, en donde el sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor está dispuesto en uno de un lado de entrada o un lado de salida de una caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación de un tren (100, 500) de laminación; medir la planitud de la tira (136, 208, 536) metálica con un sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud, en donde el sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud está dispuesto en uno del lado de entrada o del lado de salida de la caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación; medir la comba de un rodillo del tren de laminación con un sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo; medir una geometría del espacio entre rodillos de la caja del tren de laminación con un sensor de geometría del espacio entre rodillos; recibir datos en un controlador (540, 542, 544, 546) de al menos uno del sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor, el sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud, el sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo o el sensor de geometría del espacio entre rodillos; y ajustar, mediante el controlador (540, 542, 544, 546), un mecanismo de control del tren de laminación de modo que la geometría del espacio entre rodillos proporcione un perfil de espesor deseado y una planitud deseada de la tira (136, 208, 536) metálica dentro de las tolerancias predefinidas, caracterizado por que el sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo monitorea la comba de un rodillo (112, 116, 202, 204, 512, 516) de trabajo, en donde la geometría del espacio entre rodillos de la caja del tren de laminación se mide directamente mediante sensores infrarrojos, ultrasónicos, táctiles, láser y/u otros sensores adecuados.

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato para controlar el perfil de la tira metálica durante la laminación con medición directa de los parámetros de proceso
Campo técnico
La presente solicitud se refiere a sistemas y métodos de control para medir y controlar el perfil de espesor y la planitud de una tira metálica en un tren de laminación en caliente de múltiples cajas.
Antecedentes
La laminación en caliente es un proceso de conformación metálica en el que se pasa material grueso, tiras o placas a través de un par de rodillos para reducir el espesor del material, tiras o placas. Durante el procesamiento, los rodillos del tren y la lámina o placa metálica que pasa a través de los rodillos se calienta debido a la presión y la fricción de la laminación, la deformación del metal y/o porque la lámina o placa metálica que entra en el tren de laminación está caliente. El calor resultante provoca la expansión de los rodillos del tren de laminación, lo que afecta el perfil de espesor, la planitud y la calidad de la lámina o placa metálica procesada.
Se emplean varios mecanismos y métodos para compensar la distorsión de los rodillos de trabajo en un tren de laminación debido a la temperatura y la presión. Por ejemplo, los trenes de laminación pueden estar equipados con varios sistemas para calentar y enfriar los rodillos de trabajo y/o los rodillos de respaldo de un tren para lograr la comba térmica requerida. Muchos trenes de laminación también están equipados con mecanismos de elevación para aplicar presión a los calzos de los rodillos de trabajo y/o calzos de los rodillos de respaldo para doblar los rodillos durante el procesamiento para producir láminas o placas metálicas con una regularidad de planitud y perfil de espesor mejoradas. Se puede moler los rodillos de trabajo y/o los rodillos de respaldo en perfiles distorsionados que intencionalmente no son perfectamente cilíndricos para compensar la distorsión que se produce durante la laminación. Otros sistemas más costosos, tal como los rodillos de respaldo deformables, que pueden cambiar dinámicamente la comba del rodillo, o el trabajo de corona variable continua (en inglés, Continuous Variable Crown, CVC) y/o rodillos intermedios que pueden desplazarse a lo largo de su eje de rotación para cambiar la geometría del espacio entre rodillos de trabajo puede utilizarse para compensar los cambios en la comba del rodillo de trabajo durante el uso.
Los mecanismos de control del tren de laminación mencionados anteriormente solo proporcionan una compensación adecuada para la comba térmica de rodillo de trabajo, y la regularidad resultante de la planitud y del perfil de espesor de la lámina o placa metálica procesada, si el operador o controlador tiene información adecuada sobre, las condiciones de los rodillos de trabajo, tales como las condiciones de funcionamiento como la carga de laminación y las fuerzas de flexión, la lámina o placa metálica procesada, o cualquier combinación de los mismos. Hoy en día, los trenes de laminación funcionan con un número limitado de sensores y modelos térmicos para intentar predecir las condiciones del tren de laminación y ajustarlas para lograr la mejor planitud y regularidad del perfil de espesor de través de la cara de la lámina o placa metálica. Sin embargo, los modelos combinados con las mediciones de la planitud y del perfil de espesor de la lámina o placa metálica a medida que entra o sale de un tren de laminación de múltiples cajas no proporcionan la información adecuada para permitir que el tren de laminación y sus mecanismos de control asociados compensen completamente la comba térmica del rodillo de trabajo en tiempo real. Específicamente, los modelos térmicos a menudo son imprecisos y pueden no representar las condiciones reales del tren de laminación. Las mediciones de la planitud y del perfil de espesor de la lámina o placa metálica cuando sale de un tren de laminación de múltiples cajas tienen demasiado retardo para ajustar rápida y eficazmente los mecanismos de control del tren de laminación en respuesta al cambio en los parámetros del proceso y del material. Además, en un tren de laminación de múltiples cajas, estas mediciones por sí solas no indican qué cajas de laminación requieren ajuste para lograr el perfil de espesor deseado.
El documento DE 198 44 305 A1 se refiere a un sistema para producir material laminado con la calidad deseada mediante el uso de mediciones ópticas de posición, lo que divulga el preámbulo de la reivindicación 1.
El documento WO 2006/042606 A1 da a conocer un método para producir de forma continua una tira metálica delgada.
El documento JP S60 87911A describe un método para controlar la forma de un material laminado mediante control de bucle de retroalimentación.
Sumario
Un objetivo de la invención es proporcionar sistemas y métodos para el uso de sensores ubicados en o entre cajas sucesivas de un tren de múltiples cajas en caliente o de acabado en caliente, o con un tren de inversión en caliente (con una o más cajas para pasadas de ida y vuelta), para medir la comba térmica de los rodillos, la planitud y/o el perfil de espesor de la tira y calcular la corona y/o cuña a lo largo de la anchura de una lámina o placa metálica que se lamina en el tren de laminación para controlar el perfil de espesor, la planitud y/o la posición de la tira dentro de una tolerancia objetivo. El objetivo se logra mediante un método de acuerdo con la reivindicación 1. El uso de sensores ubicados entre las cajas del tren de laminación para medir directamente la planitud, el perfil de espesor y la posición de la lámina o placa metálica y/o la comba de los rodillos en el tren se pueden utilizar con un sistema de control de bucle de retroalimentación para ajustar o adaptar rápidamente los mecanismos de control del tren de laminación para producir láminas o placas metálicas con una planitud y una regularidad de perfil de espesor mejoradas.
La medición entre cajas de la lámina o placa metálica permite que un sistema de control mida la planitud, el perfil de espesor y/o la posición de la lámina o placa metálica en tiempo real, de modo que un bucle de retroalimentación pueda utilizarse para controlar los mecanismos de control del tren de laminación, tales como, entre otros, los rodillos de respaldo deformables, los gatos de flexión, cualquier otro accionador de perfil, los pulverizadores de refrigerantes, los rodillos intermedios de corona continuamente variable o rodillos de trabajo, la carga de laminación, la tensión de la tira metálica o cualquier otro mecanismo que pueda influir en el rendimiento del tren de laminación y/o las propiedades de la tira o placa laminada. Se pueden usar ajustes en los mecanismos de control del tren de laminación para la primera caja para lograr un perfil de espesor objetivo mientras se produce un efecto pequeño sobre la planitud. Se puede propagar entonces este perfil de espesor a las cajas aguas abajo asegurándose de que la geometría del espacio entre rodillos bajo carga coincida con el perfil de espesor y asegurando reducciones relativas uniformes en el espesor en todos los puntos de través de la tira metálica. Esto se hace midiendo la comba térmica del rodillo directamente y usando los accionadores apropiados, como gatos de rodillo y/o pulverizadores para controlar el espacio entre rodillos. Para asegurar que se pueda lograr el espacio entre rodillos deseado, la comba térmica de los rodillos se controla mediante el calentamiento y enfriamiento selectivo de los rodillos. Alternativamente, cada caja sucesiva en un tren de laminación puede incluir un sensor para medir la planitud y el perfil de espesor de la chapa o placa metálica para múltiples bucles de retroalimentación en sucesión o para proporcionar mediciones aguas abajo del perfil de espesor de la tira para la propagación aguas arriba de ajustes a cajas individuales del tren de laminación.
Breve descripción de los dibujos
Los ejemplos ilustrativos de la presente divulgación se describen en detalle a continuación con referencia a las siguientes figuras de dibujos:
La FIG. 1 es una vista lateral esquemática de un tren de laminación en caliente de múltiples cajas con sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas y de la comba del rodillo según un ejemplo.
La FIG. 2 es una vista de extremo esquemática de la caja del tren de laminación en caliente con múltiples sensores de posición y propiedad de la tira metálica según un ejemplo.
La FIG. 3 es un método ilustrativo para controlar un tren de laminación en caliente con sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas y de la comba del rodillo de acuerdo con un ejemplo.
La FIG. 4 es un sistema de control para controlar un tren de laminación en caliente con sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas y de la comba del rodillo de acuerdo con un ejemplo.
La FIG. 5 es una vista lateral esquemática de un tren de laminación en caliente de múltiples cajas con sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas, y de la comba del rodillo, integrados en un sistema de control ilustrativo según un ejemplo.
Las FIGS. 6A y 6B son un sistema de control para controlar un tren de laminación en caliente con comba del rodillo, y, posición y propiedad de la tira metálica entre cajas con bucles de control rápido y lento, según un ejemplo.
Descripción detallada
La materia de las realizaciones de la presente invención se describe en la presente con especificación para cumplir con requisitos legales, pero no se pretende que la presente descripción limite necesariamente el alcance de las reivindicaciones. La materia reivindicada puede realizarse de otras formas, puede incluir elementos o etapas distintos, y puede utilizarse en conjunto con otras tecnologías existentes o futuras. No se debe interpretar que esta descripción implica un orden o disposición particular entre las diversas etapas o elementos excepto cuando se describa explícitamente el orden de la disposición o las etapas individuales de los elementos.
Como se usa en esta memoria, el espesor generalmente se refiere a una medición de punto del espesor de una tira metálica tomada perpendicular a la cara de la tira, a menudo, pero no necesariamente, en el línea central de la tira metálica. Generalmente, el perfil de espesor o perfil se refiere a la agregación de mediciones de espesor tomadas de través de una sección transversal particular de la tira metálica perpendicular a la dirección de laminación. El perfil de espesor puede medirse directamente mediante mediciones continuas del espesor de través de la cara de la tira metálica, tal como con un sensor de espesor móvil u oscilante, o midiendo el espesor en múltiples ubicaciones de través de una sección transversal particular de la tira y aproximando el perfil con un modelo matemático. El perfil de espesor puede aproximarse mediante un polinomio de segundo o mayor orden, aunque también pueden usarse otros modelos matemáticos. El espesor y/o el perfil de espesor se pueden expresar en unidades de longitud, generalmente milésimas de pulgada, milímetros o micras. La corona y la cuña son parámetros del perfil de espesor medido. La corona generalmente describe la diferencia de espesor entre la línea central de la tira metálica y el promedio de los dos espesores de borde. La cuña generalmente se refiere a la diferencia de espesor entre los dos bordes de tira de la tira metálica. La corona y la cuña se expresan generalmente como un porcentaje del espesor de la línea central del polinomio. Generalmente, la planitud es una medida del pandeo de la tira metálica cuando no está bajo tensión debido a un alargamiento desigual en diferentes puntos de través de la tira metálica a medida que pasa a través de los rodillos y experimenta una reducción de espesor. La comba del rodillo se refiere generalmente a la forma y / o desviación de los rodillos perfectamente cilíndricos en un tren de laminación. La comba puede describir la forma de un rodillo de trabajo que contacta directamente con la tira metálica, o cualquiera de los otros rodillos que están presentes en el tren de laminación y generalmente se expresa en unidades de longitud.
A lo largo de esta especificación, las referencias a las propiedades, parámetros o similares de la tira metálica pueden incluir, pero no se limitan a, espesor, perfil de espesor, planitud, temperatura, conductividad eléctrica, ancho, posición, ángulos en la dirección de laminación, ángulos en la dirección lateral, tensión total fuera del espacio entre rodillos y/o tensión diferencial fuera del espacio entre rodillos. Estas propiedades y parámetros pueden medirse mediante una variedad de sensores, que incluyen, en ciertos casos, uno o más de los sensores de posición y propiedad de la tira metálica descritos a continuación. El tren de laminación y/o cualesquiera cajas del tren de laminación individuales también pueden incluir uno o más accionadores de perfil y/o mecanismos de control del tren. Por ejemplo, un tren de laminación o una caja de laminación puede incluir accionadores de perfil tales como gatos de flexión y/u otros mecanismos para aplicar una fuerza de flexión a los rodillos de trabajo y/o de respaldo, accionadores de corona térmica, que pueden incluir calentamiento y/o enfriamiento de rodillos mediante pulverizadores de frío o calor, calentadores de inducción o cualquier otro mecanismo de gestión térmica, rodillos intermedios y/o de trabajo de corona variable continua (CVC), rodillos de respaldo deformables, inclinación de rodillo y/o cruce de pares de rodillos. En algunos casos, un tren de laminación y/o una caja de laminación también pueden tener uno o más parámetros de configuración o producción que se pueden tener en cuenta durante la laminación, el arranque, la parada, el comportamiento transitorio y se pueden medir mediante el uso de uno o más sensores, tales como los sensores de posición y propiedad de la tira metálica descritos a continuación o por sensores dedicados usados para un propósito particular. Estos parámetros de configuración o producción pueden incluir, entre otros, la reducción de espesor, la posición del rodillo de trabajo, la carga de laminación diferencial, la velocidad de laminación, las diferencias de velocidad entre cajas individuales del tren de laminación, par de rodillo y/o enfriamiento diferencial de la tira.
Un tren de laminación y/o cajas de laminación individuales, como se describe a lo largo de esta especificación, pueden tener cualquier número de sensores adicionales para monitorear las condiciones de procesamiento del tren de laminación y/o de la caja de laminación. En algunos casos, los sensores en el tren de laminación y/o las cajas de laminación individuales pueden monitorear la carga de laminación, las fuerzas de flexión, la velocidad del rodillo y de la tira metálica, el par de rodillo y/o la posición del rodillo de trabajo. Además, los sensores pueden monitorear la comba del rodillo de trabajo y/o de los rodillos de respaldo con sensores ultrasónicos, infrarrojos, táctiles y/u otros adecuados. Según la invención, el sensor de la comba del rodillo monitorea la comba de un rodillo de trabajo y un tren de laminación y/o la caja de laminación individual también incluye sensores infrarrojos, ultrasónicos, táctiles, láser y/u otros sensores adecuados para medir directamente la geometría del espacio entre rodillos. De acuerdo con una realización que no forma parte de la invención, la geometría del espacio entre rodillos también se puede determinar indirectamente calculándola en base a las mediciones de la comba del rodillo y/o en el cambio del perfil de espesor y la planitud entre la tira entrante y saliente junto con otros parámetros de laminación como, pero no limitado a, la carga de laminación, las fuerzas de flexión, las tensiones de tira y propiedades de la lámina metálica. Cualquiera de los sensores, los parámetros y/o las condiciones de funcionamiento mencionados anteriormente pueden usarse en los sistemas y métodos de control descritos a lo largo de esta especificación. Uno o más de estos sensores, parámetros y/o condiciones de funcionamiento se pueden monitorear y/o ajustar para mantener o cambiar la geometría del espacio entre rodillos de una o más cajas de laminación de un tren de laminación para producir láminas o placas metálicas laminadas con propiedades o parámetros que están dentro de un intervalo o tolerancia deseados.
Ciertos aspectos y características de la presente divulgación se relacionan con el uso de sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas en trenes de laminación en caliente de múltiples cajas para procesar láminas o placas de aluminio. El uso de sensores de posición y propiedad de la tira metálica para medir el perfil de espesor de la tira entre las cajas individuales de un tren de laminación en caliente ofrece ventajas y oportunidades para métodos de control mejorados, eficiencia mejorada y una calidad de producto más alta que la disponible con los sistemas de control tradicionales que solo incorporan sensores antes y después de la primera y última caja del tren de laminación, respectivamente. La medición entre cajas del perfil de espesor y/u otras propiedades o parámetros de la lámina o placa metálica, a menudo denominada tira, junto con la medición de la comba térmica del rodillo, la geometría del espacio entre rodillos y/o el monitoreo de otros parámetros del proceso del tren de laminación, proporciona información sobre las condiciones actuales de funcionamiento del tren de laminación en caliente y permite que un operador o sistema de control compense variaciones o irregularidades constantes o dinámicas. Las mediciones entre cajas del perfil de espesor de la tira metálica y/u otras propiedades o parámetros como la comba térmica del rodillo y la geometría del espacio entre rodillos y/o las mediciones de los parámetros del proceso del tren pueden usarse para controlar con mayor precisión el tren de laminación, para determinar qué caja de laminación puede estar causando la varianza excesiva y para reemplazar o apoyar tablas de configuración y modelos matemáticos con medición directa y bucle de retroalimentación y/u otros controles más avanzados. El control mejorado sobre el tren de laminación y las cajas de laminación individuales permite la producción de productos de mayor calidad y la reducción de desperdicios porque el tren de laminación y las cajas de laminación pueden reaccionar más rápido a la hoja de especificaciones para minimizar la cantidad de producto inaceptable y/o ajustar las cajas de laminación posteriores para compensar mediante la pérdida nula o reducida de material. La medición mejorada de las condiciones del tren de laminación también se puede utilizar para mejorar los procesos adyacentes alimentando información desde el tren de laminación en caliente a, por ejemplo, un tren de inversión.
La FIG. 1 es una vista lateral esquemática de un tren 100 de laminación en caliente de múltiples cajas que incorpora una serie de sensores para monitorear las condiciones de funcionamiento del tren 100 de laminación y los mecanismos de control para ajustar los parámetros del tren 100 de laminación para compensar las condiciones cambiantes del proceso y mantener especificaciones de calidad del producto aceptables. El tren 100 de laminación comprende una primera caja 102 de laminación, una segunda caja 104 de laminación, una tercera caja 106 de laminación y una cuarta caja 108 de laminación. Sin embargo, el tren 100 de laminación puede incorporar tan pocas o tantas cajas de laminación como sea necesario para el material particular, las especificaciones del producto final y/o las consideraciones de producción y espaciado de la planta de procesamiento. Cada caja 102, 104, 106, 108 de laminación incluye un rodillo 110 de respaldo superior que proporciona soporte a un rodillo 112 de trabajo superior. De manera similar, cada caja 102, 104, 106, 108 de laminación también incluye un rodillo 114 de respaldo inferior para proporcionar soporte a un rodillo 116 de trabajo inferior. En algunos casos, se utilizan rodillos de respaldo adicionales o no. Una tira 136 metálica pasa entre los rodillos 112, 116 de trabajo superior e inferior de las cajas 102, 104, 106, 108 de laminación de izquierda a derecha en la FIG. 1.
El tren 100 de laminación también incorpora una serie de sensores para proporcionar información sobre las condiciones de funcionamiento del tren 100 de laminación y el estado de la tira 136 metálica cuando entra, pasa a través de y sale del tren 100 de laminación. En ciertos casos, se pueden usar sensores para medir directamente las condiciones de funcionamiento del tren 100 de laminación y sus cajas 102, 104, 106, 108 de laminación individuales y los rodillos 112, 116 de trabajo. Como se muestra en la FIG. 1, los sensores 118 de medición de la comba del rodillo de trabajo pueden usarse para determinar la cantidad de comba o distorsión en los rodillos 112 de trabajo superiores. En algunos casos, los sensores 118 de medición de la comba del rodillo de trabajo, que pueden ser sensores ultrasónicos, sensores infrarrojos, sensores de geometría del espacio entre rodillos basados en láser, sensores táctiles o cualquier tipo de sensor que sea adecuado para determinar la comba térmica de los rodillos de trabajo, pueden utilizarse en los rodillos 112 de trabajo superiores, los rodillos 116 de trabajo inferiores, tanto los rodillos 112 , 116 de trabajo superior e inferior o cualquier combinación o subconjunto de los mismos. Sin embargo, en muchas aplicaciones, la medición de la comba térmica de solo los rodillos 112 de trabajo superiores o los rodillos 116 de trabajo inferiores puede ser suficiente para determinar las condiciones de funcionamiento y la geometría del espacio entre rodillos para esa caja 102, 104, 106, 108 de laminación en particular. Los sensores adicionales para medir las condiciones de funcionamiento del tren 100 de laminación pueden incluir, pero no se limitan a, sensores de temperatura del rodillo de trabajo, sensores de presión de contacto del rodillo de trabajo o cualquier otro sensor que sea necesario para la aplicación particular o el diseño o aparato del tren 100 de laminación.
El tren 100 de laminación y cualquier sistema de control asociado también pueden incluir sensores para medir directamente las propiedades o condiciones de la tira 136 metálica. Por ejemplo, se puede usar un sensor 126 de temperatura de entrada para medir la temperatura de la tira 136 metálica antes de su entrada en la primera caja 102 de laminación. También se puede usar un sensor 128 de temperatura de salida para medir la temperatura de la tira 136 metálica cuando sale de la caja 108 de laminación final del tren 100 de laminación. En ciertos casos, puede ser posible medir la temperatura de la tira 136 metálica entre las cajas 102, 104, 106, 108 de laminación basándose en el cambio de conductividad cuando se conocen la temperatura y la conductividad de la tira 136 metálica antes de entrar en la primera caja 102 de laminación. En algunos casos, la temperatura de la tira 136 metálica puede medirse en múltiples puntos, o mediante un sensor de exploración y/u oscilación, para proporcionar un perfil de temperatura de través de la tira 136 metálica y compensar la expansión diferencial debido a los gradientes de temperatura causados por niveles variantes de fuerza, reducciones de espesor u otras variaciones en el proceso de laminación metálica. El tren 100 de laminación también puede incluir sensores para determinar el espesor de la línea central y el perfil de espesor de la tira 136 metálica y calcular los valores correspondientes de corona y/o cuña para la tira 136 metálica cuando entra en el tren 100 de laminación, durante el procesamiento y cuando sale de la caja 108 de laminación final. Por ejemplo, uno o más sensores 132 de posición y propiedad de la tira metálica entrante pueden colocarse para medir el espesor, el perfil de espesor, la conductividad y/o cualquier otra propiedad o parámetro de la tira 136 metálica antes de que entre en la primera caja 102 de laminación. De manera similar, uno o más sensores 134 de posición y propiedad de la tira metálica de salida pueden posicionarse para medir el espesor, el perfil de espesor y/o cualquier otra propiedad o parámetro de la tira 136 metálica cuando sale de la caja 108 de laminación final. Se puede posicionar un rodillo 130 de planitud después de la caja 108 de laminación final para medir la regularidad de los esfuerzos de tensión a lo largo de la anchura de la tira 136 metálica para determinar la tendencia al pandeo de la tira que está presente en la tira 136 metálica después de pasar por el tren 100 de laminación. En ciertos casos, se puede posicionar un rodillo 130 de planitud entre la última y la penúltima caja, aquí la tercera caja 106 de laminación y la cuarta caja 108 de laminación, para medir las tensiones de tensión a lo largo de la anchura de la tira 136 metálica para indicar cualesquiera variaciones o discrepancias en la geometría del espacio entre rodillos 112 , 116 de trabajo cuando la tira 136 metálica pasa a través del tren 100 de laminación. En ciertos casos, cualquier tendencia al pandeo puede medirse usando uno o más de los sensores 132 de posición y propiedad de la tira metálica entrante, los sensores 134 de posición y propiedad de la tira metálica de salida y/o los sensores 138 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas para medir los ángulos de tira en las direcciones de laminación y lateral.
Además, uno o más sensores 138 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas también se pueden posicionar entre la primera caja 102 de laminación y la segunda caja 104 de laminación. El uno o más sensores 138 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas proporcionan información a un sistema de control y/o al operador con respecto al perfil de espesor y/o cualesquiera otras propiedades o parámetros de la tira 136 metálica cuando sale de la primera caja 102 de laminación y antes de que entre en la segunda caja 104 de laminación. En algunos casos, el uno o más sensores 138 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas pueden posicionarse entre otras cajas 102, 104, 106, 108 de laminación o pueden añadirse sensores 138 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas adicionales entre las cajas 104, 106, 108 de laminación posteriores para proporcionar más información sobre el procesamiento de la tira 136 metálica a medida que pasa entre las cajas 102, 104, 106, 108 de laminación individuales. Esta información proporciona una retroalimentación mucho más rápida al sistema de control y/o al operador con respecto al rendimiento del tren 100 de laminación y las condiciones de la tira 136 metálica, incluyendo cualquier deformidad, anomalía y/o dimensiones que no estén dentro de las tolerancias o especificaciones deseadas. Como resultado, el operador y/o el sistema de control puede ajustar uno o más de cualesquiera mecanismos de control del tren de laminación disponibles de la primera caja 102 de laminación y/o cualquier caja 104, 106, 108 de laminación posterior para compensar el perfil de espesor, la corona, la cuña, la tolerancia del espesor, la planitud y/u otras irregularidades de la tira 136 metálica mientras se procesa la tira 136 metálica en el tren 100 de laminación de modo que la tira 136 metálica salga del tren 100 de laminación con un perfil de espesor y/o niveles de cuña, corona, planitud, variación de espesor o cualesquiera otras características o medidas deseadas para la tira 136 metálica aceptables. El retardo reducido entre el procesamiento y la medición proporciona un control más preciso, en tiempo real o casi en tiempo real sobre el tren 100 de laminación y sus cajas 102, 104, 106, 108 de laminación individuales. La medición directa de la tira 136 metálica con uno o más sensores 138 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas y/o la medición directa de la comba térmica del rodillo 112 , 116 de trabajo reduce o elimina la necesidad del modelado matemático o informático o el uso de tablas de configuración del tren 100 de laminación, ya sea durante los procedimientos en estado estacionario, aceleración, desaceleración o arranque. Más bien, el control del tren 100 de laminación en cualquier condición de estado estacionario o transitorio puede lograrse con retroalimentación u otros controles más avanzados en combinación con información en tiempo real de uno o más de los sensores 132 de posición y propiedad de la tira metálica entrante, los sensores 134 de posición y propiedad de la tira metálica de salida, los sensores 138 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas, los sensores 118 de medición de la comba del rodillo de trabajo y/o cualesquiera otros sensores para determinar el estado de la tira 136 metálica, el tren 100 de laminación o cualquier caja 102, 104, 106, 108 de laminación individual. Debido al retardo reducido en la medición de las propiedades de la tira 136 metálica y los métodos mejorados de control, el tren 100 de laminación puede proporcionar una calidad de producto mejorada y una mayor eficiencia porque una mayor parte de la tira 136 metálica logrará tolerancias y especificaciones de producto aceptables.
Aún refiriéndose a la FIG. 1, el tren 100 de laminación también puede incluir una serie de mecanismos de control diseñados para alterar o ajustar las condiciones de funcionamiento del tren 100 de laminación y/o cualesquiera cajas 102, 104, 106, 108 de laminación individuales. El tren 100 de laminación puede incluir control de corona térmica del rodillo 112 , 116 de trabajo mediante mecanismos tales como pulverizadores 120 superiores y/o pulverizadores 122 inferiores para aplicar líquido calentado o enfriado a los rodillos 112 , 116 de trabajo superior e inferior, respectivamente. Si se desea, se pueden aplicar fuerzas para distorsionar o doblar el rodillo 112, 116 de trabajo superior y/o inferior durante el procesamiento de la tira 136 metálica elevando los rodillos de trabajo (mediante el sistema de flexión) o inclinando la pila (mediante el sistema de inclinación de rodillo), u otros mecanismos adecuados. Un tren 100 de laminación también puede emplear mecanismos de control adicionales o alternativos que incluyen, pero no limitados a, calentadores de inducción, enfriamiento de tira diferencial, rodillos de trabajo y/o de respaldo deformables y/o rodillos intermedios y/o de trabajo de corona variable continua (CYC). Los mecanismos de control pueden estar integrados con el sistema de control, o pueden trabajar directamente con uno o más sensores 138 de posición y propiedad de la tira entre cajas y otros sensores asociados descritos anteriormente para ajustar el tren 100 de laminación para procesar la tira 136 metálica dentro de las tolerancias o especificaciones deseadas.
Para el intervalo de espesor de una tira 136 metálica en un tren 100 de laminación en caliente de múltiples cajas, se puede limitar la cantidad de cambio de corona disponible para cualquier caja 102, 104, 106, 108 de laminación en particular sin afectar a la planitud de la tira 136 metálica. Para mantener el control de la tira 136 metálica a medida que pasa a través del tren 100 de laminación, y para facilitar el posterior enrollado de la tira 136 metálica, se puede preferir un perfil de espesor con una pequeña corona positiva (es decir, un centro más grueso). Para aluminio, esta corona está generalmente en el intervalo de 0,1-0,9%, preferiblemente de 0,3-0,9%, o, más preferiblemente, de 0,3-0,5% o 0,5-0,9% del espesor de la tira 136 metálica y tiene una forma parabólica. Los mecanismos de control mencionados anteriormente para el tren 100 de laminación pueden usarse para alterar la geometría del espacio entre rodillos y/o la separación relativa entre los rodillos 112, 116 de trabajo a través de los cuales pasa el metal. Para reducir la corona, el espacio entre rodillos entre los rodillos 112, 116 de trabajo se reduce en el centro con respecto a los bordes. De manera similar, para aumentar la corona, el espacio entre rodillos entre los rodillos 112 , 116 de trabajo se incrementa en el centro con respecto a los bordes. Los cambios en el espacio entre rodillos entre los rodillos 112, 116 de trabajo provocarán que el material de la tira 136 metálica fluya en dos direcciones, cambiando el perfil de espesor, la corona y la cuña de la tira 136 metálica. El material de la tira 136 metálica fluirá en una dirección lateral entre el centro y los bordes de la tira 136 metálica. El material de la tira 136 metálica también fluirá en una dirección longitudinal provocando un cambio en el alargamiento de la tira 136 metálica en la dirección de laminación con respecto a otros puntos de través de la tira, dando como resultado un cambio en la planitud de la tira 136 metálica.
En espesores relativamente altos, la diferencia entre la geometría del espacio entre rodillos y el perfil de espesor de la tira 136 metálica generalmente es asumida mediante el flujo lateral en lugar del flujo longitudinal, lo que da como resultado cambios en la corona de la tira 136 metálica en vez de la planitud. A medida que la tira 136 metálica se vuelve más delgada, para la misma discrepancia relativa entre el perfil de espesor de la tira 136 metálica y la geometría del espacio entre rodillos, el alargamiento diferencial de la tira 136 metálica aumenta con respecto al flujo lateral, provocando cambios en la planitud de la tira 136 metálica en lugar de cambios en la corona. Por estas razones, puede ser ventajoso corregir el perfil de espesor de la tira 136 metálica en la primera caja 102 de laminación y controlar la geometría del espacio entre rodillos de las posteriores cajas 104, 106, 108, de laminación que están bajo carga cuando la tira 136 metálica está en el tren 100 de laminación, para que coincida el perfil de espesor de la tira 136 metálica de modo que la reducción relativa del espesor sea la misma a lo largo de la anchura de la tira 136 metálica para evitar cambiar la corona o la planitud de la tira 136 metálica. Con la medición de la comba térmica de los rodillos 112, 116 de trabajo y/o los rodillos 110, 114 de respaldo y los datos sobre la carga de rodillo, es sencillo calcular los cambios resultantes en el espacio y la geometría de rodillo debido a la desviación y aplanamiento del rodillo bajo carga. Los mecanismos de control del tren 100 de laminación se pueden usar entonces para lograr la geometría del espacio entre rodillos y el espacio entre rodillos deseados.
Los objetivos de controlar y mantener un perfil de espesor objetivo se pueden lograr utilizando dos tipos de bucles de control: un bucle rápido en una o más cajas 102, 104, 106, 108 de laminación que cambia los mecanismos de control de la geometría del espacio entre rodillos mientras está bajo carga el tren y se lamina la tira 136 metálica, y un bucle lento que actúa continuamente para controlar los cambios a largo plazo en el perfil de espesor, la corona y/o la cuña entre las tiras 136 metálicas de laminación y mientras se enrolla la tira 136 metálica. El bucle rápido controla el perfil de espesor y la planitud medidos de la tira 136 metálica a la salida de una o más cajas 102, 104, 106, 108 de laminación dentro de una tolerancia aceptable de un perfil de espesor y planitud objetivo, y reduce la variación del perfil de espesor en la tira 136 metálica que resulta de la variación del material y/o los efectos transitorios debidos a la aceleración del tren 100 de laminación u otro comportamiento transitorio. El bucle más lento ajusta la comba térmica de los rodillos 112, 116 de trabajo y otros mecanismos de control de una o más de las cajas 102, 104, 106, 108 de laminación de manera que el intervalo disponible de fuerza 124 de flexión pueda optimizarse para los bucles de control rápido. El rendimiento resultante del tren 100 de laminación puede minimizar entonces cualquier error en el perfil de espesor y la planitud de la tira 136 metálica.
Debido a que las funciones de transferencia para los mecanismos de control del tren 100 de laminación son bien conocidas, y se controla la comba térmica de los rodillos 112 , 116, estos mecanismos de control pueden ajustarse bajo carga para hacer coincidir la geometría del espacio entre rodillos de cualesquiera cajas de laminación aguas abajo con el perfil de espesor medido de la tira 136 metálica que sale de cualquier caja de laminación aguas arriba, de modo que se minimicen los cambios en el perfil de espesor y la planitud. Dado que el perfil de espesor de la tira 136 metálica puede coincidir con la geometría del espacio entre rodillos de cualquier caja 102, 104, 106, 108 de laminación en particular, cada punto de través de la tira 136 metálica puede tener la misma reducción relativa de espesor, de modo que no haya cambios en el perfil de espesor relativo de la tira 136 metálica. De esta manera, el perfil de espesor, la corona y/o la cuña deseados que se logra después de la primera caja 102 de laminación se mantiene a través de las cajas 104, 106, 108 de laminación posteriores. El resultado es una deformación diferencial relativamente pequeña de través de la tira 136 metálica y un alargamiento diferencial y cambio de planitud relativamente mínimos. Para asegurar que se cumplan los objetivos de planitud, un rodillo 130 de planitud, o cualquier otro dispositivo sensor de medición de planitud, tal como el uso de uno o más de los sensores 132, 134, 138 de posición y propiedad de la tira metálica que miden la posición y los ángulos de la tira 136 metálica en las direcciones de laminación y lateral, se puede agregar después de la última caja 108 de laminación o cualesquiera de las otras cajas 102, 104, 106 de laminación de modo que los errores de planitud se puedan retroalimentar al sistema de control para ajustar el calentamiento, el enfriamiento, la flexión, la inclinación de rodillo del rodillo 112 , 116 de trabajo y/o cualesquiera otros mecanismos de control disponibles para el tren 100 de laminación que pueda influir en la geometría del espacio entre rodillos de las cajas 102, 104, 106, 108 de laminación. La retroalimentación de uno o más de los sensores 138 de posición y propiedad de la tira entre cajas a la salida de una caja 102, 104, 106 de laminación se usa para ajustar cualesquiera mecanismos de control disponibles en cada caja 104, 106, 108 de laminación posterior usando el bucle de control rápido. En el caso de un cambio de bobina o producto, el bucle de control lento puede ajustar la comba térmica del rodillo 112 , 116 de trabajo y/o cualesquiera otros mecanismos de control del tren 100 de laminación o cualquier caja 102, 104, 106, 108 de laminación individual de manera que las distorsiones no deseadas del perfil de espesor y la planitud deseados de la tira 136 metálica se minimicen durante la fase de transición.
La FIG. 2 es una vista de extremo esquemática simplificada del lado de salida de una caja del tren de laminación en caliente con múltiples sensores 203 de medición de la comba del rodillo de trabajo y múltiples sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas. La caja del tren de laminación incluye un rodillo 202 de trabajo superior y un rodillo 204 de trabajo inferior. Los rodillos 202, 204 de trabajo superior e inferior pueden tener una fuerza 206 de flexión aplicada por un sistema de flexión o elevación (no se muestra) y/o un sistema de inclinación de rodillo (no se muestra) que puede, en combinación con cualquier comba del rodillo de trabajo, influir en la geometría del espacio entre rodillos entre los rodillos 202, 204 de trabajo superior e inferior. Una tira 208 metálica pasa a través de los rodillos 202, 204 de trabajo superior e inferior en la dirección del observador durante el procesamiento.
En la salida de la caja del tren de laminación, se posiciona un sensor 210 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas central, un sensor 212 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas derecho, y un sensor 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas izquierdo para leer el espesor de la línea central, el perfil de espesor, la planitud y/o cualquier otra propiedad o parámetro de la tira 208 metálica después de que haya pasado a través de los rodillos 202, 204 de trabajo superior e inferior y antes de que entre en una caja posterior para continuar la laminación. Como se muestra, el tren de laminación puede incluir, antes o después de cualquier caja individual, cualquier número adecuado de sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas, tales como múltiples sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas, para medir en diferentes puntos, zonas o áreas de través de la cara de la tira 208 metálica. En ciertos casos, se puede usar un solo sensor de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas que explora rápidamente la cara de la tira 208 metálica, o, uno o más sensores oscilantes de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas que pueden ser capaces de medir diferentes puntos a lo largo de la cara de la tira 208 metálica. En algunos casos, los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas pueden ser sensores de un solo lado, sensores de dos lados o cualquier combinación de los mismos. Además, los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas pueden ser cualquier tipo de sensor, incluidos, pero no limitados a, sensores de inducción, sensores de corrientes parásitas, sensores de rayos X o cualquier otro tipo de sensor que sea capaz de medir el espesor, el perfil de espesor, la conductividad, los ángulos de la tira, la temperatura y/o cualquier otro parámetro o propiedad deseable de la tira 208 metálica. El tipo de sensor de posición y propiedad de la tira entre cajas elegido para una aplicación particular puede basarse en una evaluación de factores tales como el tipo de metal que se mide, la velocidad de producción de la tira 208 metálica, la temperatura de la tira 208 metálica o el ambiente alrededor de la tira 208 metálica, cualesquiera fluidos de enfriamiento o calentamiento, o cualesquiera otras consideraciones de ambiente. Los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas deben seleccionarse para proporcionar resultados precisos y capacidad de supervivencia en las condiciones de la aplicación.
Aún refiriéndose a la FIG. 2, la tira 208 metálica incluye un espesor 216 de la línea central, un espesor 218 a la derecha y un espesor 220 a la izquierda Las mediciones tomadas por el sensor 210 de posición y propiedad de la tira central, el sensor 212 de posición y propiedad de la tira derecho y el sensor 214 de posición y propiedad de la tira izquierdo indican el espesor de la tira 208 metálica en puntos particulares a lo largo de la sección transversal o cara de la tira 208 metálica. En algunos casos, se puede tomar un número mayor o menor de mediciones de espesor a lo largo de la anchura de la tira 208 metálica. Además, las múltiples mediciones de espesor a lo largo de la anchura de la tira 208 metálica pueden no estar distribuidas uniformemente y pueden ubicarse en cualquier posición a lo largo de la anchura de la cara de la tira 208 metálica. Dicho de otra manera y a modo de ejemplo, en ciertos casos se puede agrupar un número relativamente grande de mediciones de espesor en un área que es particularmente problemática o crítica para el rendimiento de la tira 208 metálica, mientras que otras áreas pueden incluir relativamente menos mediciones de espesor. Como otro ejemplo no limitante, en algunos casos, el sensor 212 de posición y propiedad de la tira derecho y el sensor 214 de posición y propiedad de la tira izquierdo pueden ubicarse a varias distancias de los bordes de la tira 208 metálica de manera que los sensores 212, 214 midan la tira 208 metálica a una distancia de los bordes de la tira 208 metálica, respectivamente. En otros ejemplos, se pueden proporcionar a lo largo de la anchura varias filas de sensores. Por ejemplo, en algunos casos, una fila de sensores puede estar a la salida de la primera caja, otra fila de sensores puede estar a una distancia predeterminada de la primera caja y otra fila de sensores puede estar en la entrada de la segunda caja. Se pueden usar otras diversas configuraciones de sensores.
A medida que la tira 208 metálica pasa a través de las cajas de laminación del tren, los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas medirán, entre otras propiedades de la tira 208 metálica, los espesores 216, 218, 220. Debido a que los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas están posicionados con relación a la cara de la tira 208 metálica y la tira 208 metálica se mueve pasando por ellos, se pueden compilar múltiples mediciones por los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas para proporcionar un perfil de espesor tridimensional y una función de planitud que describe el perfil de espesor y las variaciones de planitud para una longitud de la tira 208 metálica, y que pueden usarse, entre otras cosas, para controlar la planitud y el perfil de espesor tridimensionales de la tira 208 metálica y/o para ajustar continuamente las cajas de laminación del tren para corregir o compensar cualquier parte de la tira 208 metálica que no tenga una planitud, un perfil de espesor u otras propiedades de la tira aceptables a medida que pasa a través del tren de laminación. Por ejemplo, si una primera parte de la tira 208 metálica tiene un perfil diferente al de una segunda parte posterior, el tren de laminación y cualquier sistema de control asociado pueden usar las diferentes mediciones del perfil de espesor a lo largo de la longitud de la tira 208 metálica para alterar las cajas de laminación posteriores para tener en cuenta estas diferencias a medida que la tira 208 metálica avanza a través del tren de laminación.
Las mediciones de espesor 216, 218, 220 también pueden usarse para calcular otras propiedades de la tira 208 metálica a medida que pasa por el tren de laminación. Como se muestra en la FIG. 2, la tira 208 metálica puede desviarse de un perfil rectangular ideal con diferentes mediciones de espesor 216, 218, 220 a lo largo de su anchura (desviaciones ampliadas para mostrar los detalles). Las mediciones de espesor 216, 218, 220 tomadas por los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas pueden usarse para calcular la curvatura o corona de la tira 208 metálica determinando las diferencias de través de la cara de la tira 208 metálica relativas al espesor 216 de la línea central. Además, la diferencia en el espesor 218 derecho y el espesor 220 izquierdo se puede utilizar para calcular cualquier cuña o perfil inclinado de la tira 208 metálica durante el procesamiento. Estos valores pueden luego compararse con los intervalos deseados o aceptables para el perfil de espesor, la corona y/o la cuña para determinar si son necesarios ajustes en el tren de laminación o en las cajas de laminación individuales. Si fuera necesario un ajuste, cualesquiera de los mecanismos de control descritos anteriormente de la FIG. 1 se pueden utilizar para controlar el perfil de espesor, el espesor de la línea central, la planitud y/o cualesquiera otras propiedades o parámetros de la tira 208 metálica. De manera similar, cualesquiera de los sensores de la FIG. 1 pueden incorporarse al sistema de control para proporcionar más información sobre qué mecanismos de control requieren ajuste y/o el alcance de esos ajustes.
Los múltiples sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira entre cajas también pueden usarse para determinar la ubicación relativa y el contorno de la tira 208 metálica a medida que pasa a través de los rodillos 202, 204 de trabajo. Por ejemplo, los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira se pueden usar para medir las posiciones laterales de los bordes, la posición de la altura de tira con respecto a una línea de paso y/o los ángulos de superficie de la tira 208 metálica, entre otros. Estas mediciones pueden usarse luego para calcular o determinar la posición tridimensional, la forma y/o la desviación de planitud manifestada de la tira 208 metálica. Estos valores pueden usarse luego para dirigir la tira 208 metálica para mantener su posición en la línea central de los rodillos 202, 204 de trabajo y controlar la geometría del espacio entre rodillos para evitar errores en el perfil de espesor y/o planitud de la tira 208 metálica. Mantener la tira 208 metálica en la línea central de los rodillos 202, 204 de trabajo mejora la precisión de las mediciones del perfil de espesor y la probabilidad de un perfil de espesor simétrico. Los sensores 210, 212, 214 de posición y propiedad de la tira también se pueden utilizar para medir la temperatura de la tira 208 metálica detectando la conductividad de la tira 208 metálica, o los cambios en la conductividad de la tira 208 metálica desde que entró en el tren de laminación hasta su posición actual.
La FIG. 3 es un método ilustrativo para controlar un tren de laminación en caliente que incorpora sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas tales como, pero no limitados a, sensores 138, 210, 212 y/o 214. Durante el funcionamiento de un tren de laminación, los sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas pueden registrar la posición, los ángulos de tira, la planitud, la temperatura, los espesores de punto y/o el perfil de espesor de la tira metálica en el bloque 302. Dependiendo de los sensores de posición y propiedad de la tira particulares utilizados y sus capacidades, el perfil de espesor puede medirse directamente o puede calcularse basándose en mediciones de espesor de puntos individuales de la tira metálica. Estas mediciones pueden usarse luego para calcular el perfil de espesor, la corona, la cuña y/o la planitud de la tira metálica en el bloque 304. Los valores calculados del perfil de espesor, la corona, la cuña y/o la planitud de la tira metálica, y los valores medidos directamente para el espesor de la tira y/o el perfil de espesor y/o la posición, se pueden comparar con los valores deseados u objetivo y/o los valores deseados u objetivo que incorporan un intervalo de tolerancia permisible o aceptable en el bloque 306. Basándose en los espesores y/o el perfil de espesor medidos y el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud calculados y/o cualesquiera otros valores de parámetro o propiedades, un sistema de control y/o el operador pueden ajustar la primera caja o las cajas posteriores para compensar o corregir cualesquiera medidas que no estén dentro de un intervalo deseado u objetivo en el bloque 308. En algunos casos, puede ser preferible ajustar la primera caja, una o más cajas posteriores, o ambos. Esta determinación se puede hacer en función del tipo de error, ya sea un error relativamente constante o un error fluctuante, y la cantidad de discrepancia entre los valores deseados y los espesores y/o el perfil de espesor medidos y/o el perfil de espesor, la corona, la cuña y/o la planitud de la tira metálica calculadas. Además, cualquier ajuste a los mecanismos de control del tren de laminación en el bloque 308 que afecte la geometría del espacio entre rodillos para influir en una cualquiera del perfil de espesor (incluida la corona y/o la cuña), el espesor de la línea central y/o la planitud y/o la posición de la tira metálica tenderá a afectar los otros parámetros medidos y/o calculados de tira metálica. Como resultado, cualquier cambio en la geometría del espacio entre rodillos en el bloque 308 para corregir un error en un parámetro de tira metálica también debe incluir consideraciones del efecto del cambio de geometría del espacio entre rodillos en los otros parámetros de tira metálica relacionados. Después de que la tira metálica sale del tren de laminación, se puede realizar una medición final del perfil de espesor de la tira metálica y la planitud utilizando un sensor de posición y propiedad de la tira metálica de salida y/o un medidor de perfil separado, tal como un medidor de perfil de rayos X y/o un rodillo de planitud en el bloque 310. Esta medición final de los parámetros de la tira metálica, incluido el perfil de espesor, la planitud y/u otras propiedades como la posición y la temperatura de la tira, permite que el sistema de control verifique que cualquier ajuste realizado haya dado como resultado que la tira metálica ha alcanzado los intervalos deseados u objetivo para cualquier medida dada del espesor, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud y/o el valor de cualesquiera otras medidas, mediciones o propiedades de rendimiento. El sistema de control y/o el operador pueden continuar el monitoreo continuo de los espesores, el perfil de espesor medidos, la corona calculada, la cuña, el espesor de la línea central, la posición de tira, la planitud y/o el contorno calculados y ajustar las condiciones de funcionamiento del tren de laminación o de la caja de laminación según sea necesario para mantener tira metálica dentro de los intervalos deseados u objetivo para el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud y/u otras propiedades de tira en el bloque 312.
Aún refiriéndose a la FIG. 3, el método de control de los bloques 302-312 se describe con referencia a uno o más sensores de posición y propiedad de la tira entre cajas posicionados después de un primera caja de laminación. Sin embargo, el método se puede adaptar fácilmente para su uso con uno o más sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas posicionados entre cualquier par de cajas de laminación aguas abajo de una primera caja de laminación o múltiples conjuntos de sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas entre cualquier par de cajas de laminación. El uso de múltiples conjuntos de sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas puede ser útil para determinar si uno o más de las cajas de laminación individuales pueden ser la causa de una condición fuera de especificación en la tira metálica. Además, el espesor o el perfil de espesor medidos y cualesquiera valores calculados a partir de ellos pueden usarse para ajustar las cajas de laminación aguas arriba o aguas abajo de ese sensor de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas particular utilizado para tomar el espesor o el perfil de espesor medidos. El método de los bloques 302-312 también puede incorporar cualquier sensor adicional como se describe con referencia a la FIG. 1 anterior, y de manera similar puede ajustar el tren 100 de laminación y/o las cajas 102, 104, 106, 108 de laminación basándose en cualesquiera de los mecanismos de control descritos anteriormente. En ciertos casos, el método de control de los bloques 302-312 puede basarse en una estrategia de bucle de retroalimentación que ajusta el tren de laminación y/o las cajas del tren de laminación aguas arriba, continúa el monitoreo de los sensores de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas, y continúa ajustando en una proceso iterativo para lograr los valores deseados u objetivo para el espesor de la línea central, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud y/o cualquier otra propiedad o parámetro de la tira metálica. En ciertos casos, el método de control de los bloques 302-312 puede utilizar una estrategia de bucle de alimentación hacia delante para ajustar el tren de laminación y/o las cajas del tren de laminación aguas abajo.
La FIG. 4 es un bucle de control de muestra para ajustar un tren de laminación y/o las cajas del tren de laminación individuales para mantener o lograr un espesor, un perfil de espesor, una corona, una cuña, una planitud y/o cualquier otra propiedad o parámetro deseados de la tira metálica. Se pueden medir y/o introducir uno o más parámetros en el bucle de control. Por ejemplo, un usuario puede introducir un perfil de espesor de tira metálica deseado en el bloque 402, una planitud deseada en el bloque 403, una tolerancia del espesor para el espesor de la línea central en el bloque 404, una tolerancia de planitud en el bloque 405, una tolerancia de perfil de espesor en el bloque 406, y/o un material de tira metálica en el bloque 408. El sistema de control puede entonces recibir valores de diversos sensores, que pueden estar integrados o de otra manera en comunicación con el sistema de control. Por ejemplo, el sistema de control puede recibir la temperatura de tira metálica que entra en el tren de laminación en el bloque 410, la temperatura de la tira metálica que sale del tren de laminación en el bloque 412, la velocidad de producción de tira metálica en el bloque 414, la planitud de la tira metálica que entra en una caja de laminación en el bloque 415, el espesor de la línea central y el perfil de espesor de tira metálica que entra en una caja de laminación en el bloque 416, la planitud de la tira metálica que sale de una caja de laminación en el bloque 417, el espesor de la línea central y el perfil de espesor de tira metálica que sale de una caja de laminación en el bloque 418, la posición de la tira metálica según entra y sale de la caja en bloque 419, la temperatura del rodillo de trabajo en el bloque 420, la temperatura de la tira metálica según entra y sale de la caja en el bloque 421, y la comba del rodillo de trabajo en el bloque 422. En algunos casos, el sistema de control puede utilizar un parámetro, múltiples parámetros, todos los parámetros o parámetros adicionales no enumerados o medidos para determinar las propiedades aplicables de tira metálica y/o los resultados deseados del proceso. Estos valores medidos y/o de introducidos se pueden usar luego para calcular la corona, la cuña y/o la planitud de tira metálica en el bloque 424. Los valores del espesor, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la posición y/o la planitud de la tira metálica se pueden comparar con el espesor, el perfil de espesor, la corona, la posición, la cuña y/o la planitud deseados y cualesquiera tolerancias aplicables o variaciones permitidas en el bloque 426. Si los parámetros medidos y/o calculados para la tira metálica están dentro de los intervalos deseados en el bloque 428, el sistema de control puede mantener las configuraciones actuales del tren de laminación y/o de la caja de laminación en el bloque 430. En este caso, el sistema de control continuará el monitoreo de los parámetros, las mediciones y/o las propiedades de la tira metálica en busca de variaciones o desviaciones de los valores deseados u objetivo.
Aún refiriéndose a la FIG. 4, si el espesor, el perfil de espesor medidos, la corona, la posición, la cuña y/o los valores de planitud calculados no coinciden con los valores del espesor, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la posición y/o la planitud deseados o dentro de las tolerancias aceptables de esos valores deseados en el bloque 432, el sistema de control puede modificar una o más configuraciones de uno o más mecanismos de control de una caja de laminación o el tren de laminación para ajustar la geometría del espacio entre rodillos, la presión de contacto u otras variables en el bloque 434. El sistema de control puede alterar o ajustar cualquier mecanismo de control aplicable presente en el tren de laminación o caja de laminación en particular. Los mecanismos de control pueden incluir cualquiera de los mecanismos de control descritos anteriormente de la FIG. 1 y/o controles adicionales como se describe en esta especificación que influyen en el rendimiento y la producción del tren de laminación o de las cajas de laminación. Por ejemplo, el sistema de control puede ajustar el calentamiento de rodillo de trabajo en el bloque 436, el enfriamiento de rodillo de trabajo en el bloque 438, las fuerzas de flexión de rodillo de trabajo en el bloque 440, la presión de rodillo de respaldo deformable en el bloque 442, el trabajo de corona variable continuo y/o el posicionamiento intermedio de rodillo en el bloque 444, la inclinación de rodillo de trabajo y/o de respaldo en el bloque 446, el ajuste de la posición de rodillos intermedios en el bloque 448 y/o el ajuste de los parámetros de cruce de rodillos y/o cruce de pares en el bloque 450.
El sistema de control puede realizar ajustes en cualesquiera de los mecanismos de control de los bloques 436-450 y/o cualesquiera otros mecanismos de control o condiciones de procesamiento de tren como se describe anteriormente basándose en el modelado predictivo. El sistema de control puede tener en cuenta la cantidad de variación entre el espesor o el perfil de espesor medido, la corona calculada y/o la cuña calculada y sus respectivos valores deseados u objetivo y determinar qué mecanismo o mecanismos de control ajustar y la cantidad de ajuste necesario. El sistema de control puede continuar midiendo y recibiendo información sobre la tira metálica, el tren de laminación y/o las cajas de laminación en los bloques 402-423, calcular los valores necesarios en el bloque 424 y comparar los valores de entrada por lectura y calculados con los valores deseados en el bloque 426. En ciertos casos, es posible que el sistema de control no requiera un modelado predictivo y puede recorrer las iteraciones del bucle de control basándose en el bucle de retroalimentación o el bucle de alimentación hacia delante de control. Dicho de otra manera, el sistema de control recibirá entradas y valores medidos en los bloques 402-423, realizará cualesquiera cálculos necesarios en el bloque 424, comparará los valores medidos y calculados del bloque 424 con los valores deseados u objetivo en el bloque 426 y realizará cualesquiera ajustes necesarios en bloques 436-450. El sistema de control puede entonces repetir estas etapas del bucle de control ajustando los mecanismos de control en los bloques 436-450 y comparando valores en el bloque 426 hasta que los valores medidos y calculados para las propiedades o parámetros de la tira metálica caigan dentro de sus respectivos intervalos deseados u objetivo. Una vez que las propiedades o parámetros de la tira metálica están dentro de sus respectivos intervalos deseados u objetivo, el sistema de control puede mantener los mecanismos de control en las configuraciones actuales y continuar comparando los valores medidos y calculados con las entradas.
La FIG. 5 es una vista lateral esquemática de un tren 500 de laminación de múltiples cajas ejemplar con diversos sensores y un sistema de control. El tren 500 de laminación comprende una primera caja 502 de laminación, una segunda caja 504 de laminación, una tercera caja 506 de laminación y una cuarta caja 508 de laminación. Sin embargo, el tren 500 de laminación puede incorporar tan pocas o tantas cajas como se desee. Además, aunque las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación se describen aquí con orden numérico, también pueden describirse en términos relativos como aguas abajo o aguas arriba. Por ejemplo, como se muestra, la tira 536 metálica pasará a través del tren 500 de laminación de izquierda a derecha. Cualquier caja 502, 504, 506, 508 de laminación individual que esté a la izquierda de otra caja 502, 504, 506, 508 de laminación puede describirse como relativamente aguas arriba. De manera similar, cualquier caja 502, 504, 506, 508 de laminación a la derecha de otra caja 502, 504, 506, 508 de laminación puede describirse como relativamente aguas abajo. Cada caja 502, 504, 506, 508 de laminación individual puede incluir un rodillo 510 de respaldo superior, un rodillo 512 de trabajo superior, un rodillo 514 de respaldo inferior y un rodillo 516 de trabajo inferior.
El tren 500 de laminación y/o cada caja 502, 504, 506, 508 de laminación individual incluye uno o más sensores o dispositivos de medición para monitorear una serie de condiciones de proceso del tren 500 de laminación y/o propiedades o parámetros de la tira 536 metálica. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 5, el tren 500 de laminación incluye, entre otras cosas, uno o más sensores 518 de la comba del rodillo de trabajo superior, uno o más sensores 519 de la comba del rodillo de trabajo inferior, uno o más sensores 538 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas ubicados entre las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación sucesivas, uno o más rodillos 531 tensores, uno o más sensores 532 de posición y propiedad de la tira metálica de entrada, uno o más sensores 534 de posición y propiedad de la tira metálica de salida y/o un rodillo 530 de planitud. Estos sensores alimentan información sobre las condiciones de funcionamiento del tren 500 de laminación y la caja 502, 504, 506, 508 de laminación individual, la geometría del espacio entre rodillos y las propiedades y parámetros de la tira 536 metálica en uno o más de los controladores 540 de perfil de bucle rápido, los controladores 542 de comba térmica de bucle rápido, los controladores 544 de planitud de bucle rápido y/o el controlador 546 de perfil del tren de laminación. Los controladores 540, 542, 544, 546, a su vez, ajustan uno o más mecanismos de control del tren de laminación basándose en las mediciones y lecturas de los sensores. En algunos casos, el tren 500 de laminación y/o las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales pueden incluir pulverizadores 520 superiores calientes o fríos, pulverizadores 522 inferiores calientes o fríos, fuerzas 524 de flexión aplicadas mediante gatos de flexión u otros mecanismos de flexión de rodillo, carga 525 de laminación, inclinación de rodillo de trabajo, rodillos de trabajo y/o intermedios de corona variable continua (CVC). El tren 500 de laminación y/o las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación también pueden incluir sensores o dispositivos de medición para monitorear cualesquiera de las propiedades o parámetros de la tira 536 metálica descritos anteriormente y pueden ajustar las condiciones de funcionamiento del tren 500 de laminación y/o las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales como se describe anteriormente.
Aún refiriéndose a la FIG. 5, el sistema de control para el tren 500 de laminación incluye tanto bucles rápidos y lentos para controlar las condiciones de funcionamiento de las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales y el tren 500 de laminación, respectivamente. Los bucles de control rápido monitorean y ajustan las condiciones de funcionamiento de una caja 502, 504, 506, 508 de laminación individual para proporcionar una respuesta rápida a las condiciones cambiantes en el tren 500 de laminación y compensar variaciones o errores en el espesor, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud y/o cualesquiera otras propiedades o parámetros de la tira 536 metálica durante la laminación. Simultáneamente, el bucle lento obtiene información sobre las condiciones de funcionamiento y los procesos del tren 500 de laminación en su conjunto. Luego, el bucle lento ajusta los mecanismos de control del tren 500 de laminación y/o las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales y/o los objetivos de los bucles de control rápido para compensar tanto la variación global más lenta del proceso y maximizar los intervalos de flexión disponibles para el tren 500 de laminación y/o cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales.
El sistema de control puede tener cualquier número de configuraciones diferentes dependiendo de la aplicación particular, la configuración del tren 500 de laminación y/o las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales y los tipos y números de sensores y mecanismos de control del tren de laminación. Por ejemplo, el sistema de control puede incluir un bucle lento para el control global del tren 500 de laminación, y luego uno o más bucles rápidos dirigidos a uno o un subconjunto de cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales. En ciertos casos, cada caja 502, 504, 506, 508 de laminación individual puede tener un bucle de control rápido independiente. Además, cada bucle de control rápido puede incluir uno o más subbucles y uno o más controladores. En algunos casos, los bucles de control rápido y lento pueden ser realizados por un solo controlador o procesador que monitorea el funcionamiento del tren 500 de laminación y las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales. En algunos casos, la información puede cambiarse o compartirse entre los bucles rápidos de las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación individuales y/o el bucle lento para el tren 500 de laminación, con correcciones para la geometría del espacio entre rodillos que se propagan aguas arriba o aguas abajo para mantener reducciones uniformes del espesor a través de las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación.
Como se muestra en la FIG. 5, el tren 500 de laminación puede incluir un bucle lento controlado por el controlador 546 de perfil del tren de laminación. El controlador 546 de perfil del tren de laminación puede obtener información de los sensores 518 de medición de la comba del rodillo de trabajo superior, los sensores 519 de medición de la comba del rodillo de trabajo inferior, los sensores 538 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas, el sensor 532 de posición y propiedad de la tira metálica de entrada, el sensor 534 de posición y propiedad de la tira metálica de salida, el rodillo 530 de planitud y/u otro proceso medido y datos de tira 536 metálica. El controlador 546 de perfil del tren de laminación puede entonces comparar la información que recibe de los sensores para determinar si se debe ajustar alguno de los mecanismos de control del tren de laminación, tales como, pero no limitados a, pulverizadores 520 superiores, pulverizadores 522 inferiores, fuerza 524 de flexión, carga 525 de laminación, rodillos de trabajo y/o intermedios de CVC y o inclinación de rodillo de trabajo. El controlador 546 de perfil del tren de laminación puede entonces ajustar la geometría del espacio entre rodillos de uno o más de las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación para lograr el espesor, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud y/u otras propiedades o parámetros deseados de la tira 536 metálica. El controlador 546 de perfil del tren de laminación también puede alimentar valores objetivo para las propiedades o parámetros de la tira 536 metálica y/o la geometría del espacio entre rodillos a uno o más de los controladores 540 de perfil de bucle rápido, los controladores 542 de comba térmica de bucle rápido y/o el controlador 544 de planitud de bucle rápido.
Cada caja 502, 504, 506, 508 de laminación también puede tener uno o más bucles de control rápido con el controlador 540 de perfil de bucle rápido y/o el controlador 542 de comba térmica de bucle rápido. El controlador 540 de perfil de bucle rápido puede obtener lecturas de uno o más de los sensores 538 de posición y propiedad de la tira metálica entre cajas y/o del sensor 532 de posición y propiedad de la tira metálica de entrada, y/o del sensor 534 de posición y propiedad de la tira metálica de salida. El controlador 540 de perfil de bucle rápido puede entonces comparar las lecturas del espesor, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud y/o cualesquiera otras propiedades o parámetros de la tira 536 metálica y el tren 500 con sus valores deseados, ya sea como entrada por un operador o según lo indique el controlador 546 de perfil de bucle lento y determinar si se deben ajustar los pulverizadores 520, 522 superiores e inferiores, la fuerza 524 de flexión, la fuerza 525 de laminación, los rodillos de trabajo y/o intermedios de CVC, la inclinación del rodillo de trabajo y/o cualesquiera otros mecanismos de control del tren de laminación para ajustar la geometría del espacio entre rodillos para su caja 502, 504, 506, 508 de laminación asociada. En ciertos casos, el controlador 540 de perfil de bucle rápido también puede indicar a las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación aguas arriba y/o aguas abajo para que ajusten también su geometría del espacio entre rodillos para proporcionar reducciones uniformes en el espesor a lo largo de la anchura de la tira 536 metálica en otras cajas de laminación y mantener el perfil de espesor correcto. El controlador 540 de perfil de bucle rápido también puede enviar datos u otra información al controlador 546 de perfil del tren de laminación.
De manera similar, cada caja 502, 504, 506, 508 de laminación puede incluir un controlador 542 de comba térmica de bucle rápido. En ciertos casos, el controlador de comba térmica de bucle rápido puede obtener lecturas de la comba del rodillo 512 de trabajo superior y/o del rodillo de trabajo 516 inferior a través de los sensores 518 de medición de la comba del rodillo de trabajo superior y/o los sensores 519 de medición de la comba del rodillo de trabajo inferior, respectivamente. El controlador 542 de comba térmica puede comparar entonces la comba del rodillo 512, 516 de trabajo superior y/o inferior medido con una comba deseada del rodillo de trabajo, ya sea como introducido por un operador o como lo indica el controlador 546 de perfil de bucle lento. El controlador 542 de comba térmica puede entonces ajustar uno o más de los mecanismos de control del tren de laminación, tales como, pero no limitado a, los pulverizadores 520, 522 superior e inferior, para su caja 502, 504, 506, 508 de laminación. Estos cambios pueden estar dirigidos a lograr una geometría del espacio entre rodillos especificada, propiedades o parámetros específicos de la tira 536 metálica, o ambos. El controlador 542 de comba térmica también puede, en algunos casos, propagar cambios a la comba del rodillo 512, 516 de trabajo superior y/o inferior en las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación aguas arriba y/o aguas abajo. En ciertos casos, el controlador 542 de comba térmica también puede devolver datos u otra información al controlador 546 de perfil del tren de laminación.
El tren 500 de laminación también puede incluir uno o más controladores 544 de planitud de bucle rápido, que pueden estar ubicados en el caja 508 de laminación final o en cualquier otro caja 502, 504, 506 de laminación que pueda requerir el control directo de la planitud de la tira 536 metálica. Como se muestra, el controlador 544 de planitud de bucle rápido puede recibir información sobre la planitud de la tira 536 metálica directamente a través del rodillo 530 de planitud o indirectamente a través de la información del ángulo de la tira desde cualesquiera de los sensores 532, 534 o 538 de posición y propiedad de la tira. El controlador 544 de planitud de bucle rápido puede entonces indicar a uno o más de los mecanismos de control del tren de laminación, incluyendo, pero no limitado a, pulverizadores 520, 522 superior e inferior, fuerza 524 de flexión, fuerza 525 de laminación, rodillos de trabajo y/o intermedios de CVC y/o inclinación de rodillo de trabajo para que ajuste el tren 500 de laminación y cualquier caja 502, 504, 506, 508 de laminación individual para lograr la planitud deseada. El controlador 544 de planitud de bucle rápido también puede enviar datos u otra información al controlador 546 de perfil del tren de laminación.
A lo largo de los bucles rápidos y lentos para las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación y/o el tren 500 de laminación, los controladores 540 de perfil de bucle rápido, los controladores 542 de comba térmica de bucle rápido, el controlador 544 de planitud de bucle rápido y/o el controlador 546 de perfil del tren de laminación pueden intercambiar información o interactuar de otro modo entre sí para lograr las propiedades y parámetros deseados para la tira 536 metálica. En particular, cualquier cambio en la geometría del espacio entre rodillos en un caja 502, 504, 506, 508 de laminación puede requerir ajustes o alteraciones en las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación aguas arriba y/o aguas abajo.
Además, cualquier cambio en el tren 500 de laminación y/o las cajas 502, 504, 506, 508 de laminación afectará al espesor, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud y/u otras propiedades o parámetros de la tira 536 metálica como grupo. Por lo tanto, puede ser necesario monitorear continuamente todas las medidas calculadas y/o medidas para la tira 536 metálica para compensar cualquier cambio que pueda ocurrir en los valores que están dentro de los intervalos aceptables mientras se ajustan los mecanismos de control del tren de laminación para traer un valor fuera del intervalo dentro de un intervalo aceptable. Por ejemplo, si la planitud de la tira 536 metálica está fuera del intervalo, cualquier cambio realizado para compensar o corregir un error de planitud puede requerir el monitoreo del perfil de espesor, la corona, la cuña u otras propiedades o parámetros de la tira 536 metálica para cualesquiera efectos no deseados que puedan requerir ajustes o correcciones adicionales.
Las FIGS. 6A y 6B son un método de control de muestra para ajustar un tren de laminación y/o las cajas del tren de laminación individuales utilizando un bucle 728 de control rápido y/o un bucle 730 de control lento. El método de control está destinado a lograr las propiedades o parámetros deseados de una tira metálica cuando es procesada por el tren de laminación. Si bien a continuación se describen una serie de mediciones, entradas, mecanismos de control del tren de laminación y una ruta lógica, no son en ningún caso listas exhaustivas. Más bien, los sistemas de control pueden comprender entradas, mediciones y/o mecanismos de control del tren de laminación adicionales. Además, un sistema de control puede incluir solo un subconjunto de las etapas enumeradas o etapas adicionales en uso. En lugar de los bucles de control de retroalimentación descritos a continuación, también se pueden usar métodos de control más avanzados, como los métodos de control predictivo, para lograr un mejor rendimiento.
El sistema de control puede recibir cualquier número de valores medidos o detectados de dispositivos tales como sensores de posición y propiedad de la tira metálica de entrada, entre cajas y/o salida, sensores de medición de la comba del rodillo de trabajo, rodillos de tensores, rodillos de planitud y/o cualesquiera otros sensores o dispositivos de medición según lo desee o requiera una aplicación particular. Por ejemplo, el sistema de control puede leer por entrada valores medidos o detectados para el espesor de la tira en una caja en el bloque 602, el espesor de la tira a la salida de una caja en el bloque 604, la comba del rodillo de trabajo en el bloque 606, la temperatura de la tira a la entrada de una caja en el bloque 608, la temperatura de la tira a la salida de una caja en el bloque 610, la conductividad eléctrica de la tira a la entrada de una caja en el bloque 612, la conductividad eléctrica de la tira a la salida de una caja en el bloque 614, el ancho de la tira a la entrada de una caja en el bloque 616, el ancho de la tira a la salida de una caja en el bloque 618, la posición de la tira a la entrada de una caja en el bloque 620, la posición de la tira a la salida de una caja en el bloque 622, los ángulos de la tira a la entrada de la caja en la dirección de laminación en el bloque 624, los ángulos de la tira a la salida de la caja en la dirección de laminación en el bloque 626, los ángulos de la tira a la entrada de la caja en la dirección lateral en el bloque 628, los ángulos de la tira a la salida de la caja en la dirección lateral en el bloque 630, la tensión total de la tira a la entrada de la caja en el bloque 632, la tensión total de la tira a la salida de la caja en el bloque 634, la tensión diferencial de la tira a la entrada de la caja en el bloque 636 y/o la tensión diferencial de la tira a la salida de la caja en el bloque 638. Estos valores 602-638 medidos o detectados pueden enviarse luego a un controlador 668 de bucle rápido.
El controlador 668 de bucle rápido también puede recibir valores de entrada de un operador u otro controlador y/o sistema de control que describen las salidas o medidas deseadas del proceso de laminación. Por ejemplo, el sistema de control puede recibir valores de entrada que incluyen, pero no se limitan a, el espesor de la línea central deseado en el bloque 640, la tolerancia de espesor de la línea central en el bloque 642, el perfil de espesor deseado en el bloque 644, la tolerancia de perfil de espesor en el bloque 646, la corona deseada en el bloque 648, la tolerancia de corona en el bloque 650, la cuña deseada en el bloque 652, la tolerancia de cuña en el bloque 654, la planitud deseada en el bloque 656, la tolerancia de planitud en el bloque 658, el espesor del material inicial en el bloque 660, la reducción del espesor en el bloque 662, el espesor deseado en el bloque 664, la tolerancia de espesor en el bloque 666, la posición deseada 667a de la tira y/o la tolerancia de la posición 667b de la tira.
Una vez que el controlador 668 de bucle rápido ha recibido los valores 602-638 medidos o detectados, el controlador 668 de bucle rápido puede calcular otros valores tales como, pero no limitado a, el perfil de espesor, la corona, la cuña y/o la planitud de la tira en el bloque 670. Los valores calculados del bloque 670 y/o los valores 602-638 medidos o detectados pueden entonces compararse en el bloque 672 con los valores de espesor de línea central, el perfil de espesor, la corona, la cuña, la planitud deseados y/o el espesor y/o posición deseados desde las entradas 640-667b. Si los valores calculados del bloque 670 y/o los valores 602-638 medidos o detectados están dentro de la tolerancia aceptable de los valores deseados de las entradas en los bloques 640-667b en el bloque 674, entonces el controlador 668 de bucle rápido puede mantener las configuraciones actuales en el bloque 675 y continuar la comparación de valores 602-638 medidos o detectados y/o los valores 670 calculados con las entradas 640-667b.
Si los valores están fuera de la tolerancia en el bloque 676, el controlador 668 de bucle rápido puede usar los valores 602-638 medidos o detectados para calcular la geometría del espacio entre rodillos de los rodillos de trabajo de una o más cajas de laminación en el bloque 678. El controlador 668 de bucle rápido puede entonces determinar, en base a los valores calculados en el bloque 670 y los valores medidos o detectados del bloque 602-638, la nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 680. Debido a que un cambio en la geometría del espacio entre rodillos para uno de los valores deseados como se describe en las entradas 640-667b puede influir en otros valores deseados para las entradas 640-667b, el controlador 668 de bucle rápido puede calcular la nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 680 basándose en la interrelación de las entradas 640-667b. En algunos casos, el controlador 668 de bucle rápido puede calcular la nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 680 sólo para ajustar el uno o más valores que están fuera de la tolerancia. El controlador 668 de bucle rápido puede entonces monitorear los valores 602-638 medidos o detectados y continuar calculando una nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 680 mediante un proceso iterativo para encontrar la nueva geometría del espacio entre rodillos óptima.
Una vez que el controlador 668 de bucle rápido ha determinado una nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 680, puede ajustar uno o más mecanismos de control del tren de laminación en el bloque 682. El controlador 668 de bucle rápido puede ajustar uno o más mecanismos de control del tren de laminación para influir en la geometría del espacio entre rodillos. Por ejemplo, el tren de laminación puede incluir mecanismos de control del tren de laminación tales como, pero no limitado a, el calentamiento 684 del rodillo de trabajo, el enfriamiento 686 del rodillo de trabajo, la flexión 688 del rodillo de trabajo, el posicionamiento 690 del rodillo de CVC, la presión 692 del rodillo de respaldo deformable, la inclinación 694 de rodillo, el cruce 696 de rodillos y/o cruce de pares, el enfriamiento 697 diferencial de la tira, la posición 698 del rodillo de trabajo, la carga 700 de laminación diferencial, la velocidad 702 de laminación, la diferencia de velocidad 704 entre cajas de laminación, el par 706 de laminación y/o la carga 708 de laminación. Como ejemplo no limitativo, el enfriamiento diferencial de la tira se puede usar para controlar un enfriamiento de la tira a la salida de una caja ajustando el volumen de flujo selectivamente en diferentes zonas para controlar la planitud y la temperatura de la tira a la salida del enfriamiento. El bloque 682 también puede tener en cuenta los valores actuales de los mecanismos 684-708 de control del tren de laminación para respetar los límites dados del accionador. Después de ajustar uno o más de los mecanismos 684-708 de control del tren de laminación, el controlador 668 de bucle rápido puede continuar monitoreando los valores 602-638 medidos o detectados y comparar los valores 602-638 medidos o detectados y/o los valores calculados 670 con las entradas 640-667b en el bloque 672 durante todo el ciclo de producción del tren de laminación.
Un bucle 730 lento funciona con principios similares a los del bucle 728 rápido. Un controlador 710 de bucle lento puede recibir valores 602-638 medidos o detectados y entradas 640-667b. El controlador 710 de bucle lento puede entonces calcular valores tales como el perfil de espesor, la corona, la cuña y/o la planitud en el bloque 712. Los valores 602-638 medidos o detectados y/o los valores 712 calculados pueden compararse con las entradas 640-667b en el bloque 714. Si los valores están dentro de la tolerancia en el bloque 716, el controlador 710 de bucle lento puede mantener los ajustes actuales en el bloque 718 y continuar monitoreando los procesos del tren de laminación.
Si uno o más de los valores 602-638 medidos o detectados y/o los valores 712 calculados no están dentro de la tolerancia de las entradas 640-667b en el bloque 720, el controlador 710 de bucle lento puede calcular la geometría del espacio entre rodillos actual en el bloque 722 y determinar una nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 724. Como se describió anteriormente, el controlador 710 de bucle lento puede determinar la nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 724 mientras tiene en cuenta la interrelación de los efectos de cambiar la geometría del espacio entre rodillos para conducir uno de los valores 602-638 medidos o detectados y/o los valores 712 calculados dentro de las tolerancias de las entradas 640-667b y que posteriormente afecta a uno o más de los otros valores 602-638 medidos o detectados y/o los valores 712 calculados. En algunos casos, el controlador 710 de bucle lento también puede cambiar la geometría del espacio entre rodillos para conducir uno o más de los valores 602­ 638 medidos o detectados y/o los valores 712 calculados dentro de la tolerancia y continuar un proceso iterativo para determinar una nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 724 hasta que todos los valores 602-638 medidos o detectados y/o los valores 712 calculados estén dentro de las tolerancias de las entradas 640-667b.
Una vez que el controlador 710 de bucle lento ha determinado una nueva geometría del espacio entre rodillos en el bloque 724, puede ajustar uno o más de los mecanismos 684-708 de control del tren de laminación en el bloque 726. El bloque 726 también puede tener en cuenta los valores actuales de los mecanismos 684-708 de control del tren de laminación para respetar los límites dados del accionador y/o cambiar uno o más valores 640-667b de entrada para los bucles de control rápido. En algunos casos, el controlador de bucle lento puede tener en cuenta la retroalimentación del operador sobre ciertos parámetros o propiedades. A modo de ejemplo, en algunos casos, puede que no se incluya un rodillo de planitud con un tren de laminación, y el operador puede proporcionar la retroalimentación sobre la planitud conseguida.
Aunque el bucle 728 rápido y el bucle 730 lento usan rutas lógicas similares, el bucle 728 rápido y el bucle 730 lento pueden realizar diferentes funciones. El bucle 730 lento funciona para controlar el tren de laminación global y su proceso de producción. El bucle 730 lento también puede funcionar para permitir que el tren de laminación compense los cambios de la escala de tiempo relativamente mayores en el proceso del tren de laminación utilizando ciertos mecanismos de control del tren de laminación, y, para permitir que la flexión de rodillos, que puede ser un mecanismo de control del tren de laminación de respuesta más rápida, retenga la máxima variabilidad para el bucle 728 rápido. El bucle 728 rápido, por el contrario, se puede usar para alterar o ajustar rápidamente la geometría del espacio entre rodillos para mantener el funcionamiento apropiado del tren de laminación durante cambios transitorios u otros cambios relativamente rápidos del proceso de laminación. En ciertos casos, el sistema de control general puede incluir múltiples bucles 728 rápidos. Por ejemplo, un tren de laminación con múltiples cajas de laminación puede tener un bucle 728 rápido para cada caja de laminación o cualquier subconjunto del mismo. Además, puede haber transferencias de instrucciones y/o datos entre bucles 728 rápidos individuales y/o el bucle 730 lento. El bucle 730 lento puede proporcionar instrucciones y/o datos a uno o más bucles rápidos 728 o viceversa. De manera similar, los bucles 728 rápidos individuales pueden intercambiar instrucciones y/o datos, y los cambios en la geometría del espacio entre rodillos se pueden propagar aguas arriba o aguas abajo en el tren de laminación, para garantizar reducciones uniformes en el espesor y el mantenimiento de un perfil de espesor, una corona, una cuña y/o una planitud deseados a medida que la tira metálica pasa a través de cajas de laminación individuales.
Son posibles distintas disposiciones de los componentes representados en las figuras o los descritos anteriormente, así como componentes y etapas que no se muestran ni describen. De manera similar, algunas características y subcombinaciones son útiles y pueden emplearse sin referencia a otras características y subcombinaciones. Se han descrito realizaciones de la invención con fines ilustrativos y no restrictivos, y resultarán evidentes las realizaciones alternativas para los lectores de esta patente. Por consiguiente, la presente invención no se limita a las realizaciones descritas anteriormente o representadas en los dibujos, y se pueden realizar varias realizaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de las reivindicaciones siguientes.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método que comprende:
medir un perfil de espesor de una tira (136, 208, 536) metálica con un sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor, en donde el sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor está dispuesto en uno de un lado de entrada o un lado de salida de una caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación de un tren (100, 500) de laminación;
medir la planitud de la tira (136, 208, 536) metálica con un sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud, en donde el sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud está dispuesto en uno del lado de entrada o del lado de salida de la caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación;
medir la comba de un rodillo del tren de laminación con un sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo; medir una geometría del espacio entre rodillos de la caja del tren de laminación con un sensor de geometría del espacio entre rodillos;
recibir datos en un controlador (540, 542, 544, 546) de al menos uno del sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor, el sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud, el sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo o el sensor de geometría del espacio entre rodillos; y ajustar, mediante el controlador (540, 542, 544, 546), un mecanismo de control del tren de laminación de modo que la geometría del espacio entre rodillos proporcione un perfil de espesor deseado y una planitud deseada de la tira (136, 208, 536) metálica dentro de las tolerancias predefinidas,
caracterizado por que
el sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo monitorea la comba de un rodillo (112, 116, 202, 204, 512, 516) de trabajo,
en donde la geometría del espacio entre rodillos de la caja del tren de laminación se mide directamente mediante sensores infrarrojos, ultrasónicos, táctiles, láser y/u otros sensores adecuados.
2. El método de la reivindicación 1, en donde ajustar el mecanismo de control del tren de laminación comprende ajustar la comba del rodillo de manera que el intervalo de flexión esté dentro de un intervalo predefinido.
3. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde ajustar el mecanismo de control del tren de laminación comprende ajustar la comba del rodillo de manera que la geometría del espacio entre rodillos coincida con la geometría de una tira (136, 208, 536) metálica entrante.
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde ajustar el mecanismo de control del tren de laminación comprende calibrar un modelo térmico de un modelo de configuración basándose en al menos una de entre una condición térmica medida y una condición térmica calculada del rodillo.
5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el rodillo es un rodillo (112, 202, 512) superior, y en donde medir una condición térmica del rodillo, medir la comba del rodillo y medir la geometría del espacio entre rodillos comprende al menos uno de:
medir la geometría del espacio entre rodillos con detección ultrasónica mientras el rodillo (112, 202, 512) superior está laminando;
medir la geometría del espacio entre rodillos midiendo una distancia entre el rodillo (112, 202, 512) superior y un rodillo (116, 204, 516) inferior con un láser;
medir la comba del rodillo (112, 202, 512) superior y el rodillo (116, 204, 516) inferior con detección ultrasónica;
calcular la geometría del espacio entre rodillos basándose en
una diferencia entre un perfil de espesor entrante y un perfil de espesor saliente,
la planitud, y
la información de las condiciones de laminación;
calcular la geometría del espacio entre rodillos basándose en
las mediciones de la comba del rodillo, y
la información de las condiciones de laminación; o
calcular la comba del rodillo basándose en
mediciones de geometría del espacio entre rodillos, y
la información de las condiciones de laminación,
en donde, preferiblemente, la información de las condiciones de laminación es al menos una de entre una medición de la carga de laminación y una medición de la fuerza de flexión.
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la caja del tren de laminación es una primera caja (102, 502) del tren de laminación y en donde e el método comprende además:
ajustar la primera caja (102, 502) del tren de laminación y una segunda (104, 504) caja del tren de laminación aguas abajo de la primera caja (102, 502) del tren de laminación con el mecanismo de control del tren de laminación para mantener el perfil de espesor de la tira (136, 208, 536) metálica a través de la segunda caja (104, 504) del tren de laminación,
en donde el ajuste de las cajas (102, 104, 502, 504) del tren de laminación con el mecanismo de control del tren de laminación se basa en al menos una de la medición de la comba del rodillo del tren de laminación o la medición de la geometría del espacio entre rodillos de las cajas (102, 104, 502, 504) del tren de laminación del tren (100, 500) de laminación.
7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el mecanismo de control del tren de laminación comprende un accionador en la caja del tren de laminación o en una posición entre cajas, en donde el accionador comprende al menos uno de los siguientes:
la flexión positiva y negativa del rodillo;
el calentamiento y enfriamiento del rodillo;
el control del posicionamiento de un rodillo de corona continuamente variable o de un rodillo intermedio; deformar un rodillo de respaldo deformable;
la inclinación de rodillo;
el cruce de rodillo y el cruce de pares;
el enfriamiento y calentamiento diferencial de la tira;
la carga de laminación y la carga de laminación diferencial;
la velocidad de laminación; y
el desplazamiento dinámico de reducciones de espesor dentro de una pluralidad de cajas (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación,
en donde el método preferiblemente comprende además al menos uno de los siguientes:
controlar un perfil de espesor y una planitud objetivo a la salida de la caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación con los bucles de control rápido;
controlar la comba térmica del rodillo con los bucles de control rápido;
optimizar los intervalos de flexión disponibles con los bucles de control lento;
corregir un perfil de espesor objetivo y una planitud objetivo a la salida de la caja del tren de laminación con los bucles de control lento; y
optimizar una condición térmica del rodillo para las transiciones de producto ajustando los objetivos de los bucles de control rápido mediante el mecanismo de control del tren de laminación.
8. El método de la reivindicación 1, que comprende además:
medir el perfil de espesor de la tira (136, 208, 536) metálica entre una o más cajas aguas arriba y una o más cajas aguas abajo en una primera ubicación entre cajas (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación después de que la tira (136, 208, 536) metálica haya pasado a través de una o más cajas aguas arriba;
comparar el perfil de espesor de la tira (136, 208, 536) metálica con un perfil de espesor deseado; y ajustar una o más cajas aguas arriba con uno o más mecanismos de control del tren de laminación para proporcionar una geometría del espacio entre rodillos de una o más cajas aguas arriba para hacer coincidir el perfil de espesor de la tira (136, 208, 536) metálica con el perfil de espesor deseado dentro una tolerancia de perfil de espesor,
en donde preferiblemente el método comprende además:
calcular una corona de la tira (136, 208, 536) metálica a partir del perfil de espesor de la tira (136, 208, 536) metálica;
comparar la corona con una corona deseada; y
ajustar una o más cajas aguas arriba con uno o más mecanismos de control del tren de laminación para hacer coincidir la corona con la corona deseada dentro de una tolerancia de corona.
9. El método de la reivindicación 8, que comprende además:
ajustar una o más cajas aguas abajo con uno o más mecanismos de control del tren de laminación para mantener el perfil de espesor de la tira (136, 208, 536) metálica a través de una o más cajas aguas abajo, en donde el ajuste de una o más cajas aguas abajo con uno o más mecanismos de control del tren de laminación se basa en medir la geometría del espacio entre rodillos de la al menos una caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) de laminación del tren (100, 500) de laminación.
10. El método de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, que comprende además:
medir al menos un parámetro de proceso adicional del tren (100, 500) de laminación;
ajustar el al menos un parámetro de proceso adicional del tren (100, 500) de laminación para proporcionar la geometría del espacio entre rodillos de la al menos una caja de laminación del tren (100, 500) de laminación para mantener el perfil de espesor de la tira (136, 208, 536) metálica al perfil de espesor deseado dentro de la tolerancia del perfil de espesor; y
ajustar uno o más mecanismos de control del tren de laminación para proporcionar una comba del rodillo de trabajo de al menos un caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) de laminación del tren (100, 500) de laminación,
en donde la comba de rodillo de trabajo de la al menos una caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) de laminación proporciona la geometría del espacio entre rodillos de la al menos una caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) de laminación tal que se maximiza un intervalo de flexión.
11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones de 8 a 10, que comprende además:
medir al menos un espesor adicional en una segunda ubicación entre cajas del tren (100, 500) de laminación, en el donde el al menos un espesor adicional se mide entre una o más cajas aguas arriba y una o más cajas aguas abajo del tren (100, 500) de laminación.
12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones de 8 a 11, que comprende además:
medir la planitud de la tira (136, 208, 536) metálica después de que la tira (136, 208, 536) metálica salga del tren de laminación con un rodillo (130, 530) de planitud; y
ajustar al menos uno de una o más cajas aguas arriba o una o más cajas aguas abajo con uno o más mecanismos de control del tren de laminación para proporcionar la geometría del espacio entre rodillos de una o más cajas aguas arriba o una o más cajas aguas abajo para hacer coincidir la planitud de la tira (136, 208, 536) metálica con una planitud deseada de la tira (136, 208, 536) metálica dentro de una tolerancia de planitud.
13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones de 8 a 12, en donde el ajuste de uno o más mecanismos de control del tren de laminación comprende aplicar enfriamiento diferencial a la tira (136, 208, 536) metálica.
14. Un sistema de control del tren de laminación para realizar el método de la reivindicación 1, que comprende: un sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor para medir un perfil de espesor de una tira (136, 208, 536) metálica, en donde el sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor está dispuesto en uno de un lado de entrada o un lado de salida de una caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación de un tren (100, 500) de laminación;
un sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud para medir la planitud de la tira (136, 208, 536) metálica, en donde el sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud está dispuesto en uno del lado de entrada o del lado salida de la caja (102, 104, 106, 108, 502, 504, 506, 508) del tren de laminación;
un sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo para medir la comba de un rodillo del tren de laminación; un controlador (540, 542, 544, 546) para recibir datos de al menos uno del sensor (132, 134, 532, 534) de medición del perfil de espesor, el sensor (132, 134, 532, 534, 130, 530) de medición de planitud, el sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo o el sensor de geometría del espacio entre rodillos; y para ajustar un mecanismo de control del tren de laminación de modo que la geometría del espacio entre rodillos proporcione un perfil de espesor deseado y una planitud deseada de la tira (136, 208, 536) metálica dentro de tolerancias predefinidas,
caracterizado por que
el sensor (118, 203, 518, 519) de la comba del rodillo está adaptado para monitorear la comba de un rodillo (112, 116, 202, 204, 512, 516) de trabajo,
en donde el sistema de control del tren de laminación comprende además un sensor de geometría del espacio entre rodillos para medir directamente la geometría del espacio entre rodillos de la caja del tren de laminación, en donde el sensor de la geometría del espacio entre rodillos es un sensor infrarrojo, ultrasónico, táctil, láser y/u otro sensor adecuado.
15. El sistema de control del tren de laminación de la reivindicación 14, en donde el mecanismo de control del tren de laminación comprende un mecanismo de flexión del rodillo de trabajo, o
en donde el mecanismo de control del tren de laminación comprende un sistema de calentamiento o enfriamiento del rodillo de trabajo, o
en donde el mecanismo de control del tren de laminación comprende un rodillo de respaldo deformable, un rodillo de trabajo de corona continuamente variable o un rodillo intermedio de corona continuamente variable.
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