ES2558159T3 - Control de un tratamiento de decapado - Google Patents

Abstract

Procedimiento de detección de una capa de óxido sobre una banda metálica en movimiento en una instalación de fabricación en modo continuo, en el que se observa la banda en movimiento con la ayuda de un sistema de detección sin contacto basado en la medición de la radiación térmica emitida por dicha banda, caracterizado por que se observa la banda en un sitio en el que su temperatura es relativamente homogénea y por que se mide la temperatura aparente de la banda en una pluralidad de zonas, siendo dicha medición efectuada omitiendo aplicar una corrección de la emisividad, y por que se identifica una zona recubierta de óxido (3) por un valor de temperatura aparente sustancialmente superior a la de una u otras zonas desprovistas de óxido (2).

Description

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DESCRIPCION

Control de un tratamiento de decapado Objeto de la invencion

La produccion de bandas de acero comprende una serie de etapas sucesivas:

- una vez elaborado, el acero lfquido se vierte, generalmente de manera continua en forma de losas de algunos centimetres de grosor;

- se lamina a alta temperatura para beneficiarse de una gran ductilidad en este campo; se crea asf una banda de metal generalmente de algunos milfmetros de grosor que se enrolla y se enfna hasta la temperatura ambiente;

- el decapado quita la capa de oxido y la banda de acero es o bien cortada en chapa para ser utilizada, o bien laminada en frre hasta grosores que disminuyen hasta 0,1 mm para las aplicaciones mas finas en el campo del embalaje.

La etapa de decapado antes citada es el objeto de la presente invencion. Se refiere mas particularmente a los aceros denominados "al carbono", asf como a los aceros mas altamente aleados, como los aceros inoxidables ricos en cromo y rnquel ente otros, o como los aceros de alto contenido en silicio destinados a las aplicaciones en la industria electrica.

Otro objeto de la presente invencion es poder detectar la presencia de oxido residual sobre la banda en el laminador en caliente, despues del descascarillamiento.

Finalmente, otro campo de aplicacion de la invencion es la deteccion de oxidos sobre los cilindros del laminador. Tecnica anterior y posicion del problema

Se sabe que se crea una capa de oxido durante el laminado en caliente de bandas de acero, teniendo esto lugar a temperaturas que van tipicamente de 900°C a 1200°C. El laminado en caliente se efectua generalmente a aire ambiente, y produce asf una oxidacion muy fuerte de la superficie metalica. La capa de oxido creada comprende evidentemente un oxido de hierro, pero tambien unos oxidos de los elementos de aleacion, tales como Mn, Cr, Al, Si, etc.

Al final del laminado en caliente, la banda de acero se enfria por proyeccion de agua hasta temperaturas que van de 500°C a 750°C, despues de lo cual se enrolla.

Las bobinas macizas (de 10 a 20 toneladas tipicamente) necesitaran varios dfas para enfriarse y durante este tiempo el oxido que se encuentra a la superficie continuara evolucionando. Esta evolucion se marca en dos aspectos:

- naturaleza del oxido existen diferentes oxidos de hierro, esencialmente la wustita FeO, la magnetita Fe3O4 y la hematita Fe2O3. Los diferentes oxidos de hierro tienen unos campos de temperatura de estabilidad termica que le son propios. Durante el enfriamiento de las bobinas, el oxido de hierro se transforma generalmente en una mezcla de oxidos. La composicion y la estructura de esta mezcla dependen de la composicion qmmica del acero, de las condiciones de laminado en caliente, de la temperatura del bobinado, de la masa de la bobina y de la velocidad de enfriamiento. En efecto, es posible, entre otras cosas, influenciar la composicion de la mezcla de oxidos enfriando las bobinas de manera energica;

- grosor de la capa de oxido: las bobinas son enrolladas en espiras apretadas pero no constituyen por ello unas areas estancas. Durante el enfriamiento, el aire penetra entre las espiras y el oxfgeno puede tambien acentuar la oxidacion. Dado que las espiras siguen estando bastante apretadas, la penetracion del aire es principalmente marcada en los extremos de la bobina: cantos laterales, espiras exteriores y espiras interiores. En todas estas zonas, se observa una oxidacion mas fuerte.

En conclusion, la capa de oxido presente en la superficie de las bandas, cuando las bobinas se han enfriado, es altamente variable:

- la composicion de la capa de oxido, es decir en oxidos de hiero y otros elementos, depende de la composicion qmmica del acero y de las condiciones de laminado en caliente;

- la naturaleza de los oxidos de hierro que son mayoritarios depende de las condiciones del laminado, pero tambien de la temperatura del bobinado y de las condiciones de enfriamiento;

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- ademas, la distribucion de las propiedades de los oxidos es muy heterogenea: los contornos de la banda (que tiene tipicamente una anchura de 1~2 m y una longitud de varios centenares de metros) se oxidan en mayor medida;

- el grosor de la capa de oxido es tfpicamente de 3 a 10 |im.

El decapado

El decapado es un producto qmmico que permite eliminar unas capas de oxido de la superficie de metales. Se obtiene asf una superficie mas limpia, de aspecto mas atrayente y capaz de sufrir unos tratamientos ulteriores. En particular, durante un laminado a temperatura ambiente, el oxido que se quedana en la banda tendna el riesgo de ser pulverizado y contaminar los cilindros del laminador, provocando una perdida de calidad importante.

El decapado tiene lugar poniendo la superficie de la banda de acero en contacto con una solucion de acido caliente.

Los banos utilizados para el decapado son habitualmente unas soluciones acuosas de acidos clorhndrico o sulfurico en el caso de los aceros "al carbono". Para los aceros mas altamente aleados, se recurre a soluciones mas agresivas que contienen tambien los acidos mtrico o fluorhfdrico.

Aunque existen todavfa instalaciones de decapado que trabajan en ida y vuelta (lmea denominadas "push-pull"), la mayona de las instalaciones de decapado funcionan de modo continuo. En la entrada de la lmea, las bobinas sucesivas son ensambladas y es una banda continua que atraviesa la estacion de decapado. Unos acumuladores por arriba y por debajo de la porcion de decapado permiten gestionar las variaciones de velocidad de las diferentes secciones. Ademas, una tendencia cada vez mas marcada es la de acoplar el decapado y el laminado que lo sigue en una misma lmea: se realizan asf ahorros de bobinado y desbobinado intermedios.

La puesta en contacto de la banda a decapar y de la solucion acida puede realizarse de diferentes maneras: la mas antigua consistfa en hacer desplazar la banda sumergiendola en una sucesion de banos cada uno a lo largo de varias decenas de metros. En unos disenos mas recientes, la solucion acida se proyecta en la banda por medio de bombas y aspersores. Esta disposicion permite acelerar el decapado por unos efectos de renovacion muy rapida del acido al contacto con la banda. Ademas, permite un control mas preciso del decapado y de las situaciones transitorias, como la parada de la lmea debido a un ensamblaje diffcil de las bandas, por ejemplo. De manera general, la parte de tratamiento de una lmea de decapado actual comprende:

- una serie de tanques de decapado en los que la banda de acero esta en contacto con la solucion acida, bien por inmersion, o bien por proyeccion;

- una seccion de aclarado destinada a eliminar cualquier residuo de solucion acida de la superficie de la banda que se acaba de decapar. En efecto, cualquier contaminacion superficial en la solucion acida o en las sales (cloruros de hiero, por ejemplo) provocana un defecto visible en la superficie y/o un riesgo de corrosion durante el almacenamiento o el transporte;

- un secado final.

Control del decapado

Un decapado correctamente efectuado debe satisfacer a las especificaciones siguientes:

- eliminar la totalidad del oxido que se encuentra en la superficie de la banda al salir del laminado en caliente. Si no se elimina todo el oxido, se habla de "sub-decapado";

- no atacar demasiado el hierro que constituye la banda de acero. En efecto, las soluciones acidas utilizadas para eliminar el oxido son tambien capaces de reaccionar con el hierro y atacarlo, es lo que se denomina el "sobre- decapado". El cumplimiento de esta exigencia de evitar el sobre-decapado se facilita por la adicion de sustancias qmmicas (denominadas inhibidores) que se fijan no sobre el oxido, sino sobre el hierro, y lo protegen del acido;

- optimizar los tiempos de tratamiento y por lo tanto la productividad de la lmea.

Para alcanzar estos objetivos de calidad, la banda que sale de la lmea es habitualmente inspeccionada por unas personas que observan la superficie para localizar cualquier defecto. Como en otros campos, se busca sustituir esta inspeccion visual por unos sistemas automaticos; se justifica por una gran regularidad de funcionamiento y una posibilidad de detectar defectos incluso de pequeno tamano.

Estado de la tecnica en control del decapado

El problema del control del procedo de decapado se puede formular como el de eliminar la capa de oxido de manera total pero sin excederse, mientras que:

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- las propiedades de esta capa de oxido vanan de una bobina a otra;

- las propiedades del oxido son altamente heterogeneas, siendo el centro de la banda claramente mas facil de decapar que los bordes;

- la composicion qmmica de los banos vana durante el tiempo debido a las reacciones qmmicas de las cuales estos banos son el origen (empobrecimiento en acido y enriquecimiento en cloruros de hierro en el caso de decapado con acido clorfndrico).

El parametro de proceso mas facilmente utilizable para el control del decapado es la velocidad de la lmea. Es rapidamente ajustable y tiene un efecto directo sobre el estado del decapado.

En consecuencia, se han desarrollado sucesivamente varias estrategias para asegurar un mejor control del decapado. Estas estrategias pueden ser descritas de la siguiente manera, y desarrolladas a continuacion:

- mejor control de la composicion qmmica de los banos de decapado;

- adaptacion de los parametros de tratamiento en funcion de las supuestas propiedades del oxido;

- adaptacion de los parametros de tratamiento en funcion de los parametros de oxido medidos en diferentes sitios de la lmea;

- deteccion automatica de defectos mediante la inspeccion de toda la superficie de la banda por camara rapida y procesamiento de imagenes.

Mejor control de la composicion de los banos de decapado

Este se ha obtenido en primer lugar por unas consignas de reaprovisionamiento de acido de los tanques.

Despues, se ha procedido a mediciones sistematicas de las concentraciones en acido y en cloruro (o sulfato) de hierro. Actualmente aparece en el mercado una nueva generacion de sistemas de analisis que pueden funcionar de manera automatica.

Adaptacion en funcion de las supuestas propiedades del oxido

La influencia de la naturaleza del acero asf como las de la temperatura de bobinado y del modo de enfriamiento son relativamente bien conocidas.

Se han llevado a cabo unas estrategias de control de la velocidad de la lmea o de la concentracion en acido, basadas en el conocimiento de la composicion qmmica y de las condiciones de laminado en caliente de las diferentes bobinas.

Este es por ejemplo el caso en la solicitud de patente JP-A-2003 231981 depositada por Nippon Steel y que propone adaptar la velocidad de la lmea en funcion del tipo de acero, de las condiciones de laminado en caliente, del modo de preparacion de la superficie antes del decapado asf como de los parametros de la lmea de decapado.

Adaptacion en funcion de los parametros del oxido medidos en diferentes sitios

El oxido que debe ser eliminado se mide o bien a la entrada de la lmea, o bien durante el tratamiento. Los parametros de tratamiento son adaptados en funcion de las propiedades detectadas para este oxido.

Este es por ejemplo el caso en las solicitudes:

- JP-A-11 325839, depositada por Kawasaki Steel y que propone efectuar una medicion precisa del grosor de la capa de oxido con la ayuda de pirometros infrarrojos de dos longitudes de inda;

- JP-A-11 189885, depositada por Kawasaki Steel y que propone regular los parametros de decapado en funcion del grosor de la capa de oxido entrante;

- JP-A-10 306391, depositada por Hitachi y que propone optimizar las condiciones de tratamiento en base a sensores de banda y al estado de la lmea, asf como en base a un algoritmo de control;

- DE-A-103 32 693, depositada por SMS Demag y que propone medir las propiedades del oxido en dos puntos y adaptar la presion de una seccion de rociado. La medicion de las propiedades del oxido no esta detallada pero puede tratarse de la presencia del oxido que queda en la superficie;

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- EP-A-1 162 287, depositada por SMS Demag y que propone medir las propiedades del oxido, en terminos de presencia y estructura, en varios puntos de la lmea de decapado (dos puntos de medicion por ejemplo) y adaptar los parametros de la lmea de decapado. La medicion de las propiedades de la capa de oxido se efectua por unos pirometros infrarrojos cuya ganancia es ajustable y que pueden detectar las propiedades de los diferentes oxidos en base a su emisividad.

Deteccion de defectos por inspeccion automatica de toda la superficie de la banda y procesamiento de imagenes

Esta ultima generacion de equipos inspecciona toda la superficie de la banda con la ayuda de camaras que operan en el rango visible. Un procesamiento de imagen detecta las heterogeneidades y las interpreta en terminos de defectos. Estos defectos son generalmente producidos en la parte de arriba, pero estan muestran solo despues del decapado.

Objetivos de la invencion

La presente invencion pretende proporcionar una solucion para controlar la presencia de oxidos en una banda de acero laminada en caliente, que supere de los inconvenientes inherentes en el estado de la tecnica.

Mas precisamente, en este contexto, la invencion pretende proporcionar una tecnica de deteccion automatica, en lmea y en modo continuo del sub-decapado que sea al mismo tiempo fiable y muy sensible.

Principales elementos caractensticos de la invencion

Un primer objeto de la presente invencion segun la reivindicacion 1, se refiere a un procedimiento de deteccion de una capa de oxido sobre una banda metalica en movimiento en una instalacion de fabricacion en modo continuo, en la que se observa la banda en movimiento con la ayuda de un sistema de deteccion sin contacto basado en la medicion de la radiacion termica emitida por dicha banda, caracterizado por que se mide la temperatura aparente de la banda en una pluralidad de zonas, es decir que dicha medicion se efectua omitiendo voluntariamente la aplicacion de una correccion de emisividad y por que se identifica una zona recubierta de oxido por un valor de temperatura aparente sustancialmente superior a la de una o varias zonas desprovistas de oxido.

Segun unas formas de ejecucion preferidas, el procedimiento de la invencion comprende ademas, en combinacion, una o varias de las caractensticas siguientes:

- fijar el umbral de deteccion de una diferencia de temperatura aparente de al menos 5°C, preferentemente al menos 10°C;

- observar la banda en un sitio en el que esta seca;

- observar la banda en un sitio en el que su temperatura es relativamente homogenea;

- observar la banda en un sitio en el que su temperatura es superior a 40°C y preferentemente a 50°C;

- utilizar una media movil de las temperaturas aparentes para aplicar el criterio de deteccion e identificar unas zonas

de superacion del umbral;

- observar la banda punto por punto con la ayuda de un pirometro;

- observar toda la superficie de la banda utilizando una camara termica;

- utilizar un sistema de medicion segun una lmea o una matriz de dos dimensiones, preferentemente de barrido rapido;

- adquirir mas de 50 y preferentemente 100 puntos de imagen por lmea, preferentemente sobre la anchura de la banda;

- utilizar una frecuencia de barrido superior a 100Hz, preferentemente superior a 500Hz;

- examinar unas zonas del orden de 1 cm2;

- reconstituir una imagen continua yuxtaponiendo las lmeas por procesamiento de imagen;

- acoplar la deteccion termica con una deteccion por video que funciona esencialmente en la misma zona de exploracion;

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- activar el sistema de video cuando la temperatura aparente supere un cierto umbral;

- utilizar la senal de video como alarma e indicacion de zona con defecto por un operario, como registro para el control de calidad o para un tratamiento posterior.

El procedimiento segun la invencion se puede aplicar ventajosamente para:

- controlar el decapado de las bandas de acero laminadas en caliente, detectando las zonas de oxido residual que subsisten despues del decapado;

- detectar un oxido residual sobre la banda de acero laminada en caliente, despues del descascarillado;

- detectar la presencia de oxido sobre los cilindros del laminado.

Un segun objeto de la presente invencion segun la reivindicacion 19 se refiere a una instalacion de decapado integrada en una lmea de produccion de bandas de acero, preferentemente laminadas en caliente, que comprende un dispositivo para la realizacion del procedimiento de control descrito anteriormente.

Segun unas formas de ejecucion preferidas, la instalacion de la invencion comprende ademas, en combinacion, una o varias de las caractensticas siguientes:

- dicho dispositivo esta situado en una zona por debajo de una seccion de tanques de decapado y de una seccion de aclarado-secado de la banda de acero y por arriba de un acumulador de salida;

- dicho dispositivo comprende una camara termografica para medir la temperatura aparente de la banda, por lo tanto sin aplicacion de una correccion de la emisividad, segun un campo de vision que comprende una zona de paso de la banda despues del paso sobre un rodillo deflector;

- la instalacion comprende ademas una camara de video, es decir que opera en el rango visible, en el mismo campo de vision que la camara termografica antes citada.

Breve descripcion de las figuras

La figura 1 representa una muestra de banda de acero laminada en caliente observada en niveles de grises por una camara termografica con correccion de la emisividad.

La figura 2 representa graficamente la potencia espedfica radiada respectivamente por un cuerpo negro, un cuerpo gris y un cuerpo de color.

La figura 3 representa una muestra de banda de acero laminada en caliente observada despues del secado por una camara termografica sin correccion de emisividad, segun la presente invencion.

La figura 4 representa la muestra observada como en la figura 3 pero despues del precalentamiento en una estufa hasta 50°C.

La figura 5 representa una muestra observada como en la figura 3, decapada en todas las partes salvo en algunos trazos de algunos milfmetros.

La figura 6 representa esquematicamente una lmea de decapado industrial con su zona de implantacion de un sensor segun la presente invencion.

Las figuras 7 y 8 muestran respectivamente una imagen termica de una seccion de banda de acero asf decapada en toda su anchura, asf como el perfil transversal de temperatura aparente asociado, segun la presente invencion.

Las figuras 9 y 10 muestran respectivamente una imagen termica de una seccion de banda de acero poco decapada sobre toda su anchura, asf como el perfil transversal de temperatura aparente asociado, segun la presente invencion.

La figura 11 muestra un registro de temperatura aparente maxima en funcion del tiempo correspondiente a un dfa de produccion, en una lmea de decapado provista de un sistema de control segun la presente invencion.

La figura 12 muestra esquematicamente una forma de ejecucion alternativa segun la presente invencion, segun la cual una camara que opera en el rango visible esta montada en el mismo campo de vision que el sistema de medicion termica antes citado.

La figura 13 muestra el esquema de funcionamiento durante el tiempo del sistema de deteccion segun la figura 12.

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Description detallada de la invention Introduction

La presente invencion se basa en la busqueda de una tecnica de sustitucion de la inspection visual de la banda a la salida del decapado con el fin de detectar el sub-decapado, es decir unas zonas en las que el oxido subsiste despues del decapado. Observando la superficie de numerosas bobinas a la salida de la lmea de decapado, es decir despues del "decapado + aclarado + secado", se ha constatado que:

- el aspecto de la superficie de las bandas varia en gran medida de una banda a otra. Todas las bandas aparecen en "gris metal" pero segun la composition qmmica y los parametros de aclarado, el nivel de gris varia en gran medida;

- cuando el oxido subsiste en la superficie de una banda despues del decapado, el contraste entre las zonas decapadas y no decapadas sigue siendo bajo en terminos de niveles de gris.

Por consiguiente, sustituir la inspeccion humana por una inspeccion automatica supone no basarse en un nivel absoluto de gris para detectar las zonas de oxido que quedan, sino adaptarla de manera "intuitiva" en funcion de los matices del acero, lo que puede parecer poco fiable.

La figura 1 ilustra esta situation. Una muestra 1 de banda laminada en caliente se ha decapado parcialmente: en la zona de izquierda 2, el oxido se ha eliminado por inmersion en una solution acida mientras que la zona de derecha 3, el oxido subsiste. Se observa claramente que la diferencia de gris entre las zonas decapada 2 y no decapada 3 sigue siendo reducida.

Principio de la invencion

La invencion se basa en un efecto totalmente inesperado para el experto en la materia que resulta de una medicion efectuada de manera, ciertamente inusual, pero que permitio una detection muy clara de zonas de oxido residual.

Se ha utilizado una medicion realizada con la ayuda de una camara denominada termografica. Las camaras termograficas permiten obtener una imagen de la distribution de temperatura sobre un objeto considerado. Estas encuentran aplicaciones cada vez mas numerosas en diferentes campos:

- en medicina, en la que ponen en evidencia las zonas superficiales, mas irrigadas por la sangre;

- sobre unos equipamientos industriales tales como unos armarios electricos o unos componentes de distribucion electrica de potencia en la que permiten detectar unos sobrecalentamientos locales anormales;

- en aislamiento de los edificios, en los que ponen en evidencia las fugas de energia hacia el exterior (puentes termicos).

Las camaras termograficas estan basadas en el hecho de que cualquier cuerpo irradia una cantidad de energia que esta en funcion de su temperatura y de su estado de superficie. Las leyes de radiation se han establecido para lo que se denomina un "cuerpo negro", es decir un cuerpo que es opaco y no refleja ninguna radiacion. Este "cuerpo negro" es un radiador absoluto: en condiciones dadas, irradia el maximo de energia. Para un cuerpo negro, la potencia espetifica radiada en funcion de la temperatura y de la longitud de onda es dada por la ley de Planck

if — a, 1 _ 1

1 Xs Vc,ur-1 X5 ec'm-\'

en la que c es la velocidad de la luz, Ci = 3,74 x 10-16W m2, C2 = 1,44 x 10-2 K my h es la constante de Planck.

La integral de la ley de Planck da la ley de Stefan-Boltzmann:

M = a T4 (en W m2) ,

en la que a = 5,67 x 10-8 W m-2 K-4.

Esta ley muestra que el conocimiento de la potencia radiada da acceso a la temperatura.

Los cuerpos reales no irradian tanta energia como la que se predice por las leyes anteriores; se necesita aplicar un factor reductor que se denomina "emisividad" y que representa la relation entre la radiacion emitida por un cuerpo dado y la emitida por un "cuerpo negro" en las mismas condiciones. La emisividad es una funcion de la naturaleza del cuerpo y en particular de su estado de superficie. Para algunos cuerpos, la emisividad es la misma, sea cual sea

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la longitud de onda; existe por lo tanto una relacion constante entre la radiacion emitida por este cuerpo y la emitida por un "cuerpo negro" en las mismas condiciones. Para otros cuerpos, la emisividad vana en funcion de la longitud de onda, se denomina a estos cuerpos "cuerpos de color". El diagrama presentado en la figura 2 ilustra esta diferencia entre los cuerpos: muestra la relacion entre la longitud de onda y la potencia espedfica irradiada por tres cuerpos diferentes:

- el "cuerpo negro" 4 que obedece a la ley de Planck;

- el "cuerpo gris" 5 para el cual la potencia irradiada se reduce por un factor constante, sea cual sea la longitud de onda con respecto al cuerpo negro;

- el "cuerpo de color" 6 para el cual la potencia irradiada comparada con la del "cuerpo negro" vana con la longitud de onda.

La medicion de la temperatura de un cuerpo real supone por lo tanto por un lado la medicion de la potencia espedfica emitida por este cuerpo y por otro lado el conocimiento de su emisividad.

La medicion de la potencia espedfica utiliza un sistema optico compatible con las longitudes de ondas en juego y que focaliza la radiacion sobre un detector. Existen diferentes tipos de sensores para transformar la potencia recibida en una senal luminosa que servira para construir la imagen termica de la diana. De manera no exhaustiva, se puede citar los detectores de termopilas, los detectores piroelectricos y los detectores bolometros. Estos diferentes tipos son bien conocidos por el experto en la tecnica.

En lo que se refiere al conocimiento de la emisividad, que es tambien indispensable, se han desarrollado diferentes estrategias que son tambien bien conocidas por el experto en la tecnica. Son objeto de una abundante bibliograffa. Comprenden, entre otros:

- la calibracion por un termopar;

- la aplicacion de un revestimiento de emisividad conocido;

- la utilizacion de pirometros a varias longitudes de onda, etc.

En todos los casos, se trata de medir o calcular la emisividad a fin de poder determinar la temperatura real a partir de la "temperatura aparente", es decir la que supondna que el cuerpo medido sea un "cuerpo negro".

En la tecnica que es objeto de la presente invencion, se ha utilizado una muestra parcialmente decapada, tal como la de la figura 1. Habiendose secado la muestra, se ha asegurado que su temperatura sea homogenea y despues se ha tomado una imagen con la ayuda de una camara termografica ajustada como si se tratase de un cuerpo negro, y no se han corregido voluntariamente las indicaciones (se podra observar tambien la banda punto por punto con la ayuda de un pirometro). Se trataba por lo tanto de una imagen de temperatura aparente que habfa sido obtenida. El resultado es que las zonas en las que subsiste el oxido residual parecen poseer una temperatura mas elevada que las zonas decapadas y el contraste es, en estas condiciones, muy marcado.

El resultado se ilustra en la figura 3. En la parte superior de la figura 3, se muestra la imagen de la misma muestra 1 que en el caso de la figura 1: comprende por lo tanto una zona decapada 2 y una zona 3 en la que el oxido subsiste todavfa. Pero esta vez se trata de una imagen tomada con la ayuda de una camara termografica, sin ninguna correccion de la emisividad y que muestra por lo tanto la temperatura aparente de las diferentes zonas. Como lo indica la escala de temperaturas 7, codificada en colores, la temperatura de la zona de oxido residual 3 aparece mas elevada que la de la zona decapada 2, aunque la muestra tenga en realidad una temperatura homogenea. Este resultado se ilustra de otra manera por el perfil de temperatura aparente observado en la lmea 8. El perfil de temperatura aparente se presenta en el diagrama en la parte baja de la figura 3, con las escalas marcadas 7A; en el perfil 8A, se observa claramente una diferencia de temperatura aparente de aproximadamente 1°C en este caso.

El efecto de la temperatura en la medicion esta ilustrado por la figura 4. Esta figura presenta los mismos resultados que la figura 3 y las marcas son por supuesto identicas. La diferencia es que, en el caso de la figura 4, la muestra se ha precalentado en una estufa, de manera homogenea hasta aproximadamente 50°C. Se observa de nuevo que, como lo indica la escala de temperatura 7, codificada en colores, la temperatura de la zona de oxido residual 3 aparece mas elevada que la de la zona decapada 2, a pesar de que la muestra tenga en realidad una temperatura homogenea. Este resultado se ilustra de otra manera mediante el perfil de temperatura aparente tomada respectivamente en las lmeas 8 y 9. Los perfiles de temperatura aparente se presentan en el diagrama en la parte baja de la figura 4, con las escalas marcadas 7A; en el primer perfil 8A se observa bien una diferencia de temperatura aparente que es ahora claramente mas elevada, ya que asciende ahora a alrededor de 20°C. Ademas, el segundo perfil 9A indica que la temperatura aparente es relativamente homogenea en la zona 3 de oxido residual. Por lo tanto, existe una ganancia potencial al trabajar en una banda a temperatura mas elevada, pero que debe seguir siendo homogenea.

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Otro ensayo muestra con que fineza la tecnica segun la invencion es capaz de detectar unas zonas de oxido residual. Se ha preparado una muestra de manera particular: se han decapado todas las partes salvo algunas zonas de algunos milfmetros y que representan la palabra en ingles "oxide". Despues, se ha observado esta muestra con la ayuda de una camara termografica, de nuevo sin efectuar ninguna correccion de la emisividad. El resultado se presenta en la figura 5. Se observa que en la muestra 11, los trazos finos que constituyen la palabra "oxide" aparecen claramente con una temperatura aparente mas elevada que el fondo decapada, como lo muestra la escala de temperatura 7.

Los ensayos se han efectuado cada vez en una banda seca a fin de librarse de los efectos de lfquido en la superficie, de manera similar a la utilizada en la solicitud JP-A-05 070980, depositada por Kawasaki Steel, en la que se quiere controlar la eficacia de los rodillos escurridores por una medicion termica por debajo.

Descripcion de una forma de ejecucion preferida de la invencion

El procedimiento segun la invencion se ha aplicado para controlar una produccion industrial.

El esquema de la lmea de decapado y de la zona de implantacion del sensor se presenta en la figura 6. Los componentes de la lmea son los siguientes:

- desenrolladoras 12;

- cizalla 13;

- soldadura 14 para ensamblar unas bobinas y formar una banda continua;

- acumulador de entrada 15;

- nivelador bajo traccion 16 para hacer la banda mas plana y al mismo tiempo separar el oxido mediante un ligero alargamiento de la banda;

- tanques de decapado 17; en este ejemplo, 4 tanques de decapado por inmersion;

- unidad de aclarado y secado 18;

- acumulador de salida 19;

- cizalla de bordes 20;

- cabina de inspeccion 21;

- cizalla de salida 22;

- enrolladora 23.

La zona de implantacion retenida para el control segun la invencion es la zona situada en la parte de abajo de la seccion de aclarado-secado (marca 24); se seca la banda generalmente a una temperatura de aproximadamente 50°C.

Los resultados de los primeros ensayos se muestran en las figuras siguientes:

- figura 7: imagen termica de una seccion de banda bien decapada;

- figura 8: perfil termico transversal en esta misma seccion;

- figura 9: imagen termica de una seccion poco decapada en el borde;

- figura 10: perfil termico en transversal en esta misma seccion parcialmente mal decapada. De manera mas detallada:

- la imagen termica presentada en la figura 7 muestra la banda bien decapada que aparece a la derecha de la imagen (temperatura baja); la banda negra a la izquierda de la imagen representa el fondo, mientras que la zona situada en la parte baja de la imagen, mas caliente, es la imagen de un rodillo deflector;

- el perfil de temperatura aparente presentado en la figura 8 es claramente un perfil plano (con un hueco a la izquierda que corresponde al fondo);

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- la imagen termica presentada en la figura 9 muestra una seccion de la banda que no estana completamente decapada en su borde izquierdo; aparece a la derecha de la imagen (temperatura baja) con el oxido residual en el lado izquierdo de la imagen, que parece mas caliente (de nuevo la banda negra en el extremo izquierdo representa el fondo, mientras que la zona en la parte inferior de la imagen, mas caliente, es la imagen de un rodillo deflector);

- el perfil de temperatura aparente presentado en la figura 10 es claramente un perfil plano con un desnivel a la izquierda de temperatura superior de 10°C a la media, correspondiendo este desnivel a la zona mal decapada.

Otra aplicacion en la misma lmea ha consistido en sustituir la camara que da una imagen de 2 dimensiones por una camara de lmea que barre rapidamente la banda transversalmente (128 puntos de imagen escaneados a mas de 500 Hz). Un procesamiento de imagen por ordenador permite despues reconstruir una imagen 2D que, evolucionando, permite seguir lmea por lmea toda la superficie de la banda. Tal disposicion es ventajosa en la medida en la que:

- permite un barrido mas rapido;

- da acceso a una imagen evolutiva que cubre toda la superficie de la banda.

Este sistema se ha utilizado para un control de produccion. La figura 11 muestra un registro que corresponde a un dfa de produccion: se trata de un diagrama en el que la temperatura maxima aparente 26 esta representada en funcion del tiempo 25.

Otra aplicacion en la misma lmea consistio en montar una camara activa en el campo visible que opera en el mismo campo de vision que el sistema de medicion termica. Este montaje esta presentado en el esquema de la figura 12. La banda a controlar 27, despues del paso por un rodillo deflector 28, llega a la zona de examen automatico 29. Se observa mediante un sistema que mide la temperatura aparente 30 y un sistema de video 31 que tiene como objetivo la misma zona. El esquema de funcionamiento esta presentado en la figura 13. Se observa como, en funcion del tiempo 32, evoluciona la temperatura aparente 33 y la accion de la camara de video 34. Cuando unas zonas de oxido residual son detectadas por el sistema termico, lo que se traduce por la temperatura aparente 33 que cruza un cierto umbral, la camara de video graba durante el periodo correspondiente unas imagenes disponibles para varios usos, tales como la monitorizacion de los operarios de lmea, el logging, seguido de calidad, tratamiento ulterior, etc.

Claims (20)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento de deteccion de una capa de oxido sobre una banda metalica en movimiento en una instalacion de fabricacion en modo continuo, en el que se observa la banda en movimiento con la ayuda de un sistema de deteccion sin contacto basado en la medicion de la radiacion termica emitida por dicha banda, caracterizado por que se observa la banda en un sitio en el que su temperatura es relativamente homogenea y por que se mide la temperatura aparente de la banda en una pluralidad de zonas, siendo dicha medicion efectuada omitiendo aplicar una correccion de la emisividad, y por que se identifica una zona recubierta de oxido (3) por un valor de temperatura aparente sustancialmente superior a la de una u otras zonas desprovistas de oxido (2).
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se fija el umbral de deteccion con una diferencia de temperatura aparente de al menos 5°C, preferentemente al menos l0°C.
3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se observa la banda en un sitio en el que esta seca.
4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se observa la banda en un sitio en el que su temperatura es superior a 40°C y preferentemente a 50°C.
5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se utiliza una media movil de las temperaturas aparentes para aplicar el criterio de deteccion e identificar unas zonas de superacion del umbral.
6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se observa la banda punto por punto con la ayuda de un pirometro.
7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se observa toda la superficie de la banda utilizando una camara termica.
8. 8. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se utiliza un sistema de medicion segun una lmea o una matriz de dos dimensiones, preferentemente de barrido rapido.
9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que se adquieren mas de 50, y preferentemente 100, puntos de imagen por lmea, preferentemente en la anchura de la banda.
10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que la frecuencia de barrido es superior a 100 Hz, preferentemente superior a 500 Hz.
11. 11. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que se examinan unas zonas del orden de 1 cm2.
12. 12. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que se reconstituye una imagen continua yuxtaponiendo las lmeas por procesamiento de imagen.
13. 13. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se acopla la deteccion termica con una deteccion por video que funciona esencialmente en la misma zona de escrutinio.
14. 14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, caracterizado por que el sistema de video es activado cuando la temperatura aparente supera un cierto umbral.
15. 15. Procedimiento segun la reivindicacion 14, caracterizado por que la senal de video se utiliza como alarma e indicacion de una zona con defecto para un operario, como grabacion para el control de calidad o para un tratamiento ulterior.
16. 16. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que se aplica para controlar el decapado de bandas de acero laminadas en caliente, detectando las zonas de oxido residual que subsisten despues del decapado.
17. 17. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que se aplica para detectar un oxido residual sobre la banda de acero laminada en caliente, despues del descascarillado.
18. 18. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que se aplica para detectar la presencia de oxido en unos cilindros de laminado.
19. 19. Instalacion de decapado integrada en una lmea de produccion de bandas de acero, preferentemente laminadas en caliente, caracterizada por que comprende un dispositivo (24) para la realizacion del procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
20. 20. Instalacion segun la reivindicacion 19, caracterizada por que dicho dispositivo esta situado en una zona por debajo de una seccion de tanques de decapado (17) y de una seccion de aclarado-secado (18) de la banda de acero y por encima de un acumulador de salida (19).

    5 21. Instalacion segun la reivindicacion 19 y 20, caracterizada por que dicho dispositivo (24) comprende una camara

    termografica (30) para medir la temperature aparente de la banda, por lo tanto sin aplicacion de una correccion de la emisividad, segun un campo de vision que comprende una zona de paso de la banda despues del paso en un rodillo deflector (28).

    10 22. Instalacion segun la reivindicacion 21, caracterizada por que comprende ademas una camara de video (31), es

    decir que opera en el campo visible, en el mismo campo de vision que la camara termografica antes citada (30).