ES2938264T3 - Apparatus for automatic start-up of a continuous casting line - Google Patents
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Abstract
Un aparato para el arranque automático de una línea de colada continua, por ejemplo para la producción de tiras de aluminio o zinc, que incluye un recipiente que está conectado a una punta por medio de una compuerta, la punta alimenta una carcasa de colada; el aparato se caracteriza porque incluye un dispositivo láser que mide el nivel del metal dentro del recipiente, un dispositivo de control de nivel, que ajusta la introducción de metal líquido en el recipiente, un actuador de puerta para controlar la puerta para proporcionar una barrera entre el recipiente y la punta, un transductor para la temperatura del metal dentro del recipiente, y un PLC que recibe datos del transductor de temperatura y del dispositivo láser para controlar el dispositivo de control de nivel y el actuador de la puerta, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)An apparatus for the automatic start of a continuous casting line, for example for the production of aluminum or zinc strips, including a container that is connected to a tip by means of a gate, the tip feeding a casting casing; The apparatus is characterized in that it includes a laser device that measures the level of the metal inside the container, a level control device, which adjusts the introduction of liquid metal into the container, a door actuator to control the door to provide a barrier between the container and the tip, a transducer for the temperature of the metal inside the container, and a PLC that receives data from the temperature transducer and the laser device to control the level control device and the gate actuator, (Automatic translation with Google Translate, no legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Aparato para el arranque en marcha automática de una línea de fundición continuaApparatus for automatic start-up of a continuous casting line
La presente invención se refiere a un aparato para el arranque automático de una línea de fundición continua, en particular para la producción de tiras de aluminio o zinc.The present invention relates to an apparatus for the automatic start-up of a continuous casting line, in particular for the production of aluminum or zinc strips.
Más concretamente, la invención se refiere a un sistema instalado en una fundidora para controlar el flujo de metal con el que se alimenta la punta de la fundidora.More specifically, the invention relates to a system installed in a foundry to control the flow of metal that is fed to the tip of the foundry.
Convencionalmente, el arranque de una máquina de fundición continua es una operación completamente manual efectuada por el operario, la persona a cargo de la línea de fundición, hasta alcanzar las condiciones de producción estándar, que incluyen:Conventionally, starting a continuous casting machine is a completely manual operation performed by the operator, the person in charge of the casting line, until standard production conditions are reached, including:
1) nivel de metal;1) metal level;
2) espesor de la tira;2) thickness of the strip;
3) velocidad de línea;3) line speed;
4) lubricación de rodillos;4) lubrication of rollers;
5) temperatura del agua de enfriamiento del rodillo de fundición.5) temperature of the cooling water of the casting roll.
El arranque de la fundición continua (fundidora), así como el control del nivel de metal, es un paso crítico en el funcionamiento del sistema.Startup of the continuous casting (foundry), as well as metal level control, is a critical step in the operation of the system.
De hecho el arranque es en realidad una operación muy delicada que determina la calidad final del producto.In fact, starting is actually a very delicate operation that determines the final quality of the product.
Toda la operación está encomendada a la gestión de la línea por parte del operario, quien, dependiendo de su experiencia, podrá realizar la operación más o menos adecuadamente.The entire operation is entrusted to the management of the line by the operator, who, depending on his experience, will be able to carry out the operation more or less adequately.
La duración de un arranque es de alrededor de 15-20 minutos y las operaciones a realizar son numerosas y deben realizarse de manera oportuna y secuencial, considerando la duración del evento, que es limitada.The duration of a startup is around 15-20 minutes and the operations to be carried out are numerous and must be carried out in a timely and sequential manner, considering the duration of the event, which is limited.
El arranque de una fundición continua para aluminio o zinc consiste en hacer fluir el metal líquido por medio de canales de fundición, pasando a través de un recipiente denominado caja de entrada, la cual tiene una barrera en el extremo para impedir el acceso de metal líquido al interior de la punta mientras se espera que se alcance la temperatura requerida del metal (para el aluminio aproximadamente 735°C y 470°C para el zinc), el metal se transporta a los recipientes de recolección (cucharones).The starting of a continuous casting for aluminum or zinc consists of making the liquid metal flow through casting channels, passing through a container called the headbox, which has a barrier at the end to prevent the access of liquid metal. inside the tip while waiting for the required metal temperature to be reached (approximately 735°C for aluminum and 470°C for zinc), the metal is conveyed to collection vessels (scoops).
Una vez alcanzada la temperatura requerida, el operario regula el flujo de metal por medio del control de nivel (actuador), utilizando los controles manuales de cierre/apertura que están presentes en el puesto de control.Once the required temperature is reached, the operator regulates the flow of metal by means of the level control (actuator), using the manual closing/opening controls that are present in the control post.
En este punto, el operario verifica visualmente que el nivel de metal que está presente en la caja de entrada alcanza el nivel requerido.At this point, the operator visually verifies that the level of metal that is present in the headbox reaches the required level.
Una vez alcanzada la altura de nivel, el operario se dispone a retirar la barrera manual (placa monolítica) dispuesta en el extremo de la caja de entrada, haciendo converger el metal líquido hacia la entrada de la punta; en esta operación, que dura aproximadamente 20-30 segundos, el operario debe prestar la máxima atención a la correcta dosificación de la cantidad de metal, luego debe regular el flujo de manera constante y precisa, asistido por los comandos de los operarios que esperan la tira sólida a la salida de la fundidora (en la parte delantera de los cilindros), hasta que la punta esté completamente llena.Once the level height is reached, the operator prepares to remove the manual barrier (monolithic plate) arranged at the end of the inlet box, making the liquid metal converge towards the entrance of the tip; In this operation, which lasts approximately 20-30 seconds, the operator must pay maximum attention to the correct dosage of the amount of metal, then he must regulate the flow in a constant and precise manner, assisted by the commands of the operators who are waiting for the solid strip at the outlet of the foundry (at the front of the cylinders), until the tip is completely filled.
Una vez que los compañeros aguas arriba de la línea, que están esperando la solidificación de la tira, han dado el visto bueno, el operario que está realizando la operación de arranque debe ajustar el nivel mediante un regulador de flujo (actuador) mediante los controles manuales (botón abrir/cerrar).Once the colleagues upstream of the line, who are waiting for the solidification of the strip, have given the go-ahead, the operator who is carrying out the start-up operation must adjust the level by means of a flow regulator (actuator) using the controls manuals (open/close button).
Durante el paso de ajuste, el operario controla el nivel detectado por el láser que está presente sobre la caja de entrada.During the adjustment step, the operator controls the level detected by the laser that is present on the input box.
Una vez estabilizado el nivel, el operario activa el control automático de ajuste de nivel de metal pulsando el botón de "nivel automático".Once the level has stabilized, the operator activates the automatic metal level adjustment control by pressing the "auto level" button.
Esta función prevé que el regulador de flujo (actuador) entre en simbiosis con el láser, dando lugar a un ajuste automático, utilizando este último como retroalimentación para el cierre del lazo de ajuste del PID.This function foresees that the flow regulator (actuator) enters into symbiosis with the laser, giving rise to an automatic adjustment, using the latter as feedback to close the PID adjustment loop.
Durante la fundición es necesario completar el resto de las operaciones, que son:During casting it is necessary to complete the rest of the operations, which are:
- encendido del sistema de pulverización (grafito); - ignition of the spray system (graphite);
- encendido de la bomba de agua de enfriamiento del cilindro.- ignition of the cylinder cooling water pump.
Estas dos operaciones son controladas manualmente por el operario.These two operations are manually controlled by the operator.
El sistema de pulverización es fundamental para evitar la adherencia de la tira de aluminio en los cilindros de fundición; el grafito desempeña la función de agente antiadherente y también es fundamental en los primeros minutos de fundición; una cantidad excesiva o insuficiente comprometería la continuación de la fundición.The spraying system is fundamental to avoid the adherence of the aluminum strip in the cast cylinders; the graphite performs the function of a non-stick agent and is also essential in the first minutes of casting; an excessive or insufficient amount would jeopardize the continuation of the casting.
El encendido de la bomba de agua evita un sobrecalentamiento de la camisa del rodillo de acero, normalmente el agua debe activarse después de alcanzar la temperatura superficial de la camisa, no antes de 200°C para evitar choques térmicos al acero, por lo que el operario debe realizar un control manual, después de verificar la temperatura de la camisa, puede proceder con el enjuague del agua de enfriamiento.The ignition of the water pump prevents overheating of the steel roller jacket, normally the water must be activated after reaching the surface temperature of the jacket, not before 200°C to avoid thermal shocks to the steel, so the The operator must carry out a manual control, after verifying the temperature of the jacket, he can proceed with the rinsing of the cooling water.
El documento CN101612651 divulga un dispositivo de caja frontal, para la fundición en rollo de una aleación de magnesio, que tiene un control automático del nivel de líquido y capaz de monitorear la tasa de flujo del líquido de magnesio mediante un detector láser de nivel de líquido, de tal modo que el líquido de magnesio que cumple los requisitos del proceso se envía al final a la boquilla de fundición, y se cumplen los requisitos del proceso en la fundición por rodillo de magnesio. El documento CN101612651 no prevé un arranque automático de la línea.Document CN101612651 discloses a front box device, for coil casting of a magnesium alloy, which has an automatic control of the liquid level and capable of monitoring the flow rate of the magnesium liquid by means of a laser liquid level detector. , so that the magnesium liquid that meets the process requirements is sent to the casting nozzle at the end, and the process requirements in magnesium roll casting are met. Document CN101612651 does not provide for an automatic start of the line.
El documento GB2524962 divulga un método y un aparato para llevar a cabo la fundición en tiras, en donde el aparato de fundición continua es un aparato de fundición de doble rodillo que tiene un sistema de ajuste de forma que comprende un dique para determinar la forma de la sección transversal del metal fundido alimentado a un medio de enfriamiento opuesto. El dique es un dique de campo electromagnético de AC proporcionado por un electroimán. El objetivo de la presente invención es mejorar la técnica anterior.GB2524962 discloses a method and apparatus for carrying out strip casting, wherein the continuous casting apparatus is a twin roll casting apparatus having a form adjustment system comprising a dam for determining the shape of the strip. the cross section of molten metal fed to an opposing cooling medium. The dam is an AC electromagnetic field dam provided by an electromagnet. The aim of the present invention is to improve the prior art.
Dentro del alcance de este objetivo, un objeto de la invención es proporcionar un aparato que, en una línea de fundición continua, o fundición, permita realizar los ajustes automáticos apropiados en relación con las condiciones de trabajo requeridas para poner en marcha la línea automáticamente.Within the scope of this objective, an object of the invention is to provide an apparatus that, in a continuous casting line, or foundry, allows to make the appropriate automatic adjustments in relation to the working conditions required to start the line automatically.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato fiable y seguro.Another object of the present invention is to provide a reliable and safe apparatus.
Este objetivo y estos objetos y otros que se harán más evidentes a continuación se logran mediante un aparato para el arranque automático de una línea de fundición continua, como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas. Otras características y ventajas se harán más evidentes a partir de la descripción de realizaciones preferidas, pero no exclusivas de la invención, ilustradas a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en donde:This aim and these objects and others that will become more apparent below are achieved by an apparatus for automatic starting of a continuous casting line, as claimed in the appended claims. Other features and advantages will become more apparent from the description of preferred, but not exclusive, embodiments of the invention, illustrated by way of non-limiting example in the attached drawings, where:
La Figura 1 es una vista lateral del aparato para el arranque automático de una línea de fundición continua, de acuerdo con la presente invención;Figure 1 is a side view of the apparatus for automatic starting of a continuous casting line, according to the present invention;
La Figura 2 es una vista lateral de una línea de fundición continua, para la producción de tiras de aluminio o zinc, provista con el aparato de arranque automático de acuerdo con la presente invención.Figure 2 is a side view of a continuous casting line, for the production of aluminum or zinc strips, provided with the automatic starting apparatus according to the present invention.
Con referencia a las figuras citadas, el aparato de arranque automático de acuerdo con la invención, designado globalmente por el número de referencia 1, se inserta en una línea de fundición continua para la producción de tiras de aluminio o zinc, conocida como fundición, que se muestra esquemáticamente en la Figura 2.With reference to the cited figures, the automatic starting apparatus according to the invention, designated globally by the reference number 1, is inserted in a continuous casting line for the production of aluminum or zinc strips, known as foundry, which It is shown schematically in Figure 2.
El aparato 1 de acuerdo con la presente invención se instala en la fundidora para controlar el flujo de metal con el que se alimenta la boquilla o punta 2.The apparatus 1 according to the present invention is installed in the foundry to control the flow of metal with which the nozzle or tip 2 is fed.
La punta 2 distribuye el metal fundido en una carcasa de fundición que está constituida por dos rodillos 3 y 4 de fundición, los cuales son enfriados por agua por medio de un sistema 5 de pulverización, donde el metal fundido es enfriado y solidificado para formar una tira 6.The tip 2 distributes the molten metal in a cast casing which is constituted by two cast rolls 3 and 4, which are cooled by water by means of a spray system 5, where the molten metal is cooled and solidified to form a roll 6.
El metal fundido fluye por un canal 8, hasta llegar a un recipiente 9, denominado caja de entrada, que llega hasta la punta 2.The molten metal flows through a channel 8, until it reaches a container 9, called the headbox, which reaches the tip 2.
La tira 6 luego pasa a través de una serie de aparatos que incluyen cizallas 10 y un carrete 11 de bobinado.The strip 6 then passes through a series of apparatus including shears 10 and a winding reel 11.
De acuerdo con la presente invención, el aparato incluye un dispositivo 12 láser para controlar el nivel del metal dentro del recipiente 9, un dispositivo 7 de control de nivel, que ajusta la introducción del metal líquido en el recipiente 9 y un actuador 13 de puerta para el control de la puerta para proporcionar una barrera entre el recipiente y la boca de la punta.According to the present invention, the apparatus includes a laser device 12 for controlling the level of the metal inside the container 9, a level control device 7, which adjusts the introduction of the liquid metal into the container 9 and a door actuator 13 for gate control to provide a barrier between the container and the mouth of the tip.
El aparato también tiene un transductor de temperatura, constituido por un termopar 14, para el control de la temperatura del metal en el recipiente 9, y una unidad de gestión PLC con un panel de operario correspondiente. The apparatus also has a temperature transducer, constituted by a thermocouple 14, for controlling the temperature of the metal in the container 9, and a PLC management unit with a corresponding operator panel.
El funcionamiento del aparato de control automático de acuerdo con la presente invención es como sigue.The operation of the automatic control apparatus according to the present invention is as follows.
Inicialmente, se hace fluir el metal fundido en el recipiente 9, cuyo extremo está bloqueado por la barrera refractaria, es decir, la puerta, que no es visible en las figuras, conectada al sistema motorizado constituido por el actuador 13 de puerta, hasta alcanzar los parámetros requeridos.Initially, the molten metal is made to flow into the container 9, the end of which is blocked by the refractory barrier, that is, the door, which is not visible in the figures, connected to the motorized system constituted by the door actuator 13, until it reaches the required parameters.
Una vez alcanzada la temperatura de arranque, medida por medio del termopar 14, el sistema de control electrónico envía un comando al dispositivo 7 de control de nivel, el cual alcanza una posición de cierre establecida, a la espera de alcanzar el nivel preestablecido, a través del canal de desagüe, que se calibra en función del espesor de la tira, de los anchos y de las aleaciones.Once the starting temperature has been reached, measured by means of the thermocouple 14, the electronic control system sends a command to the level control device 7, which reaches a set closing position, waiting to reach the preset level, to through the drainage channel, which is calibrated according to the thickness of the strip, the widths and the alloys.
El nivel del metal, previamente establecido por un punto de ajuste, se confirma además mediante una lectura realizada por el dispositivo 12 láser, que acciona el actuador 13 de la puerta para que la barrera refractaria motorizada se abra gradual y progresivamente, de acuerdo con un perfil de posicionamiento almacenado previamente en una fórmula de trabajo.The level of the metal, previously established by a set point, is further confirmed by a reading made by the laser device 12, which actuates the door actuator 13 so that the motorized refractory barrier opens gradually and progressively, according to a positioning profile previously stored in a work formula.
Una vez completado el llenado de la punta 2, se ajusta el nivel del metal en el recipiente 9 mediante un sistema automático, con el fin de asegurar un correcto y continuo flujo de metal hacia los rodillos 3 y 4, de fundición, con el fin de evitar una deficiente difusión del metal dentro de la punta 2, evitando la llamada congelación.Once the filling of the tip 2 is completed, the level of the metal in the container 9 is adjusted by an automatic system, in order to ensure a correct and continuous flow of metal towards the casting rollers 3 and 4, in order to to avoid a deficient diffusion of the metal inside the tip 2, avoiding the so-called freezing.
Durante todo el paso de arranque, el dispositivo 7 de control de nivel, en comunicación con el dispositivo 12 láser, mantiene el punto de ajuste ingresado previamente, es decir, el nivel óptimo de fundición.Throughout the start-up step, the level control device 7, in communication with the laser device 12, maintains the previously entered set point, ie the optimum casting level.
Una vez formada la tira de fundición, el sistema de control automático ajusta otros tres parámetros fundamentales: la velocidad de los rodillos 3 y 4, el agua de refrigeración dispensada por el sistema 5 de pulverización y el agente antiadherente en los cilindros.Once the cast strip is formed, the automatic control system adjusts three other fundamental parameters: the speed of the rolls 3 and 4, the cooling water dispensed by the spray system 5 and the anti-stick agent in the cylinders.
En la práctica se ha comprobado que la invención ha logrado el objetivo y los objetos previstos, proporcionando un aparato para el arranque automático de una línea de fundición continua que permite obtener unas ventajas importantes con respecto a los sistemas tradicionales.In practice, it has been verified that the invention has achieved the intended objective and objects, providing an apparatus for the automatic start-up of a continuous casting line that allows obtaining significant advantages with respect to traditional systems.
El presente aparato asegura un aumento en los arranques realizados exitosamente y una disminución en el desperdicio de consumibles (punta, dique extremo, fibra).This apparatus ensures an increase in successful starts and a decrease in the waste of consumables (tip, extreme dam, fiber).
El aparato de acuerdo con la presente invención ofrece además un aumento de la productividad debido al mayor porcentaje de arranques en marcha completadas con éxito. The apparatus according to the present invention further offers an increase in productivity due to the higher percentage of successfully completed start-ups.
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