ES2926146T3 - Método para operar una línea de procesamiento continuo - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a un método para operar una línea de procesamiento continuo que comprende un paso de recocido para la producción de tiras de acero laminadas procesadas continuamente usando un modelo de control predictivo de propiedades dinámicas asistido por computadora. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para operar una línea de procesamiento continuo

Esta invención se relaciona con un método para operar una línea de procesamiento continuo y con un sistema de automatización de procesos computarizado para una línea de procesamiento continuo.

Una línea de procesamiento continuo (CPL) consiste en diversas etapas de proceso que incluyen típicamente, y no en ningún orden particular, recocido, recubrimiento por inmersión en caliente, templado por laminación en frío y nivelación por tensión. Juntas estas etapas de proceso sirven para múltiples propósitos de procesamiento para suministrar productos en tiras en buenas propiedades mecánicas, superficiales y geométricas tanto en estados intermedios como en su estado final. Fallar en satisfacer un estado intermedio pone en peligro los procesos subsecuentes y propiedades relacionadas. Da como resultado degradaciones o rechazos en cuanto al producto final se refiere y sanciones económicas. Por lo tanto el control de los ajustes de proceso se ha vuelto cada vez más importante para intentar controlar las propiedades finales del producto final. Últimamente el enfoque se ha desplazado del control de procesos solamente al control de propiedad del producto final. Los modelos de control que vinculan el ajuste de proceso con propiedades resultantes se han vuelto cada vez más importantes como resultado, y usualmente estos modelos de control dependen de la entrada de sensores que miden uno o más parámetros de proceso, tales como temperatura o espesor.

El control de propiedad basado en la medición de sensor colocado al final de las secciones de proceso, como se divulga en el documento WO2014187886, incurre en un gran tiempo muerto en el bucle de control debido al transporte de la tira en el largo paso a través de la línea. Puede llevar a pérdidas materiales sustanciales antes de que el control detecte y remedie las desviaciones. Para algunas situaciones, una tira en longitud corta por ejemplo ya pasa el régimen de temperatura crítica de tratamiento térmico antes de que el cabezal de tira alcance el punto de medición de propiedad. El control de este modo no es efectivo y puede ser demasiado tarde para actuar.

El control de propiedad basado en la predicción de modelo, como se divulga en el documento EP2742158, proporciona una solución para compensar el tiempo muerto en el bucle de control. Usa un modelo de propiedad para predecir en línea las propiedades con base en los historiales de procesos y para ajustar los procesos restantes en la línea, si es necesario, para remediar de otro modo las desviaciones de calidad basadas en la predicción. Sin embargo, no tiene en cuenta la dinámica, limitaciones y perturbaciones de proceso venidero impuestas por las transiciones de tiras programadas. A partir de la práctica de producción se conoce que estos parámetros operativos pueden ser un factor dominante de si los preajustes de proceso, determinados por el modelo de propiedad o la rutina empírica, son realistas y alcanzables. Por lo tanto sin considerar las circunstancias de proceso venidero, las acciones de control que están determinadas solamente por el modelo de propiedad pueden ser juzgadas de manera pobre, inviables, y llevar a una operación inestable. Por ejemplo, el recocido de una tira gruesa A seguida por una tira delgada B requiere un aumento en la velocidad de línea para compensar el exceso de temperatura que se produciría de otro modo en la transición de espesor y para minimizar el riesgo de pandeo por calentamiento. Pero el proceso de galvanización que sigue al recocido necesita disminuir la velocidad de línea desde la misma tira A con un objetivo de espesor de recubrimiento alto hasta la tira B con un espesor de recubrimiento bajo debido a la limitación en la presión de gas del proceso de limpieza por frotación, o en caso de galvanoplastia, debido a las diferencias deseadas en el espesor de capa de enchapado. Tal conflicto no puede ser resuelto satisfactoriamente por los modelos de propiedad.

La materia prima de una línea de procesamiento continuo, cuyos productos finales por ejemplo sirven al mercado para automóviles o al mercado de empaquetado, es diversa en términos de las dimensiones de tira, la química de material, las condiciones de entrada e inhomogeneidades espacial en la tira como se crean por los procesos anteriores, las propiedades de producto final y por tanto los requisitos de proceso. Las posibles combinaciones de todos estos factores forman infinitas variaciones en los requisitos de proceso que varían de pedido a pedido, y además de tira a tira. En un tiempo donde el suministro justo a tiempo es un lugar común, el tamaño de los pedidos individuales disminuye. Por lo tanto es común que en una medida considerable el proceso en la línea de procesamiento continuo esté en un estado transitorio y por lo tanto dinámico. La tarea de mitigar el impacto de las condiciones transitorias de proceso en las propiedades de producto demanda operadores hábiles y su atención constante. Un método de control o sistema de automatización sin considerar adecuadamente o más preferiblemente predecir la dinámica venidera de los procesos puede dar como resultado consejos de control inadecuados, acciones y por tanto resultados subóptimos.

El problema con los sistemas de control de procesos actuales es que los modelos clásicos de configuración y retroalimentación solo son adecuados en una situación donde se produce una gran cantidad de material que es más o menos el mismo. En este caso los cambios entre bobinas subsecuentes son mínimos en términos de propiedades mecánicas, superficiales y geométricas. Sin embargo como resultado de los desarrollos esbozados el tamaño de lote disminuye hasta tal punto que cada vez se producen más tiras únicas, que incluso pueden tener propiedades mecánicas, superficiales y geométricas transitorias sobre la longitud. Con la configuración y retroalimentación clásicas esto significa que por ejemplo un cambio en la temperatura de recocido no llegará a tiempo para el cabezal de la tira. Este largo tiempo muerto da como resultado un producto potencialmente degradado, y de este modo en una pérdida de rendimiento.

Es un objeto de la invención proporcionar un método que reduzca el tiempo muerto en el control de proceso de una línea de procesamiento continuo.

Es otro objeto de la invención proporcionar un método que sea capaz de producir productos finales procesados continuamente con un rendimiento mejorado.

Es otro objeto de la invención proporcionar un método que sea capaz de producir productos finales procesados continuamente con tolerancias más estrictas para propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas.

Es otro objeto de la invención proporcionar un método que sea capaz de lidiar con la dinámica del control de proceso en la producción moderna de aceros procesados continuamente.

Uno o más de estos objetos se alcanzan con un método como se define en la reivindicación 1.

Ejemplos de condiciones de proceso anterior pueden ser la temperatura de bobinado de un segmento, o la reducción en el molino de laminación en frío.

Debe anotarse que si las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas de un segmento de la tira laminada entrante se predicen o miden con precisión, el MPM puede no requerir entrada relacionada con la composición química o condiciones de proceso anterior o parámetros microestructurales. La salida del MPM, además de uno o más de los parámetros de condición de instalación, uno o más de los parámetros de entrada para el MPM (por ejemplo la programación) y (opcionalmente) retroalimentación de las mediciones de proceso de CPL en línea se proporcionan al DPM para predecir los FPS con el DPM.

Realizaciones preferidas se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.

Con el método de acuerdo con la invención el problema de tiempo muerto en el bucle de control se aborda de manera efectiva. También se incluyen efectivamente el conocimiento y predicción de la dinámica, restricciones y perturbaciones de proceso venidero impuestas por las transiciones de tiras programadas así como el conocimiento y predicción del impacto en las propiedades de producto de las dinámicas, restricciones y perturbaciones de proceso venidero impuestas por las transiciones de tiras programadas. Al examinar de manera iterativa la predicción de propiedades y la predicción de procesos frente a los objetivos de propiedades y objetivos operativos se optimiza el control de proceso. La integración del recocido y los procesos opcionales de recubrimiento, templado por laminación en frío, nivelación por tensión y proceso de recubrimiento para permitir que la CPL produzca tiras con una calidad excelente incluyendo las propiedades mecánicas, superficiales y geométricas. El método de acuerdo con la invención se basa en la determinación de ajustes de proceso para un segmento de tira. La longitud de tal segmento puede ser diferente de tira a tira. Una tira puede comprender solo un segmento, o una multitud de segmentos. El número de segmentos necesarios por tira se determina por el DPPC sobre una base de caso por caso, o se proporciona por los procesos previos. Por ejemplo, el DPPC puede usar los mismos segmentos que el proceso de laminación en caliente precedente.

La programación de proceso es la sucesión de tiras que van a ser producidas. Cada tira tiene su propio conjunto de propiedades tales como dimensiones de tira (por ejemplo ancho, largo, espesor), la composición química, las condiciones de entrada e inhomogeneidades espacial en la tira como se crean por los procesos anteriores (laminación en caliente, decapado y laminación en frío, etc.), las propiedades mecánicas, superficiales y geométricas objetivo. Para alcanzar las propiedades mecánicas, superficiales y geométricas objetivo los ajustes de proceso para la línea de procesamiento continuo deben elegirse cuidadosamente, teniendo también en cuenta las condiciones de instalación y proceso precedentes.

La figura 1 muestra una representación esquemática de una línea de procesamiento continuo (cuadro discontinuo). La CPL puede componerse de una combinación de etapas de proceso como se representa en la misma, en donde los segmentos de tira recorren de izquierda a derecha. En su realización más limitada la CPL consistiría únicamente en una etapa de recocido continuo. Sin embargo usualmente tal etapa de recocido continuo sería seguida por una etapa de templado por laminación en frío y/o una etapa de posprocesamiento tal como engrase o un lubricante. En muchos casos la tira recocida continuamente se recubre en un proceso de recubrimiento por inmersión en caliente, o un proceso de galvanoplastia, y subsecuentemente se puede templar por laminado en frío y/o recubrir con un recubrimiento orgánico o inorgánico. La flexibilidad del método de acuerdo con la invención es de tal manera que el DPPC se puede adaptar a cada CPL.

Se anota que el orden en la figura 1 es un orden común de etapas de proceso, pero el método de acuerdo con la invención también permite diferentes ordenes. Es previsible que el recubrimiento con un recubrimiento metálico pueda tener lugar en una primera etapa de recubrimiento, seguido por un templado por laminación en frío y una segunda etapa de recubrimiento con recubrimiento orgánico o un recubrimiento inorgánico, o recubrimiento metálico, seguido por recubrimiento orgánico, seguido por templado por laminación en frío.

La figura 1 muestra la etapa de recocido obligatoria y las etapas de proceso subsecuentes opcionales:

• una etapa de recocido continuo (obligatoria)

• un primer proceso de recubrimiento

• un proceso de templado por laminación en frío y/o nivelación por tensión

• un segundo proceso de recubrimiento

• una etapa de posprocesamiento

En una realización la primera y/o segunda etapa de recubrimiento es un proceso de recubrimiento por inmersión en caliente o un proceso de galvanoplastia.

En una realización el DPPC también proporciona los FPS para la automatización de CPL del control de espesor de la capa de recubrimiento por inmersión en caliente.

En una realización la primera y/o segunda etapa de recubrimiento es una etapa de recubrimiento orgánico.

En una realización la primera y/o segunda etapa de recubrimiento es una etapa de recubrimiento inorgánico. En una realización preferida la etapa de recubrimiento inorgánico comprende o consiste en un proceso de deposición física de vapor (PVD).

La etapa de posprocesamiento puede comprender procesos tales como pasivación, engrase, etc.

En la figura 2 el modelo de Control Predictivo de Propiedades Dinámicas (DPPC) se presenta esquemáticamente. Al ingresar parámetros relevantes de proceso anterior, propiedades mecánicas, superficiales y geométricas objetivo, programación de producción, microestructura, química etc. el Modelo de Propiedad de Materiales (MPM) predice un conjunto de ajustes de proceso preliminares (PPS) con los cuales se pueden obtener las propiedades mecánicas, superficiales y geométricas objetivo para un segmento de tira de acuerdo con el MPM. Estos PPS (representados con la flecha negra gruesa en las figuras 2 a 4) se ofrecen hasta el Modelo de Proceso Dinámico (DPM) que determina si estos PPS se pueden realizar en la CPL. Si este es de hecho el caso entonces estos PPS se pasan desde el DPPC a los sistemas de control de la CPL como los ajustes finales de proceso (FPS). La línea etiquetada "a" en las figuras 2 a 4 ilustra que el DPM también puede usar uno o más parámetros de entrada para el MPM en el cálculo de los FPS.

Si el DPM decide que los ajustes de proceso deseados como se proponen por el MPM no se pueden realizar en la CPL, entonces se inicia un proceso iterativo en donde el MPM, basado en lo que es realizable propone un nuevo conjunto de parámetros de proceso al DPM, el tiempo que sea necesario para llegar a la mejor solución, que luego se pasa a los sistemas de control de la CPL. La mejor solución es la solución donde la diferencia entre las propiedades objetivo y las propiedades alcanzables es menor que un mínimo predeterminado. En tanto que no se alcance este mínimo predeterminado, se repite la iteración como se muestra en la figura 3 mediante la línea discontinua. Si no se alcanza en absoluto el mínimo, entonces la introducción de una tira ficticia en la programación entre dos tiras apropiadas puede ser recomendada por el DPPC en donde la tira ficticia sirve como una tira de sacrificio, lo que permite que se logre una cierta transitoriedad en condiciones de proceso mientras que se ejecuta la tira ficticia a través de la CPL de tal manera que cuando el primer segmento de la siguiente tira entre en la CPL los FPS sean óptimos para la realización de las propiedades objetivo del segmento.

El DPM se usa para predecir las condiciones de proceso venideras. El modelo describe los estados la dinámica de las instalaciones y procesos incluyendo la transferencia de calor durante el recocido, la reacción gas-metal en la superficie de tira, y si es aplicable, el proceso de recubrimiento por inmersión en caliente, el proceso de limpieza por frotación después del recubrimiento por inmersión en caliente, el templado por laminación en frío, y/o la nivelación por tensión.

El MPM se usa para predecir el estado intermedio y final de las propiedades de tira incluyendo las propiedades mecánicas (tamaño de grano, límite elástico, resistencia a la tracción, elongación, fracción de fase, etc.), la oxidación externa/interna y humectabilidad de superficie para el recubrimiento por inmersión en caliente, y/o la geometría (rugosidad de superficie, conformación) con base en las condiciones de proceso de entrada.

Estos cálculos se realizan en tiempo real para determinar los ajustes de proceso (y tolerancias) con base en las predicciones de proceso y propiedad para la programación de producción dada.

Es necesario optimizar los ajustes de proceso de tal manera que las propiedades mecánicas, superficiales y geométricas objetivo de las tiras múltiples en secuencia se puedan realizar con una consistencia aceptable, y las variaciones y dinámicas de proceso según lo exigido por los ajustes de proceso sean ejecutables y cumplan con los objetivos operativos.

Si se viola cualquiera de los requisitos, se crea una excepción o alarma para notificar las desviaciones. Puede llevar a una reprogramación de la secuencia de producción o a una solicitud de una tira ficticia o no restringida si es económicamente favorable. Este puede por ejemplo ser el caso si se requiere una diferencia muy grande en la temperatura de recocido de una tira a la siguiente. Si no es posible una reprogramación, entonces se puede ingresar una tira ficticia entre estas dos tiras, y la tira ficticia sirve entonces como una tira de sacrificio.

La invención emplea tanto modelos de procesos como modelos de propiedades para predecir la producción venidera, incluyendo múltiples tiras y transiciones consecutivas, dada la programación de producción. Es la única forma de poder pronosticar el curso del proceso lo más cerca posible de la realidad, y sobre eso optimizar los ajustes de proceso y calcular las acciones de control para cumplir con los múltiples propósitos de procesamiento y objetivos de producción simultáneamente. Al hacerlo así, la tasa de aciertos de la dicha producción se puede maximizar para producir productos de tiras con excelentes propiedades.

En la figura 4 el DPPC se muestra con la iteración representada por la línea discontinua y también muestra las fuentes adicionales de entrada al DPPC tal como los resultados de pruebas de producto fuera de línea, de mediciones de proceso y producto en línea y condición de instalación. Con estos resultados se puede mejorar tanto el DPM como el MPM.

En el método que involucra el Control Predictivo de Propiedades Dinámicas (DPPC) de acuerdo con la invención se pueden distinguir las siguientes etapas:

a) recolectar y recibir las entradas;

b) calcular y predecir los ajustes de proceso preliminares y, si es necesario, las propiedades intermedias y finales resultantes dada la programación de producción, las propiedades objetivo y otras entradas;

c) calcular, validar y, si es necesario, ajustar los ajustes de proceso preliminares dada la programación de producción, las condiciones de instalación y otras entradas;

d) iterar las etapas b) y c) para optimizar los ajustes de proceso preliminares para maximizar la satisfacción de los objetivos de propiedades y objetivos operativos, generar una notificación de excepción cuando se prevé una violación de objetivo y no se puede evitar;

e) calcular los ajustes de proceso finales para las tiras y transiciones venideras;

f) opcionalmente recolectar y recibir las mediciones de proceso y propiedad y adaptar el modelo de DPPC, si es necesario, para mejorar la precisión de los modelos de DPPC, o uno cualquiera del MPM o DPM.

En una operación cíclica como para la aplicación de control en tiempo real, inicia con la etapa a) para recoger la entrada relacionada con la programación de producción, propiedades y condiciones de materia prima (tira) como se producen por los procesos anteriores, y requisitos de propiedades de producto final y condición y mantenimiento de equipo, capacidades disponibles etc., y proporcionarlos al MPM y DPM para el cálculo iterativo. El cálculo incluye las etapas b), c) y d) para maximizar la satisfacción de los objetivos de propiedades y objetivos operativos. Los ajustes de proceso para la programación de producción dada son uno de los resultados del cálculo. Los ajustes de proceso finales son enviados al sistema de instrumentación de automatización y/o control de la línea. La notificación de excepción se envía a la unidad de producción que genera la programación de producción para la acción apropiada o enmienda de la programación. Las mediciones de condición de proceso y mediciones de propiedades intermedias y finales (fuera de línea y en línea) se recolectan regularmente para adaptar los parámetros del MPM y DPM. Preferiblemente la operación cíclica se ejecuta al menos una vez cada 30 minutos, preferiblemente en un rango de una vez por minuto a una vez por segundo.

La instrumentación de control de procesos convencional está presente en la CPL para medir los parámetros de proceso tales como velocidad de línea y temperaturas para asegurarse de que se realizan los FPS.

Los ajustes de proceso pueden variar de tira a tira y de segmento a segmento dentro de una tira. El cálculo de los ajustes de proceso de una tira particular o un segmento de una tira se completa antes de que la tira se cargue en la desbobinadora en la entrada de línea, y preferiblemente antes de que se confirme la secuencia de producción de tira. Es necesario un recálculo de los ajustes de proceso cuando se cambian la programación de producción o las entradas, o cuando el proceso real se desvía más allá de las tolerancias de los últimos ajustes de proceso emitidos debido a fallas imprevistas de equipo, intervención manual en la velocidad de procesamiento, etc.

La invención se relaciona con un método para controlar una línea de procesamiento continuo de un horno de recocido para producir tira de metal con excelentes propiedades. Opera en un sistema computarizado que comprende:

- entrada de datos incluyendo la programación de producción que contiene múltiples tiras enumeradas en orden de producción, y de las cuales las dimensiones de tira, la química de material, las condiciones de entrada e inhomogeneidades espacial en la tira como se crean por los procesos anteriores (laminación en caliente, decapado y laminación en frío, etc.), las propiedades de producto final y por tanto requisitos de proceso.

- modelos de proceso que describen y predicen los estados y dinámica de la instalación y procesos incluyendo la transferencia de calor durante el recocido, la reacción gas-metal en la superficie de tira, el proceso de recubrimiento (galvanización por inmersión en caliente, galvanoplastia por ejemplo), la regulación de espesor de capa de recubrimiento (proceso de limpieza por frotación de zinc después de la galvanización o densidades de corriente por ejemplo), el templado por laminación en frío, y/o la nivelación por tensión.

- modelos de propiedades de material que describen y predicen el estado intermedio y final de las propiedades de tira incluyendo las propiedades mecánicas, la oxidación externa/interna y humectabilidad de superficie para galvanización o galvanoplastia, y/o la geometría, usando las condiciones proporcionadas por los modelos de proceso.

- realizar un algoritmo de optimización examinando iterativamente la predicción de procesos y la predicción de propiedades para producir los ajustes de proceso para la programación de producción dada. Los ajustes de proceso pueden variar de tira a tira y de segmento a segmento dentro de una tira. El cálculo de los ajustes de proceso de una tira particular o un segmento de una tira se completa antes de que la tira se cargue en la desbobinadora en la entrada de línea, y preferiblemente antes de que se confirme la secuencia de producción de tira.

- salida de datos incluyendo los ajustes de proceso al sistema de instrumentación de automatización y/o control de la línea que luego implementa los ajustes y produce el segmento de la tira de acero con las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas objetivo.

Por medio de ejemplos no limitantes, los siguientes temas sirven como ilustraciones de la capacidad del DPPC:

Para el recocido, el ajuste define temperaturas máximas y mínimas determinadas por la norma de propiedad mecánica requerida, y temperaturas objetivo que apuntan a producir una propiedad más uniforme, considerando la química de material, las condiciones de entrada e inhomogeneidades espacial en la tira producidas por los procesos anteriores (molino de tira en caliente, línea de decapado, molino de laminación en frío, etc.), y la velocidad de procesamiento prevista y (des)aceleraciones. Los ajustes de temperatura mínima y máxima también portan las restricciones definidas por la conformación requerida y propiedades superficiales antes del proceso de recubrimiento, y la dinámica térmica durante las transiciones de tira, etc.

Para la velocidad de procesamiento (o tira), el ajuste define la velocidad objetivo, límites máximo y mínimo determinados por el espesor de recubrimiento requerido y su control, la propiedad mecánica requerida y su control de temperatura-tiempo, la rugosidad de superficie requerida, la reducción de templado por laminación en frío y su control, etc.

Para el espesor de recubrimiento, el ajuste define la presión del medio de gas de limpieza por frotación, la distancia entre la salida de chorro de gas y la tira, la presión de cabezal de compresor de gas determinada por el tipo y espesor de recubrimiento requeridos, la reducción de templado requerida y alargamiento de nivelación, la velocidad de procesamiento prevista y (des)aceleraciones, etc.

Para el acondicionamiento de superficies antes de la galvanización, el ajuste define la relación de flujo de aire de combustión a combustible, la concentración de oxígeno de la inyección de oxidación, el punto de rocío de la atmósfera de horno, etc. determinados por la química de material, la química requerida de baño de galvanización, la evolución de temperatura prevista, la velocidad de procesamiento prevista, etc.

Para la conformación de tira antes del recubrimiento, el ajuste define los límites de temperatura y gradientes máximos para el calentamiento y enfriamiento (rápido), la distribución de flujo de calentamiento y enfriamiento sobre el ancho de tira, la tensión de línea, la tolerancia de falta de planitud, etc. determinados por la dimensión de tira (relación de espesor a ancho), la dimensión de rollo de transporte, la propiedad mecánica requerida y su control de temperaturatiempo, la velocidad de procesamiento prevista, el espesor de recubrimiento requerido y su control, etc.

Para el templado por laminación en frío y/o nivelación por tensión, el ajuste define la reducción y/o alargamiento óptimos para una tira completa para maximizar la calidad principal, dado el conocimiento del proceso de recocido previsto, la velocidad de procesamiento prevista, la conformación en línea prevista, la dimensión de material, las propiedades mecánicas, geométricas y superficiales requeridas.

Debe anotarse que la tira laminada entrante puede ser una tira laminada en caliente, o tira laminada en frío. La tira laminada en caliente normalmente no se somete a recocido adicional, pero en casos específicos puede ser necesario. Por ejemplo, si una tira laminada en caliente va a ser recubierta por inmersión en caliente, hay una necesidad de calentar la tira antes de sumergirla para evitar que el baño de inmersión de metal se enfríe por debajo de la temperatura operativa. Esto usualmente se denomina como el proceso de calor para recubrir. No hay necesidad de calentar la tira para afectar las propiedades, tal como en recocido de recristalización y/o austenización de tira laminada en frío. Por otro lado, para los aceros laminados en caliente que contienen ciertas microestructuras tales como martensita o para aceros laminados en caliente que todavía tienen un potencial de endurecimiento por precipitación debido a elementos disueltos, un tratamiento de recocido puede ser beneficioso para templar la martensita y mejorar la ductilidad del acero, o para promover la precipitación y mejorar la resistencia del acero.

En una realización preferible la tira de acero entrante es un acero laminado en frío. Esta es la forma más común para recocerse en una CPL de acuerdo con la invención y estos aceros tienen que ser producidos contra tolerancias cada vez más estrictas y demandas cada vez mayores en cuanto al número de defectos permitidos, las propiedades mecánicas, la calidad de superficie y las dimensiones y tolerancias dimensionales.

En una operación cíclica como para una aplicación de control en tiempo real, los ajustes de proceso para la programación de producción dada se calculan automáticamente y se envían al sistema de instrumentación de automatización y/o control de la línea. La notificación de excepción se genera si se prevé una violación objetivo y se envía a la unidad de programación que genera la programación de producción.

Preferiblemente se activa automáticamente un recálculo de los ajustes de proceso cuando se cambian la programación de producción o las entradas, o cuando el proceso real se desvía más allá de las tolerancias de los últimos ajustes de proceso emitidos debido a fallas de equipo imprevistas, intervención manual en la velocidad de procesamiento, etc.

La invención también se incorpora en una automatización de proceso computarizada para una línea de procesamiento continuo, en donde la automatización de proceso se incorpora de tal manera que, durante la operación, lleva a cabo un método de acuerdo con la invención.

La invención también se incorpora en una línea de procesamiento continuo que está controlada por una automatización de proceso computarizada de acuerdo con la invención, y en una línea de procesamiento continuo en la cual, durante la operación, los FPS para un segmento de tira de acero entrante se determinan, ajustan y realizan por la automatización de proceso computarizado de CPL, de acuerdo con la invención para permitir la producción de un segmento de la tira de acero con las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas objetivo.

La utilidad de la invención se demuestra por medio de los siguientes ejemplos y figuras, no limitantes.

Las figuras 7 y 8 muestran mediciones de las propiedades mecánicas de un grado de acero galvanizado de alta resistencia producido a partir de una línea de procesamiento continuo. En gris claro se representan los resultados sin DPPC. En negro se representan los resultados para el mismo acero producido con una versión del DPPC. Las propiedades mecánicas representadas son el límite elástico (Rp) y la resistencia a tracción (Rm). Las propiedades sin DPPC muestran una amplia distribución con un grado significativo de mediciones fuera de la tolerancia (líneas verticales discontinuas). 35 % habría sido rechazado en Rp (figura 7) y 30 % en Rm (figura 8). El DPPC predijo que se harían mejoras significativas al adaptar el régimen de recocido con consideración del régimen de temperatura de bobinado realizado en el enfriamiento de mesa de desviación del molino de tiras en caliente (HSM).

Fue usada una temperatura de bobinado controlada donde el cabezal y cola de la tira laminada en caliente se bobinan a una temperatura más alta para compensar la tasa de enfriamiento más rápida en las vueltas exteriores de la bobina laminada en caliente. La figura 5 muestra la temperatura frente a la longitud normalizada para un gran número de tiras. Estas tiras laminadas en caliente y enfriadas tipo U fueron subsecuentemente decapadas y laminadas en frío. Además de eso, teniendo en cuenta la inhomogeneidad espacial en la tira realizada a partir de las etapas de proceso anterior, el DPPC propuso una temperatura de recocido más baja para el cabezal y cola de la tira laminada en frío de estas bobinas laminadas en caliente en comparación con los segmentos medios de la tira. Esto se representa esquemáticamente en la figura 6. La línea horizontal a aproximadamente 705 °C representa la práctica de la técnica anterior de una temperatura de recocido igual en toda la longitud de la tira. El horno de calentamiento rápido de la etapa de recocido en la dicha línea de procesamiento impuso subsecuentemente este régimen de temperatura sobre las tiras laminadas en frío y los resultados del producto final se dan en negro en las figuras 7 y 8. Estos valores muestran un ancho significativamente reducido de la distribución así como un desempeño mucho mejor frente a la tolerancia. La tasa de rechazo en Rp cayó al 5% y en Rm al 2%.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Método para operar una línea de procesamiento continuo de aquí en adelante denominada como CPL, comprendiendo la CPL una etapa de recocido para la producción de tira de acero laminada procesada continuamente comprendiendo el método usar un modelo de control predictivo de propiedades dinámicas asistido por ordenador de aquí en adelante denominado como DPPC que comprende un modelo de propiedad de material de aquí en adelante denominado como MPM, que predice un conjunto de ajustes de proceso preliminares de aquí en adelante denominados como PPS con los cuales se pueden obtener las propiedades mecánicas, superficiales y geométricas objetivo para un segmento de tira de acuerdo con el MPM, y un modelo de proceso dinámico, de aquí en adelante denominado como DPM, que determina si estos PPS se pueden realizar en la CPL, en donde la salida del MPM se usa como parámetros de entrada para el DPM para permitir que el DPM proporcione ajustes de proceso finales, de aquí en adelante denominados como FPS para la CPL, en donde los parámetros de entrada para el MPM comprenden:

• la programación de producción, que es la sucesión de tiras que van a ser producidas, en donde cada tira tiene su propio conjunto de propiedades tales como dimensiones de tira, la composición química, las condiciones de entrada e inhomogeneidades espacial en la tira como se crean por los procesos anteriores, las propiedades mecánicas, superficiales y geométricas objetivo

• valores objetivo para un segmento de la tira laminada entrante para las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas

• uno o más parámetros de condiciones de proceso anterior y/o propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas previstas o medidas de dicho segmento

• opcionalmente uno o más elementos de la composición química de dicho segmento de la tira de acero

• opcionalmente uno o más parámetros microestructurales de dicho segmento de la tira laminada entrante

• opcionalmente parámetros de condición de instalación

• opcionalmente parámetros de retroalimentación a partir de mediciones de propiedades en línea de la tira laminada entrante

• opcionalmente parámetros de retroalimentación a partir de mediciones de propiedades fuera de línea y en donde los parámetros de entrada para el DPM comprenden

• la salida del MPM

y uno o más de:

• parámetros de condición de instalación

• uno o más de los parámetros de entrada para el MPM

• opcionalmente retroalimentación de mediciones de proceso de CPL en línea para producir los FPS para el segmento de la tira de acero y en donde los FPS para el segmento se introducen en la automatización de proceso computarizado de la CPL, por lo que el segmento de la tira de acero se produce subsecuentemente satisfaciendo las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas objetivo.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde los FPS para el segmento se optimizan en un proceso iterativo en donde la salida del DPM se retroalimenta al MPM para la siguiente iteración hasta que la diferencia entre las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas objetivo del segmento y las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas alcanzables del segmento han alcanzado un mínimo predeterminado.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1o 2 en donde la tira laminada entrante es una tira laminada en caliente.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3 en donde la tira laminada entrante es una tira laminada en frío.

5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en donde la línea de procesamiento continuo comprende uno o más de:

• una etapa de recocido continuo

• una primera etapa de proceso de recubrimiento

• una etapa de proceso de templado por laminación en frío y/o nivelación por tensión

• una segunda etapa de proceso de recubrimiento

• una etapa de posprocesamiento

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5 en donde la primera y/o segunda etapa de recubrimiento es un proceso de recubrimiento por inmersión en caliente o un proceso de galvanoplastia.

7. Método de acuerdo con la reivindicación 5 a 6 en donde el DPPC también proporciona los FPS para la automatización de CPL del control de espesor de la capa de recubrimiento.

8. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 en donde la primera y/o segunda etapa de recubrimiento es una etapa de recubrimiento orgánico.

9. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8 en donde la primera y/o segunda etapa de recubrimiento es una etapa de recubrimiento inorgánico, tal como deposición física de vapor.

10. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en donde se realiza un recálculo de los ajustes de proceso cuando se cambian la programación de producción o los parámetros de entrada para el DPPC.

11. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en donde se realiza el recálculo de los ajustes de proceso al menos una vez cada 30 minutos.

12. Sistema de automatización de procesos computarizado para una línea de procesamiento continuo configurado para llevar a cabo un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11 durante operación.

13. Línea de procesamiento continuo que comprende el sistema de automatización de procesos computarizado de acuerdo con la reivindicación 12.

14. Línea de procesamiento continuo que comprende el sistema de automatización de procesos computarizado de la reivindicación 12 en la cual, durante operación, los FPS para un segmento de tira de acero entrante son determinados, ajustados y realizados por el sistema de automatización de procesos computarizado de acuerdo con la reivindicación 12 para permitir producción de un segmento de la tira de acero que satisface las propiedades mecánicas, superficiales y/o geométricas objetivo.