ES3045333T3 - Method to determine the crater end location of a cast metal product - Google Patents

Abstract

Un método para determinar la ubicación del extremo del cráter de un producto metálico fundido durante su colada, siendo dicho extremo el punto donde el producto metálico fundido se solidifica completamente. La invención también se refiere a un método de colada continua y a una máquina de colada continua. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Procedimiento para determinar la posición final del cráter de un producto de metal colado

[0003] La invención se refiere a un procedimiento para determinar la posición final del cráter de un producto de metal colado, a un procedimiento de colada de un producto de metal y a un aparato para colar de forma continua.

[0004] Una máquina 11 de colada continua, o aparato para colar de forma continua, como se ilustra en la figura 1, comprende una artesa 12 para recibir metal fundido desde una cuchara, un molde 13 para recibir un flujo del metal desde la artesa y formar el metal en un producto 1 fundido, tal como una barra, y una pluralidad de rodillos 14 para transportar y/o formar el producto de metal a medida que se solidifica. La barra 1 tiene un núcleo fundido a medida que abandona el molde y este núcleo se solidifica a medida que la barra es transportada por los rodillos a lo largo de una trayectoria de desplazamiento hasta un extremo 15 de salida, donde la barra se corta o se procesa de otro modo. El momento en que la barra está completamente solidificada se denomina final 16 del cráter o final de la capa sólida.

[0005] Conocer la posición del final del cráter es fundamental para el correcto funcionamiento de la instalación de colada. De hecho, si la barra no se solidifica completamente cuando sale de la instalación, puede provocar la parada de la instalación de colada debido a un abultamiento importante del producto. Además, dado que esta posición final del cráter depende principalmente de los parámetros del proceso de colada y, en particular, de la velocidad de colada, al conocer la posición final del cráter es posible monitorizar con exactitud la velocidad de colada y, por lo tanto, aumentar la productividad. Esto también es importante para aplicar el llamado procedimiento de reducción blanda dinámica que consiste en aplicar una presión definida sobre la hebra dependiendo de su estado de solidificación para reducir la segregación central y la porosidad de la barra de colada.

[0006] El documento US 2018 0161831 A1 describe un procedimiento de monitorización donde un par de sensores de carga están ubicados en o dentro de una carcasa de uno de los dos cojinetes que sostienen cada uno de los rodillos para calcular una diferencia entre la carga de los rodillos adyacentes. Una vez que esta diferencia está por debajo de un valor umbral, se alcanza el final del cráter. Este procedimiento implica introducir los sensores solo cuando hay un cambio de los rodillos y si un sensor está fuera de servicio, es necesario detener la instalación y eliminar un segmento completo para reemplazar el rodillo y el sensor en cuestión.

[0007] El documento JP2013123739A describe un procedimiento donde se coloca un sensor de desplazamiento en el lado de entrada y salida de al menos un segmento superior que sostiene los rodillos y mide el desplazamiento de dicho segmento cuando la hebra se desplaza por debajo. Cuando el desplazamiento medido es superior o igual a 0,1 mm, la hebra se considera completamente solidificada. Este procedimiento no es exacto, un desplazamiento de 0,1 mm es difícil de detectar y se ve fácilmente afectado por los defectos en el producto, en particular los defectos de planicidad.

[0008] El documento JP 09225611 A describe un procedimiento donde el final del cráter se detecta pegando una galga extensométrica en el extremo inferior de un calzo de rodillo. Este procedimiento implica introducir los sensores solo cuando hay un cambio de los rodillos y si un sensor está fuera de servicio, es necesario detener la instalación y eliminar un segmento completo para reemplazar el rodillo y el sensor en cuestión.

[0009] Los documentos JP5835574, JP2006289378 y JPS5466333 describen otros procedimientos para determinar el final de solidificación del cráter, usando mediciones de distancia o deformación en los equipos de rodillos guía.

[0010] Por lo tanto, existe la necesidad de un procedimiento para determinar la posición final del cráter de un producto de metal colado que sea exacto y que se pueda implementar fácilmente en el montante sin requerir un alto nivel de mantenimiento.

[0011] Este problema se resuelve mediante un procedimiento para determinar la posición final del cráter de un producto de metal colado durante su colada, siendo dicha posición final del cráter la posición donde el producto de metal colado se solidifica completamente, comprendiendo dicho procedimiento la etapa de:

[0012] a. Colar metal fundido en una máquina de colada continua comprendiendo varios bastidores de segmentos superior e inferior, que tienen rodillos, que están ubicados respectivamente por encima y por debajo del producto de metal colado,

[0013] b. Estimar la ubicación Pest dentro de la máquina de colada continua donde el producto de metal se solidifica completamente,

[0014] c. Medir al menos medir el doblado del bastidor de segmento superior más cercano de la ubicación estimada Pest, realizándose dicha medición al menos en los dos extremos de dicho bastidor de segmento superior más cercano, d. Calcular la posición Pmes del final del cráter basándose en dicho doblado medido.

[0015] El procedimiento según la invención puede comprender también la siguiente característica opcional:

[0016] - la estimación de la ubicación Pest dentro de la máquina de colada continua donde el producto de metal se solidifica completamente se realiza con un modelo.

[0017] La invención también se refiere a un procedimiento de colada de un producto de metal a una velocidad de colada S, monitorizándose dicha velocidad de colada S según la posición final del cráter según lo determinado por un procedimiento como se ha descrito previamente. La monitorización de la velocidad de colada S se puede realizar para minimizar la distancia entre la posición final del cráter y el extremo de salida de la máquina de colada continua. La colada del producto de metal puede comprender la aplicación de una reducción blanda dinámica al producto de metal y la velocidad de colada se monitoriza de modo que dicha reducción blanda dinámica se aplique al producto de metal antes de que se alcance la posición del final del cráter.

[0018] La invención también se refiere a un aparato para colar de forma continua para colar un producto de metal, comprendiendo dicho aparato para colar de forma continua:

[0019] - varios bastidores de segmentos superiores e inferiores, que tienen rodillos, que se encuentran respectivamente por encima y por debajo del producto de metal colado,

[0020] - al menos dos medios de medición de doblado, ubicados en al menos un bastidor de segmento superior, colocados respectivamente en cada uno de sus extremos y capaces de emitir una señal de medición de doblado,

[0021] - un procesador capaz de recibir dicha señal de medición de doblado y de calcular la posición Pmes del final del cráter basándose en dicha señal de doblado medida, siendo dicha posición final del cráter la posición donde el producto de metal colado se solidifica completamente.

[0022] El aparato para colar de forma continua según la invención puede comprender también la siguiente característica opcional:

[0023] - el medio de medición de doblado es un sensor de galga.

[0024] Otras características y ventajas de la invención aparecerán con la lectura de la descripción siguiente.

[0025] Con el fin de ilustrar la invención, se han realizado ensayos y se describirán a modo de ejemplos no limitativos, especialmente en referencia a las figuras que representan:

[0026] - la Figura 1 ilustra una máquina de colada o aparato para colar

[0027] - la Figura 2 ilustra un segmento de un aparato para colar

[0028] - la Figura 3 es un conjunto de tres curvas que representan la velocidad de colada y la medición de doblado realizada por dos medios de medición de doblado

[0029] - la Figura 4 ilustra los resultados que pueden obtenerse mediante el uso de un procedimiento según la invención [0014] La Figura 2 describe un segmento 5 de un aparato para colar de forma continua para colar un producto 1 de metal. El producto 1 de metal va entre un bastidor de segmento superior 2A y un bastidor de segmento inferior 2B, teniendo cada bastidor 2A, 2B de segmento rodillos 3. Cada rodillo 3 está conectado a los bastidores 2A, 2B de segmento a través de un amortiguador 4 de rodillo y un cojinete 6 que hace la unión entre el amortiguador 4 de rodillo y el rodillo 3. Los bastidores 2A, 2B de segmento superior e inferior están conectados entre sí mediante vigas 7. En un procedimiento según la invención para cada colada de nuevo producto, por ejemplo, para cada nuevo grado de acero y/o cada vez que se cambia la velocidad de colada, se estima la posición Pest del final del cráter, es decir, el punto donde el producto fundido se solidifica completamente. Esta estimación se puede realizar, por ejemplo, usando Abaqus, modelos estadísticos o físicos. A continuación, se mide el doblado del bastidor 2A del segmento superior más cercano de esta ubicación estimada. Esta medición puede realizarse mediante una galga extensométrica, un extensómetro o cualquier otro medio 8 de medición de doblado apropiado. El medio 8 de medición de doblado puede colocarse en la superficie externa del bastidor 2A del segmento superior como se ilustra en la figura 1. Puede estar pegado o soldado al bastidor del segmento. En una realización preferida, la medición de doblado se realiza a la entrada y a la salida del bastidor 2A del segmento, siendo la entrada el lado donde la hebra va primero entre los rodillos y siendo la salida el lado opuesto donde la hebra sale del segmento. Cuando la posición estimada del final del cráter está entre dos segmentos, la medición de doblado se realiza en ambos segmentos. Cuando el intervalo del producto fundido o la variación de la velocidad de colada es amplia, los medios de medición se instalan en varios bastidores de segmento superior para poder medir el doblado en todas las configuraciones sin necesidad de añadir o desplazar la media de medición para cada nueva campaña de colada. El principio de esta medición se basa en el hecho de que cuando el estado del producto cambia, de un estado blando a uno sólido, la carga aplicada por el producto de metal en los rodillos del segmento cambia debido a la reducción o al incremento de la presión ferrostática. Esto explica por qué los procedimientos de la técnica anterior se centraron en las mediciones a nivel de rodillo, pero los autores de la invención descubren que esta variación de carga se transmite al bastidor de segmento y en una proporción suficiente para ser medida por un sensor apropiado. A modo de ilustración, un bastidor de segmento está hecho de un volumen de 1 m3 de arrabio.

[0030] Una vez que se mide el doblado, es posible calcular la posición Pmes del final del cráter basándose en dicho doblado. Cuando solo se realiza una medición de doblado, la señal medida se puede comparar con un valor predefinido de doblado en un estado blando, si el doblado medido está por debajo de dicho valor, significa que la carga aplicada al bastidor de segmento es menor de lo previsto en un estado blando y de modo que el producto de metal ya está solidificado. Por lo tanto, el final del cráter está ubicado antes de la posición del medio de medición de doblado. Si el doblado medido es superior o igual al valor predefinido, significa que el final del cráter está ubicado después de dicha media de medición. Dependiendo de la diferencia entre el valor de doblado medido y el valor predefinido, es posible calcular la distancia entre la posición del sensor y la posición final del cráter.

[0032] Cuando se usan varios medios de medición de doblado, es posible comparar el doblado medido por cada uno, ubicándose el final del cráter entre las dos posiciones de los sensores de medición que tienen las mayores variaciones de doblado en sus respectivas señales. Esto se ilustra en la figura 2. En este ejemplo, las señales de dos medios de medición de doblado que son extensómetros se representan según la velocidad de colada. Estos dos extensómetros se instalaron en un bastidor de segmento superior, respectivamente en la entrada y en la salida de dicho segmento. Al observar la señal en el bastidor de puntos, para la velocidad de colada dada, el extensómetro 1 "ve" un producto blando, el doblado es alto, mientras que el extensómetro 2 "ve" un producto sólido, el doblado es bajo. La posición final del cráter se encuentra, en consecuencia, entre las posiciones de esos dos medios de medición de doblado.

[0034] Al multiplicar las variaciones de velocidad de colada y el cálculo de la posición final del cráter con un procedimiento según la invención, es posible determinar con exactitud para un grado dado y un espesor dado de la barra solidificado cuál es la velocidad de colada máxima permitida para tener el final del cráter y, por lo tanto, la solidificación completa de la barra dentro de la máquina de colada. Esto se ilustra en la figura 3.

[0036] La Figura 3 representa la posición final del cráter determinada con un procedimiento según la invención según la velocidad de colada. En la práctica, el procedimiento según la invención se realizó varias veces para una velocidad de colada dada y luego se incrementó dicha velocidad de colada, se determinó la posición final del cráter, y así sucesivamente hasta que la posición final del cráter casi alcanzó el extremo de salida de la máquina de colada para evitar cualquier daño. La línea de puntos es la longitud máxima del aparato para cola, es decir, el extremo 15 de salida, y siendo la longitud cero la salida de la artesa. Como se puede observar en el gráfico, para este producto de metal dado, la velocidad máxima permitida para tener el final del cráter dentro del aparato para colar es de 1,60 m/s. Conocer esta velocidad máxima permite incrementar la productividad del aparato para colar.

[0038] Usando un procedimiento según la invención, es posible detectar de forma exacta y robusta la posición final del cráter. De hecho, la medición se realiza en el bastidor de segmento superior, los medios de medición se colocan en dichos bastidores y pueden realizar la medición siempre que funcionen y no hay necesidad de esperar a que un aparato para colar se detenga y reemplace la pieza para reemplazar un sensor defectuoso.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para determinar la posición final del cráter de un producto de metal colado durante su colada, siendo dicha posición final del cráter la posición donde el producto de metal colado se solidifica completamente, comprendiendo dicho procedimiento la etapa de:

a. Colar metal fundido en una máquina de colada continua comprendiendo varios bastidores de segmentos superior e inferior, que tienen rodillos, que están ubicados respectivamente por encima y por debajo del producto de metal colado,

b. Estimar la ubicación Pest dentro de la máquina de colada continua donde el producto de metal se solidifica completamente,

c. Medir al menos medir el doblado del bastidor de segmento superior más cercano de la ubicación estimada Pest, realizándose dicha medición al menos en los dos extremos de dicho bastidor de segmento superior más cercano, d. Calcular la posición Pmed del final del cráter basándose en dicho doblado medido.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde la estimación de la ubicación Pest dentro de la máquina de colada continua donde el producto de metal se solidifica completamente se realiza con un modelo.

3. Un procedimiento de colada de un producto de metal a una velocidad de colada S, monitorizándose dicha velocidad de colada S según la posición final del cráter según lo determinado por un procedimiento según las reivindicaciones 1 a 2.

4. Un procedimiento de colada de un producto de metal según la reivindicación 3, donde la velocidad de colada S se monitoriza para minimizar la distancia entre la posición final del cráter y el extremo de salida de la máquina de colada continua.

5. Un procedimiento de colada de un producto de metal según la reivindicación 3, donde se aplica una reducción blanda dinámica al producto de metal y se monitoriza la velocidad de colada de modo que dicha reducción blanda dinámica se aplique al producto de metal antes de que se alcance la posición del final del cráter.

6. Un aparato para colar de forma continua para colar un producto (1) de metal, comprendiendo dicho aparato para colar de forma continua:

- varios bastidores de segmentos superiores (2A) e inferiores (2B), que tienen rodillos (3), que están ubicados respectivamente por encima y por debajo del producto (1) de metal colado

- al menos dos medios (8) de medición de doblado, ubicados en al menos un bastidor (2A) de segmento superior, colocados respectivamente en cada uno de sus extremos y capaces de emitir una señal de medición de doblado, - un procesador capaz de recibir dicha señal de medición de doblado y de calcular la posición Pmes del final del cráter basándose en dicha señal de doblado medida, siendo dicha posición final del cráter la posición donde el producto de metal colado se solidifica completamente.

7. Un aparato para colar de forma continua según la reivindicación 6, donde el medio de medición de doblado es un sensor de galga.