ES2879913T3 - Método para minimizar el coste de producción global de productos metálicos largos - Google Patents

Abstract

Método para producir productos metálicos largos, tales como barras, varillas, alambre o similares, que comprende las etapas de: - recibir, desde una máquina de colada continua, una multiplicidad de productos intermedios largos que se desplazan en unas líneas de colada continua respectivas (c11, cl2, ..., cln); en donde dichos productos intermedios largos han sido portados hasta un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua; - introducir dichos productos intermedios largos desde dicha área de salida (100) de dicha máquina de colada continua en una planta de producción que tiene unos parámetros de distribución conocidos, en donde dicha planta de producción comprende al menos - una laminadora (200) para laminar dichos productos intermedios largos; - una multiplicidad de líneas de producción interconectadas (p1, p2) comprendida entre dicha área de salida (100) de dicha máquina de colada continua y dicha laminadora (200), definiendo dichas líneas de producción (p1, p2) una multiplicidad de trayectorias o rutas de producción (ruta 1, ruta 2, ruta 3); - al menos un primer y un segundo dispositivos de calentamiento (30, 40) que tienen rendimientos conocidos; - transferir y suministrar algunos productos intermedios largos desde una de las líneas de colada a dicho primer dispositivo de calentamiento (40) a través de unos primeros medios de transferencia (tr1) como una primera ruta (ruta 1); - transferir y suministrar algunos productos intermedios largos desde una de las líneas de colada a un acumulador caliente o frío (50, 60) y a dicho segundo dispositivo de calentamiento (30) a través de unos segundos medios de transferencia (tr2, w3) como una segunda o una tercera ruta (ruta 2, ruta 3); - transferir los productos intermedios largos desde dichos segundos medios de calentamiento (30) a dicho primer dispositivo de calentamiento (40) a través de unos terceros medios de transferencia (tr3); - asociar un modelo matemático a dicha planta de producción dada para calcular dinámicamente un valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global, correlacionado con la multiplicidad de dispositivos de calentamiento (30, 40) y su consumo; - y en donde calcular dinámicamente dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global, comprende las etapas de: o en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua, medir mediante unos medios de sensor una temperatura (T1) de cada producto intermedio largo; o determinar de manera adaptable una multiplicidad de temperaturas umbral (Tc3, Tc3*, Tc1); o comparar iterativamente dicha temperatura (T1) de cada producto intermedio largo medida en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua con dichas temperaturas umbral (Tc3, Tc3*, Tc1) con el fin de determinar automáticamente qué trayectoria o ruta de producción (ruta 1, ruta 2, ruta 3) debe ser seguida por cada uno de dichos productos intermedios largos en tal dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Coste de Índice de Calentamiento Global, para tal producto intermedio largo se minimiza, o y en donde dichas temperaturas umbral (Tc3, Tc3*, Tc1) se basan en datos preestablecidos, tales como dichos rendimientos conocidos (DT3, DT2; t3, t2) de dichos dispositivos de calentamiento (30, 40) y/o dichos parámetros de distribución conocidos de dicha planta de producción y/o en propiedades físicas modeladas (DT1-3, DT1-2) de dichos productos intermedios largos y/o en propiedades objetivo técnicas predefinidas (Tc4) del producto procesado final resultante del proceso de laminación de la laminadora (200); - enrutar automáticamente cada uno de los productos intermedios largos a lo largo de dicha ruta de producción determinada, lo cual minimiza dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para minimizar el coste de producción global de productos metálicos largos

La presente invención se refiere a un método para racionalizar la producción de productos metálicos largos tales como barras, varillas, alambre y similares, y particularmente a un método para hacer que dicha producción sea más eficiente energéticamente.

La producción de productos metálicos largos se realiza generalmente en una planta mediante una sucesión de etapas. Normalmente, en una primera etapa, la chatarra metálica se proporciona como material de suministro a un horno que calienta las chatarras hasta alcanzar el estado líquido. A continuación, el equipo de colada continua se utiliza para enfriar y solidificar el metal líquido y para formar una hebra de tamaño adecuado. Entonces, tal hebra se puede cortar para producir un producto largo intermedio de tamaño adecuado, habitualmente un tocho o un lingote, para crear existencias de suministro para una laminadora. Normalmente, entonces, tales existencias de suministro se enfrían en lechos de enfriamiento. Después de eso, se utiliza una laminadora para transformar las existencias de suministro, también denominadas tocho o lingote, en función de las dimensiones, en un producto largo final, por ejemplo, barras de refuerzo o varillas o bobinas, disponibles en diferentes tamaños, que se pueden utilizar en la industria mecánica o de la construcción. Para obtener este resultado, las existencias de suministro son previamente calentadas a una temperatura que es adecuada para ingresar en la laminadora para ser laminadas por un equipo de laminación que consta de múltiples soportes. Al rodar a través de estos múltiples soportes, las existencias de suministro son reducidas a la sección transversal y forma deseadas. El producto largo resultante del proceso de laminación anterior normalmente se corta cuando aún está caliente; se enfría en un lecho de enfriamiento; y, finalmente, se corta a un largo comercial y se empaqueta para estar listo para su entrega al cliente.

Idealmente, una planta de producción podría estar dispuesta de tal manera que se estableciese un vínculo continuo y directo entre una estación de colada y la laminadora a la que se suministra el producto del procedimiento de colada. En otras palabras, la hebra de producto intermedio que abandona la estación de colada sería enrollada por la laminadora de manera continua a lo largo de una línea de colada. En una planta que funciona de acuerdo con tal modo, también denominado modo sin fin, la hebra continua que es colada desde la estación de colada a lo largo de una línea de colada correspondiente sería suministrada a la laminadora. Sin embargo, producir únicamente de acuerdo con tal modalidad de carga directa no ofrece la posibilidad de gestionar la interrupción de la producción. Así mismo, como consecuencia de las tasas de producción normalmente diferentes entre un aparato de colada continua y un aparato de laminación, la producción de acuerdo con un modo exclusivamente sin fin en realidad no es preferente o incluso posible porque únicamente una parte de la producción de acería se transformaría directamente en producto terminado.

De hecho, debido a las diferentes tasas de producción mencionadas anteriormente de un aparato de colada continua y un aparato de laminación, normalmente se dispone todavía una planta para la fabricación de productos metálicos largos de modo que la laminadora sea suministrada con productos intermedios cortados preliminarmente. Así mismo, existe el deseo de permitir la laminación de productos intermedios largos suplementarios que se pueden insertar lateralmente en la línea de producción directamente conectada a la laminadora, por ejemplo, obteniéndolos de estaciones de acumulación que no están necesariamente alineadas con la laminadora. En consecuencia, tales existencias de suministro todavía necesitan ser previamente calentadas a una temperatura que sea adecuada para ingresar en la laminadora y para ser laminadas adecuadamente a través de esta.

Cualquiera que sea el modo de producción, en definitiva, hasta el día de hoy, se pierde comúnmente una gran cantidad de energía, en los procesos de deformación en caliente en general y, en particular, en la laminación mediante laminadora. Esto se debe principalmente al hecho de que, durante la ruta de producción completa desde la chatarra hasta los productos terminados (barras, bobinas, varillas), las etapas intermedias aún son necesarias operativamente en donde los productos intermedios largos, tales como tochos o lingotes, son generados y deben enfriarse a temperatura ambiente y almacenarse, por tiempos más cortos o más largos, antes de que la fase de laminación se pueda llevar realmente a cabo en estos, de acuerdo con el programa de producción general dado.

El recalentamiento desde la temperatura ambiente a una temperatura adecuada del proceso de deformación en caliente consume entre 250 y 370 kWh/t, en función de la ruta de proceso específica y los grados de acero.

Es un hecho que las tecnologías actuales de hornos de recalentamiento no permiten cambiar entre un estado encendido y apagado del horno de gas en función de los requisitos de calentamiento reales; generalmente, únicamente se ofrece una opción de reducción de potencia.

Debido a las tecnologías actuales, los dispositivos de calentamiento del estado de la técnica empleados en plantas para la fabricación de productos metálicos largos consumen energía y generan emisiones de CO2 incluso cuando no se requieren o justifican desde un punto de vista de la producción. Esta cantidad de energía se obtiene comúnmente a partir de la combustión de combustibles fósiles (petróleo pesado, gas natural) y, por tanto, supone un coste adicional intrínseco para las empresas debido a la producción de CO2. Dado que una planta de producción de acero de tamaño medio (1 millón de t de producto laminado) produce alrededor de 70.000 t de CO2 al año, inmediatamente queda claro cómo los costes atribuibles a las emisiones de la huella de carbono representan una carga considerable que se debe tener en cuenta, además de los costes vinculados a la producción por

En el denominado proceso de carga en caliente de la técnica anterior, los tochos o lingotes llegan al azar, es decir, no de acuerdo con un patrón de producción de ahorro energético predefinido, desde el área de salida de máquina de colada continua y, después de eso, por ejemplo, desde un denominado acumulador caliente, siempre que haya espacio disponible en la laminadora; tales tochos o lingotes deben recalentarse en cualquier caso a una temperatura adecuada para la laminación en un dispositivo de calentamiento por combustible dedicado.

A partir del documento DE19744815, se conoce un proceso para enrutar placas desde una máquina de colada continua, a través de un pozo de retención, hasta una laminadora utilizando un modelo térmico.

Como ya se ha explicado, el dispositivo de calentamiento por combustible también se puede cargar con tochos o lingotes procedentes de un almacenamiento a más largo plazo que se utiliza eficazmente como acumulador frío. En tal caso, el dispositivo de calentamiento por combustible se debe calentar de manera continua para garantizar en cualquier momento la temperatura adecuada de los tochos para las operaciones de laminación.

Ninguna de las plantas existentes para la producción de productos metálicos largos mediante procesos continuos de colada y laminación adopta un enfoque holístico para reducir los costes de producción y ninguna de ellas está diseñada específicamente para tener en cuenta de manera efectiva tanto el rendimiento como la optimización energética.

De manera análoga, ninguna de las plantas existentes para la producción de productos metálicos largos mediante procesos continuos de colada y laminación tiene como objetivo mejorar la ecoeficiencia de las operaciones de fabricación mediante la adopción de flujos de trabajo y sistemas de gestión ambiental estructurados basados en la implementación de estrategias adaptadas a cada caso, aunque científicamente repetibles y coeficientes.

Por tanto, existe una necesidad en la técnica anterior de un método, y un sistema correspondiente, para la producción de productos laminados largos a partir de líneas de colada, lo cual reduce el impacto ambiental de las operaciones de fabricación y, al mismo tiempo, optimiza el rendimiento y el consumo energético, en línea con el objetivo de desarrollo sostenible, y una producción más limpia y eficiente.

Por consiguiente, un objetivo principal de la presente invención consiste en proporcionar un método, para la producción de productos metálicos largos, que permita:

- explotar al máximo, en términos de producción, la potencialidad de una producción multimodo en donde la carga directa a una laminadora a través de un paso a través de un primer dispositivo de calentamiento y/o la carga en caliente desde una estación de acumulador caliente por medio de un paso intermedio a través de un segundo dispositivo de calentamiento y/o la carga en frío desde una estación de acumulador frío, también por medio de un paso intermedio a través de un segundo dispositivo de calentamiento, se puede ejecutar minimizando el coste de transformación global; y, al mismo tiempo, ofrezca la opción

- de mejorar el rendimiento de la ecoeficiencia racionalizando automáticamente el consumo energético en función del coste energético. La planta de acuerdo con la presente solicitud funciona de una manera que puede adaptarse rápidamente a diferentes requisitos y circunstancias de producción, en función de las necesidades de producción reales, teniendo en cuenta la disponibilidad y el coste energéticos, por ejemplo, en función de las horas del día. De esta manera, la producción se puede ajustar a los requisitos reales actuales, por ejemplo, de acuerdo con las órdenes de comisión y con la disponibilidad energética y los costes de consumo actuales.

La presente invención permite aumentar la productividad de manera automática y racionalizada. En particular, la presente invención representa la forma óptima de transformar un producto intermedio largo, o semiproducto, en un producto terminado minimizando el coste de producción global.

Un objetivo complementario de la presente invención es permitir alcanzar la flexibilidad anterior y, al mismo tiempo, mantener la planta en general operativa en términos energéticos de manera eficiente y de manera programada, repetible y racional.

En este sentido, los movimientos y/o el enrutado de tochos a lo largo de la línea de producción que transporta directamente productos intermedios alargados a la laminadora o a cualquier tasa con la que se alinee la laminadora; así como los movimientos y/o el enrutado de tochos desde los diferentes acumuladores, o estaciones de acumulador, que se introduzcan en la línea que va a la laminadora, se controlan automáticamente de manera que se optimiza la asignación energética a las diferentes fases o etapas del flujo de trabajo y las diferentes secciones de la planta de producción.

También es mediante la adopción de las medidas anteriores que la presente invención garantiza que la temperatura de los productos largos intermedios, tales como tochos, se mantenga a lo largo de las diversas trayectorias de flujo de trabajo de producción posibles de manera óptima para minimizar el consumo energético.

No solo eso, sino que la elección entre diversas trayectorias, o rutas, de flujo de trabajo de producción posibles, funciona ventajosamente de manera automática en función de unos criterios de eficiencia, confiando en la recopilación y el procesamiento sistemáticos de datos reales a lo largo de la planta de producción y en los objetivos y las limitaciones establecidos. La trayectoria más conveniente, entonces, se determina iterativamente para cada producto largo intermedio en las líneas de producción, de tal manera que la transformación en el producto terminado se produzca con un coste de producción global mínimo.

Por tanto, se necesita menos energía para recalentar los productos largos intermedios a una temperatura adecuada para la posterior laminación en caliente, de conformidad con medidas de ahorro energético y requisitos ecológicos cada vez más y más pertinentes.

La presente invención logra estos y otros objetivos y ventajas mediante las características de un método de acuerdo con la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes introducen, además, las realizaciones particularmente ventajosas.

Otros objetivos, características y ventajas de la presente invención se describirán a continuación con mayor detalle haciendo referencia a las realizaciones específicas representadas en los dibujos adjuntos, en donde:

- la figura 1 es una vista esquemática y general de la distribución de una planta de producción que funciona de acuerdo con una realización del método de acuerdo con la presente invención, en donde se destacan los componentes de la planta y las posibles rutas o trayectorias de producción de productos intermedios largos resultantes de la colada continua hacia la estación de laminación;

- la figura 2 es una vista esquemática y general de la planta de producción de la figura 1, en donde se enfatiza la detección de la temperatura real en cuatro estaciones a lo largo de rutas o trayectorias de producción y la detección de la presencia y/o posición de productos intermedios largos resultantes de la colada continua en su progresión hacia la estación de laminación; y

- la figura 3 muestra una representación esquemática del flujo de trabajo de acuerdo con una realización preferente del método de optimización de producción de la presente invención, que especifica las etapas que implementa el algoritmo subyacente a la presente invención

En las figuras, los números de referencia similares representan elementos similares.

Un método para producir productos metálicos largos tales como barras, varillas, alambre o similares de acuerdo con la presente invención se ilustrará con referencia a una representación esquemática en la figura 1 de una planta de producción correspondiente adaptada para funcionar de conformidad con dicho método de producción.

Por tanto, resultará evidente qué equipos y dispositivos de la planta contribuyen a ejecutar las etapas del método de acuerdo con la presente invención. El modelo de distribución dinámica en el que se basa el método de acuerdo con la presente invención, así como los parámetros que juegan un papel en la implementación de tal método, también se aclararán haciendo referencia a una representación esquemática de una planta de producción compatible, tal como la de la figura 1.

Una planta para la producción de productos metálicos largos tales como barras, varillas, alambre o similares y configurada para funcionar de conformidad con el método de producción de la presente invención preferentemente comprende un área de salida de máquina de colada continua 100 (también indicada con el acrónimo CCM, por las siglas en inglés de Continuous Casting Machine) y un área de laminadora que comprende al menos un soporte de laminación 200.

Así mismo, tal planta comprende preferentemente una multiplicidad de líneas de producción interconectadas p1, p2 comprendidas entre el área de salida 100 de la máquina de colada continua y la laminadora 200. Estas líneas de producción p1, p2 definen una multiplicidad de trayectorias o rutas de producción, tales como ruta 1, ruta 2, ruta 3.

Los productos intermedios largos producidos por una estación de colada continua aguas arriba a lo largo de al menos una línea de colada convergen hacia un área de salida de máquina de colada continua 100. Más en particular y preferentemente, la estación de colada continua forma una multiplicidad de hebras que viajan a lo largo de las líneas de colada continua respectivas; a partir de tales hebras, se crean productos intermedios largos que, a lo largo de dichas líneas de colada respectivas, son transportados y recibidos en el área de salida de máquina de colada continua 100.

En las realizaciones de la figura 1, una multiplicidad de líneas de colada c11, c12 ... cln, a lo largo de las cuales viajan las hebras continuas y/o productos intermedios largos respectivos, se ejemplifica.

Por simplicidad, en el caso de la realización específica representada en la figura 1, las líneas de colada c11, cl2, ..., cln están representadas todas desplazadas de las líneas de producción p1, p2 y los sistemas transportadores correspondientes, tales como transportadores de rodillos, que conducen a través de las trayectorias o rutas de producción posibles. Sin embargo, también es posible que al menos una de estas líneas de colada esté situada en línea con un sistema de transportador sobre el que son movidos los productos intermedios largos, por ejemplo, con transportadores w1 y w2 en la línea de producción p1 que conducen directamente al área de laminadora 200. Los transportadores w1 y w2 forman parte de una línea de producción p1 de la planta de producción.

Los transportadores w3, w4 forman parte de una línea de producción adicional p2 de la planta de producción. Los transportadores w1, w2 se representan desplazados de los transportadores w3, w4 y están situados en lados opuestos con respecto al área de salida 100.

Así mismo, una planta adaptada para funcionar de acuerdo con el método de la presente invención puede comprender preferentemente unos medios de transferencia tr1, tr2 y tr3 para transferir productos intermedios largos, entre

- una línea de colada respectiva c11, c12, ..., cln, en la estación donde los productos intermedios han alcanzado dicha área de salida de máquina de colada continua 100; y

- una porción de los transportadores en una línea de producción p1, tales como los transportadores w1, como en el caso de los primeros medios de transferencia tr1; o entre

- una línea de colada respectiva c11, c12, ..., cln, en la estación donde los productos intermedios han alcanzado dicha área de salida de máquina de colada continua 100; y

- una porción de los transportadores en una línea de producción p2, tales como los transportadores w3, como en el caso de los segundos medios de transferencia tr2; o entre

- porciones de transportador opuestas en líneas de producción opuestas p1 y p2, tal como entre las secciones de los transportadores w4 o w3 y w1, como en el caso de los terceros medios de transferencia tr3.

La línea de producción p1 a lo largo de la cual los productos intermedios largos son transportados directamente a la laminadora 200 a través de un paso a través de un primer dispositivo de calentamiento 40 se puede conectar al área de salida de máquina de colada continua 100 a través de los primeros medios de transferencia tr1 aptos para transferir los productos intermedios largos desde el área de salida de máquina de colada continua 100 hasta los transportadores w1 alineados con la laminadora 200. De otra manera, una porción del área de salida de máquina de colada continua 100 puede estar propiamente alineada con tales transportadores w1 que están alineados, a su vez, con la laminadora 200, para suministrar los productos intermedios largos directamente a la laminadora 200 en la misma línea de producción p1.

Una planta para la producción de productos metálicos largos tales como barras, varillas o similares y configurada para funcionar de conformidad con el método de producción de la presente invención preferentemente también comprende y gestiona una multiplicidad de dispositivos de calentamiento. En el caso específico de la figura 1, la planta incorpora un primer dispositivo de calentamiento 40, preferentemente un dispositivo de calentamiento por inducción; y un segundo dispositivo de calentamiento 30, preferentemente un dispositivo de calentamiento por combustible. El dispositivo de calentamiento 30 se utiliza para la igualación de temperatura de los productos intermedios que llegan desde las estaciones de acumulador. El dispositivo de calentamiento 40 se emplea para llevar los productos intermedios largos a una temperatura objetivo, tal como Tc4, adecuada para la laminación posterior de conformidad con los requisitos técnicos objetivo del producto laminado final.

Con referencia a la figura 1, las porciones de transportador w1 están situadas aguas arriba del dispositivo de calentamiento por inducción 40; mientras que las porciones de transportador w2 están situadas aguas abajo del dispositivo de calentamiento por inducción 40. De manera similar, las porciones de transportador w3 están situadas aguas arriba del dispositivo de calentamiento por combustible 30; mientras que las porciones de transportador w4 están situadas aguas abajo del dispositivo de calentamiento por inducción 40.

Además de eso, una planta configurada para funcionar de conformidad con el método de producción de la presente invención preferentemente también comprende un acumulador caliente 50. Tal acumulador caliente 50 está situado preferentemente en correspondencia, y en comunicación con, una sección de transportador w3, en una línea de producción p2.

Así mismo, tal planta también puede comprender un acumulador frío 60, preferentemente también situado en correspondencia, y en comunicación con, una sección de transportador w3, como se muestra en la figura 1.

Preferentemente, tal planta también está provista de una mesa de carga en frío 70 o de una plataforma de carga en frío equivalente, situada ventajosamente en correspondencia, y en comunicación con, una sección de transportador w4, también en la línea de producción p2.

La mesa de carga en frío 70 también puede estar conectada funcional y/o físicamente al acumulador frío 60, de modo que los productos intermedios que llegan a esta última puedan ser transferidos ventajosamente a la primera con el fin de finalmente ser almacenados en frío, por ejemplo, en un espacio dado asignado en un almacén, hasta que el sistema determine que se cumplen las condiciones para que estos productos intermedios se reintroduzcan en el flujo de trabajo de producción.

Con referencia a la realización de la figura 1, los primeros medios de transferencia tr1, por ejemplo, en forma de carro de transferencia, se utiliza para transferir los productos intermedios largos entre

- la línea de colada respectiva, una vez que tales productos han alcanzado el área de salida de máquina de colada continua 100; y

- una porción correspondiente del transportador w1 de modo que los productos puedan ser suministrados directamente al dispositivo de calentamiento por inducción 40 por medio de porciones de transportador w1 posteriores y, sucesivamente, a la laminadora 200, por medio de porciones de transportador w2.

En consecuencia, los productos intermedios largos, por tanto, transferidos se envían directamente a una laminadora 200 a lo largo de una primera trayectoria de flujo de trabajo de producción 1, o ruta 1, de acuerdo con un primer modo de producción por laminación.

Con referencia a la realización de la figura 1, los segundos medios de transferencia tr2, por ejemplo, en forma de carro de transferencia, se utiliza para transferir los productos intermedios largos entre

- la línea de colada respectiva, una vez que tales productos han alcanzado el área de salida de máquina de colada continua 100; y

- bien el acumulador caliente 50;

- o el acumulador frío 60, siguiendo un paso preliminar a través del acumulador caliente 50.

Con referencia a la realización de la figura 1, los terceros medios de transferencia tr3, por ejemplo, en forma de carro de transferencia, se utilizan para transferir productos intermedios largos que abandonan el dispositivo de calentamiento por combustible 30 a una sección del transportador w1 aguas arriba del dispositivo de calentamiento por inducción 40, de modo que puedan pasar al dispositivo de calentamiento por inducción 40 y, después de un paso a través de este, finalmente a la laminadora 200.

A lo largo de una posible segunda trayectoria de flujo de trabajo de producción 2, o ruta 2, de acuerdo con un modo de producción correspondiente diferente del modo de producción por laminación directa anterior, los productos intermedios largos que llegan al área de salida de máquina de colada continua 100 pueden ser transferidos por los medios de transferencia tr2 al acumulador caliente 50. Después de esto, tales productos intermedios pueden ser llevados por unos medios de transportador w3 al dispositivo de calentamiento por combustible 30 y, a través de unos medios de transferencia tr3, pueden ser desplazados sobre los medios de transportador w1 hacia el horno de inducción 40. Finalmente, tales productos intermedios son enviados a través de una sección de transportador w2 a la laminadora 200.

A lo largo de una posible tercera trayectoria de producción 3, o ruta 3, de acuerdo con otro modo de producción diferente de los dos modos de producción anteriores previos, los productos intermedios largos que llegan al área de salida de máquina de colada continua 100 pueden ser transferidos preliminarmente por los medios de transferencia tr2 al acumulador caliente 50. Después de esto, tales productos intermedios pueden ser transferidos adicionalmente, por los mismos medios de transferencia tr2 o por unos medios de transferencia similares extendiendo el intervalo de desplazamiento de estos, al acumulador frío 60, donde se almacenan. Tal como se ha explicado anteriormente, se puede establecer una conexión funcional y/o física (ejemplificada en la figura 1 mediante una línea de puntos) entre el acumulador frío 60 y una mesa de carga en frío 70, de manera que los productos intermedios almacenados en frío durante más tiempo en algún almacén o similar puedan ser reintroducidos posteriormente en el flujo de trabajo de producción, por ejemplo, ventajosamente a través de un paso a través del dispositivo de calentamiento por combustible 30 para la igualación de temperatura y la transferencia posterior a través de los medios de transferencia tr3 al transportador w1 y al dispositivo de calentamiento por inducción 40, de manera análoga a las etapas expuestas en relación con la posible segunda trayectoria de flujo de trabajo de producción 2, o ruta 2, anterior.

Los medios de transferencia tr1, tr2 y tr3 son preferentemente bidireccionales, o de doble acción, medios de transferencia aptos para elevar, portar y transferir productos intermedios largos como se explicó anteriormente y fácil de reposicionar, ya sea en correspondencia con el área de salida de máquina de colada continua 100, para tr1 y tr2; o en la salida del dispositivo de calentamiento por combustible 30, para tr3.

Los medios de transferencia tr1 al transportador w1; y los medios de transferencia tr2 a los acumuladores 50, 60 se han indicado como distintos. Sin embargo, podría ser posible incorporar las funcionalidades de los medios de transferencia tr1 y las de los medios de transferencia tr2 en un único medio de transferencia, o carro de transferencia, por ejemplo, mejorando la velocidad del movimiento bidireccional.

Una planta de producción que funciona de acuerdo con el método de la presente invención comprende un sistema de control de automatización que comprende unos medios de sensor especiales que cooperan con los anteriores medios de transferencia tr1, tr2, tr3.

Tras la detección mediante los medios de sensor de la presencia de productos intermedios largos en una línea de colada dada en una estación dada, los medios de sensor de temperatura detectan la temperatura de los productos intermedios largos con respecto a dicha estación, permitiendo, por tanto, la actualización de datos en tiempo real para el funcionamiento de la planta de producción. En función de la temperatura detectada en una estación dada, una señal proporcional es transmitida al sistema de control de automatización general. Como resultado de la entrada recibida, el sistema de control de automatización activa los medios de transferencia anteriores de conformidad con las etapas de flujo de trabajo instruidas por el método de la presente invención.

Los medios de sensor que detectan la posición o presencia de los productos intermedios largos pueden ser sensores de presencia ópticos genéricos o, más específicamente, pueden ser detectores de metal caliente diseñados para detectar la luz emitida o la presencia de cuerpos emisores de infrarrojos calientes.

Por ejemplo, la temperatura T1 de los tochos que llegan desde la colada continua en una línea de colada es detectada preferentemente en la salida del área de salida de máquina de colada continua 100, cuando los medios de sensor de dicho sistema de control de automatización detectan la presencia estos en la estación V1 que está sustancialmente adyacente al área de salida de máquina de colada continua 100.

Así mismo, la temperatura T2 de los tochos que se desplazan por las secciones de transportador w1 es detectada preferentemente en la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40, cuando los medios de sensor detectan la presencia de estos en la estación V2 que está sustancialmente adyacente a la entrada al dispositivo de calentamiento por inducción 40.

Además de eso, la temperatura T3 de los tochos que se desplazan por las secciones de transportador w3 es detectada preferentemente en la entrada al dispositivo de calentamiento por combustible 30, cuando los medios de sensor detectan la presencia de estos en la estación V3 que está sustancialmente adyacente a la entrada al dispositivo de calentamiento por combustible 30.

Finalmente, la temperatura T4 de los tochos que se desplazan por las secciones de transportador w2 es detectada preferentemente en la entrada a la laminadora 200, cuando los medios de sensor detectan la presencia de estos en la estación V4 que está sustancialmente adyacente a la entrada a la laminadora 200.

Los tochos introducidos y que se desplazan a lo largo de una planta de producción que funciona de acuerdo con el método de la presente invención pueden ser etiquetados, además, de manera ventajosa y realizar un seguimiento de estos sistemáticamente mediante unos medios de sensor adicionales, por ejemplo, mientras son portados y transferidos por los medios de transferencia tr1, tr2, tr3 y/o situados en el acumulador caliente 50 y/o almacenados en el acumulador frío 60 y/o depositados sobre una mesa de carga en frío 70.

El método de acuerdo con la presente invención se basa en un modelo matemático que se utiliza para calcular dinámicamente un valor de referencia, un denominado Índice de Coste de Calentamiento Global (también denominado GHCI, por las siglas en inglés de GlobalHeating Cost Index). El método de acuerdo con la presente invención gestiona el flujo de trabajo de producción y, particularmente, las diversas fuentes de calentamiento disponibles, tales como el dispositivo de calentamiento por combustible 30 y el dispositivo de calentamiento por inducción 40, de manera que se minimiza el Índice de Coste de Calentamiento Global. Por lo tanto, el Índice de Coste de Calentamiento Global está correlacionado con los múltiples dispositivos de calentamiento de la planta de producción y, particularmente, con su consumo.

El modelo matemático anterior calcula el Índice de Coste de Calentamiento Global de una manera adaptable, en función de las condiciones reales y en tiempo real detectadas instantáneamente por los medios de sensor. La simulación resultante modela eficazmente el funcionamiento de una planta de producción cuyos parámetros de distribución y rendimientos del dispositivo son tomados en cuenta por el modelo matemático como se explica a continuación.

En lo sucesivo, el modelo matemático se introducirá más específicamente, en donde se ha considerado el caso específico de un producto intermedio largo en forma de tocho, a modo de ejemplificación.

El consumo del dispositivo de calentamiento por combustible 30 se calcula como:

SCGF = (240 * DT + 31000)/860 K1

En donde:

SCGF es el consumo específico en kWh/t;

DT es el incremento de temperatura requerido en °C, en donde DT, en este caso, es equivalente a la diferencia entre T2 y T3;

K1 es una constante.

La tasa de calentamiento en el dispositivo de calentamiento por combustible 30 se calcula como:

HR1 = K2 K 3 * (2067 * BSexp0)

En donde:

HR es la tasa de calentamiento en °C/min;

BS es la dimensión lateral del tocho en mm;

K2 a k3 son constantes;

Exp0 es una constante.

El dimensionamiento del dispositivo de calentamiento por combustible 30 se calcula como:

PRODFG

FL = K5 K6 * ((BS GAP) * — — — * HT)

RW

En donde:

FL es la longitud del dispositivo de calentamiento por combustible en mm;

GAP es la distancia entre dos tochos dentro del dispositivo de calentamiento por combustible 30;

PRODFG es la tasa de producción en t/h;

BW es el peso del tocho en t;

HT es el tiempo de calentamiento requerido en h;

K5 a k6 son constantes.

El consumo del dispositivo de calentamiento por inducción 40 se calcula como:

SCIF = K7 K8 * (0,3048 * DT)

En donde:

SCIF es el consumo específico en kWh/t;

DT es el incremento de temperatura requerido en °C, en donde DT, en este caso, es equivalente a la diferencia entre T4 y T2;

K7 a k8 son constantes.

El dimensionamiento del dispositivo de calentamiento por inducción 40 se calcula como:

FL = K9 K10

* (w1 + w2 * PROD + w3 * DT + w4 * PROD * DT — w6

* PROD2 - w7 * DT#) * 1,3 3)

En donde:

FL es la longitud del dispositivo de calentamiento por inducción en m;

DT es el incremento de temperatura requerido en °C, en donde DT, en este caso, es equivalente a la diferencia entre T4 y T2; PROD es la tasa de producción en t/h;

w1 a w7 son constantes.

La tasa de calentamiento en el dispositivo de calentamiento por inducción 40 se calcula como:

VIND

HR2 = K11 + K12 * (DT * — —)_FL

En donde:

HR es la tasa de calentamiento en °C/s;

VIND es la velocidad de cruce del dispositivo de calentamiento por inducción en m/s; DT es el aumento de temperatura requerido en °C, en donde DT, en este caso, es equivalente a la diferencia entre T4 y T2;

K11 a k12 son constantes.

La cantidad de capa oxidada generada durante las etapas del proceso se calcula en función de la temperatura, la superficie del tocho en m2, el tiempo de residencia a tal temperatura.

La cantidad de CO2 generado en el dispositivo de calentamiento por combustible se calcula como:

1,72 * SCGF

QCO2 = K15 K16 * -

POTC

En donde:

QCO2 es la cantidad de CO2 producida por tonelada de producto terminado;

SCGF es el consumo específico del dispositivo de calentamiento por combustible en kWh/t;

POTC es el poder calorífico del combustible en kcal/Nm3;

K15 a k16 son constantes.

Por último, de acuerdo con el modelo matemático presentado mediante el presente documento, el coste de índice de calentamiento global se calcula como:

GHIC = K17 + K18 * ((SCGF* PG) (SCIF * PE) (SSQ * FPP) (QCO2 * CCO))

En donde:

GHIC es el coste total de calentamiento en EURO/t;

SCFG es el consumo específico del dispositivo de calentamiento por combustible en kwh/t

PG es el precio del combustible;

SCIF es el consumo específico del dispositivo de calentamiento por inducción en kwh/t;

PE es el precio de electricidad;

SSQ es la cantidad de capa oxidada específica en % sobre el peso del tocho; FPP es el precio del producto laminado terminado;

QCO2 es la cantidad de CO2 producida;

CCO es el coste de CO2 en EURO/t;

K17 a k18 son constantes.

A la luz de lo anterior, queda claro cómo el modelo matemático expuesto anteriormente tiene en cuenta una serie de parámetros continuamente actualizados que juegan un papel sustancial en el proceso de producción y su economía, tales como: costes energéticos a lo largo del día; consumos energéticos; producción y coste de CO2; tasa de oxidación del hierro, también denominada producción de capa oxidada; tasa de producción de acería; tasa de producción de laminadora; horario de producción; capacidad de almacenamiento de productos intermedios; capacidad de almacenamiento del producto terminado.

El método de acuerdo con la presente invención se basa en el modelo matemático anterior para la simulación en tiempo real del proceso de producción y la inferencia dinámica y el cálculo de un Índice de Coste de Calentamiento Global actualizado continuamente.

La simulación y el cálculo del coste de índice de calentamiento global se lleva a cabo preferentemente en rutinas de cálculo cuyo marco de tiempo puede ser, por ejemplo, de 100 ms. Para establecer un vínculo directo entre la distribución real del implante de producción y el modelo matemático utilizado para la simulación, ventajosamente se pueden definir diversos medios de sensor virtuales en el modelo matemático que reflejan o están interconectados con los medios de sensor reales instalados en la planta de producción.

Preferentemente, para cada producto intermedio largo, tal como, habitualmente, un tocho, el cálculo del Índice Global de Costes de Calefacción asociado respectivo se reitera en sucesivas rutinas de cálculo.

La secuencia de etapas implementada por el método de acuerdo con la presente invención logra conseguir que cada producto intermedio largo siga una trayectoria o ruta de producción que realmente minimiza el valor obtenido a través de las rutinas de cálculo anteriores para el GHIC, o Índice de Coste de Calefacción Global, respectivo.

Al determinar la trayectoria o ruta de producción óptima para cada uno de los productos intermedios largos a procesar, el algoritmo subyacente al método de acuerdo con la presente invención gestiona eficazmente el uso óptimo de las diversas fuentes de calentamiento disponibles.

El algoritmo subyacente al método de acuerdo con la presente invención, en el enrutamiento efectivo de todos y cada uno de los productos intermedios largos a lo largo de una trayectoria de producción que minimiza el Índice de Coste de Calentamiento Global definido anteriormente, evidentemente tiene en cuenta, a través del modelo matemático presentado anteriormente, la distribución dada de una planta de producción y otros datos de configuración.

Tales datos de configuración pueden comprender las velocidades controladas a lo largo de los diferentes transportadores y/o las diferentes secciones de transportador.

Haciendo referencia al modelo matemático presentado, los datos de configuración también comprenden preferentemente las siguientes cantidades:

- DT2 que es igual al aumento de temperatura máximo preestablecido en el dispositivo de calentamiento por inducción 40 en relación con la distribución de planta de producción dada adoptada;

- t2 que es igual al tiempo máximo preestablecido que tarda el producto intermedio largo en cruzar el dispositivo de calentamiento por inducción 40;

- DT3 que es igual al aumento de temperatura máximo preestablecido en el dispositivo de calentamiento por combustible 30 en relación con la distribución de planta de producción dada adoptada; y

- t3 que es igual al tiempo máximo preestablecido que debe permanecer el producto intermedio largo dentro del dispositivo de calentamiento por combustible 30.

El presente método también confía en una estimación de las pérdidas o caídas de temperatura a lo largo de las diferentes estaciones de una planta de producción con una distribución dada; tal estimación se basa en modelos térmicos conocidos para la evaluación de procesos de enfriamiento.

En este sentido, el modelo matemático presentado anteriormente tiene en cuenta las siguientes pérdidas o caídas de temperatura en relación con las características de los productos intermedios largos que están siendo procesados, para ser derivadas o supuestas a partir de modelos térmicos conocidos para cuerpos sólidos:

- DT1-2 que es igual a la pérdida de temperatura desde el área de salida del dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40;

- DT1-3 que es igual a la pérdida de temperatura desde el área de salida del dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por combustible 30;

- DT3-2 que es igual a la pérdida de temperatura desde la salida del dispositivo de calentamiento por combustible 30 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40.

En función de una distribución de planta de producción dada; de velocidades controladas a lo largo de los diferentes transportadores y/o las diferentes secciones de transportador; de los tiempos de duración preestablecidos t2 y t3 definidos anteriormente; así como del seguimiento mediante medios de sensor de los productos intermedios largos insertados en, y que se desplazan a lo largo de, la planta de producción específica, el modelo matemático presentado anteriormente también puede suponer los tiempos estimados empleados por los productos intermedios largos para desplazarse entre las diferentes estaciones de planta de producción.

En particular, se puede estimar el siguiente tiempo:

- t1-2 que es igual al tiempo desde el área de salida de dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40;

- t1-3 que es igual al tiempo desde el área de salida de dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por combustible 30; y

- t3-2 que es igual al tiempo desde la salida del dispositivo de calentamiento por combustible 30 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40.

En función de los valores reales medidos por sensor anteriores; de los valores de configuración que están preestablecidos de acuerdo con la distribución de planta de producción específica; y de los valores supuestos y/o derivados de modelo anteriores, el método de acuerdo con la presente invención puede obtener sistemáticamente una matriz de valores de temperatura umbral Tc3, Tc3*, Tc1 que determinan unívocamente la elección para funcionar automáticamente entre varias posibles trayectorias o rutas de flujo de trabajo de producción: la ruta 1, ruta 2, ruta 3.

Tales valores umbral, en función de los cual se hace funcionar automáticamente una elección entre varias posibles trayectorias de flujo de trabajo de producción, se explicarán a continuación en relación con la descripción detallada de la secuencia de etapas llevada a cabo por el método de acuerdo con la presente invención y en relación con la ilustración paralela de los procesos correspondientes de la figura 3.

A partir de la medición asistida por sensor de la temperatura real T1 en el área de salida de máquina de colada continua 100, o área de salida de CCM 100, de una planta de producción dada con una distribución definida,

- el tiempo t3-2 desde la salida del dispositivo de calentamiento por combustible 30 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40 se estima posteriormente por modelo; así como

- las pérdidas de temperatura DT1-3 y DT3-2 se derivan de modelo térmico.

Como se ha mencionado, el aumento de temperatura predeterminado DT2 disponible en el dispositivo de calentamiento por inducción 40 y el aumento de temperatura predeterminado DT3 en el dispositivo de calentamiento por combustible 30 son conocidos para una planta de producción específica con una distribución dada y un uso planificado de esta.

En función del supuesto de una planta de producción específica con una distribución dada y un uso planificado de esta, como se indicó anteriormente, una temperatura objetivo TC4, que se debe interpretar como una temperatura esperada y deseada en la entrada de la laminadora 200, se ingresa en el modelo matemático. La temperatura objetivo TC4 es tal que el procesamiento de los productos intermedios largos a través de la laminadora 200 se puede llevar a cabo de manera óptima, teniendo en cuenta la calidad del producto laminado y la capacidad de fabricación. Por lo tanto, TC4 está preferentemente vinculada a, y dictada por, las opciones técnicas predefinidas en el producto final y procesado resultante del proceso de laminación de la laminadora 200. Idealmente, T4 y TC4 medidas convergen a un mismo valor.

Mediante sensores virtuales introducidos para simulación en el modelo de la planta de producción dada, la temperatura objetivo TC4 se confronta rutinariamente con la temperatura real T4 medida por el sensor en la planta de producción física, de modo que el modelo matemático tenga en cuenta tal información, de manera que la simulación de las operaciones de producción por el método matemático sigue y actualiza de manera adaptable la situación real en la planta de producción física.

En función de los datos de entrada anteriores, se calcula una primera temperatura umbral Tc3.

Como se muestra en la figura 3, Tc3 se calcula como la diferencia entre la temperatura objetivo TC4 y la suma de

- el aumento de temperatura preestablecido DT2 en el dispositivo de calentamiento por inducción 40; y

- el aumento de temperatura preestablecido DT3 en el dispositivo de calentamiento por combustible 30;

mientras que también se tiene en cuenta y se compensa la pérdida de temperatura derivada de modelo térmico DT3-2 desde la salida del dispositivo de calentamiento por combustible 30 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40. Una primera temperatura umbral Tc3 así definida es sustancialmente una temperatura de verificación en la entrada del dispositivo de calentamiento por combustible 30, que establece la viabilidad del proceso.

Si la temperatura medida T1 es superior a la primera temperatura umbral Tc3, entonces el método de acuerdo con la presente invención determina automáticamente que es una opción, desde un punto de vista de viabilidad y económico, procesar los productos intermedios largos de acuerdo con la denominada ruta de producción 1, o trayectoria de producción 1, es decir, seguir transfiriendo los productos intermedios largos suministrados en el área de salida de máquina de colada continua 100 al dispositivo de calentamiento por inducción 40 mediante los transportadores w1 y, luego, a la laminadora 200 mediante los transportadores w2.

Si la temperatura medida T1 es inferior a la primera temperatura umbral Tc3, entonces el método de acuerdo con la presente invención determina automáticamente, ya en esta etapa, que no es una opción, desde un punto de vista de viabilidad y económico, procesar los productos intermedios largos de acuerdo con la denominada ruta de producción 1, o trayectoria de producción 1. Por el contrario, el método de acuerdo con la presente invención determina automáticamente que las únicas opciones restantes, con el fin de minimizar el coste de índice de calentamiento global para los productos intermedios actuales y la planta de producción dada, están siguiendo la denominada ruta de producción 2, o trayectoria de producción 2; o siguiendo la denominada ruta de producción 3, o trayectoria de producción 3.

En la ruta de producción 2, los productos intermedios largos que llegan al área de salida de máquina de colada continua 100 son transferidos por los medios de transferencia tr2 al acumulador caliente 50. Después de esto, dichos productos intermedios son llevados por unos medios de transportador w3 al dispositivo de calentamiento por combustible 30 y, a través de unos medios de transferencia tr3, son desplazados sobre unos medios de transportador w1 hacia el horno de inducción 40. Finalmente, tales productos intermedios son enviados a través de una sección de transportador w2 a la laminadora 200.

En la ruta de producción 3, los productos intermedios largos que llegan al área de salida de máquina de colada continua 100 son transferidos preliminarmente por los medios de transferencia tr2 al acumulador caliente 50. Después de esto, tales productos intermedios son transferidos posteriormente, por los mismos medios de transferencia tr2 o por unos medios de transferencia similares extendiendo el intervalo de desplazamiento de estos, al acumulador frío 60, donde se almacenan. Se puede establecer una conexión funcional y/o física (ejemplificada en la figura 1 mediante una línea de puntos) entre el acumulador frío 60 y la mesa de carga en frío 70, de manera que los productos intermedios almacenados en frío durante más tiempo en algún almacén o similar puedan ser reintroducidos posteriormente en el flujo de trabajo de producción, a través de un paso a través del dispositivo de calentamiento por combustible 30 para la igualación de temperatura, y posteriormente sean transferidos a través de los medios de transferencia tr3 al transportador w1 y al dispositivo de calentamiento por inducción 40 y, finalmente, sean enviados a través de la sección de transportador w2 a la laminadora 200.

Con el fin de discernir automáticamente entre dicha ruta de producción 2 y dicha ruta de producción 3, el método de acuerdo con la presente invención calcula una segunda temperatura umbral Tc3 *, dependiente de la primera temperatura umbral Tc3 y preferentemente equivalente a Tc3 menos la pérdida de temperatura DT1-3 desde el área de salida del dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por combustible 30, que es un derivado de modelo térmico a la luz del tiempo estimado t1-3 desde el área de salida de dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por combustible 30.

Si la temperatura medida T1 es superior a tal segunda temperatura umbral Tc3*, entonces el producto intermedio actual es dirigido para seguir la ruta de producción 2.

Si, en cambio, la temperatura medida T1 es inferior a tal segunda temperatura umbral Tc3*, entonces el producto intermedio actual es dirigido para seguir la ruta de producción 3.

Si la temperatura medida T1 es superior a la primera temperatura umbral Tc3 y la ruta de producción 1 sigue siendo una opción, el método de acuerdo con la presente invención, dado que el producto intermedio largo actual está lo suficientemente caliente en el área de salida de dispositivo de CCM 100 como para que sea conveniente evitar el acumulador frío 60, determina automáticamente si el intermedio largo actual será dirigido a lo largo de la ruta de producción 1 o a lo largo de la ruta de producción 2, con el fin de mantener al mínimo el Índice de Coste de Calentamiento Global.

Con el fin de determinar automáticamente si el intermedio largo actual será dirigido a lo largo de la ruta de producción 1 o a lo largo de la ruta de producción 2, el método de acuerdo con la presente invención se refiere a una tercera temperatura umbral Tc1, que representa sustancialmente una temperatura de verificación adicional en el área de salida de máquina de colada continua 100.

El cálculo de la tercera temperatura umbral Tc1 se basa en el modelo matemático introducido anteriormente que se actualiza con la entrada de los siguientes datos:

- la temperatura objetivo actual TC4;

- el aumento de temperatura preestablecido DT2 en el dispositivo de calentamiento por inducción 40; y

- la pérdida de temperatura DT1-2 desde el área de salida del dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40 que es derivada de modelo térmico a la luz del tiempo estimado t1-2 que transcurre desde el área de salida de dispositivo de CCM 100 hasta la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40.

En función de los datos de entrada anteriores, en una primera etapa, la temperatura intermedia Tc2, que representa una temperatura de verificación reconstruida en la entrada del dispositivo de calentamiento por inducción 40, se calcula como una diferencia entre las Tc4 y DT2 actualizadas.

En una segunda etapa, la tercera temperatura umbral Tc1 se calcula como una diferencia entre Tc2 y DT1-2.

Si la temperatura medida T1 es inferior a tal tercera temperatura umbral Tc1, entonces el producto intermedio actual es dirigido para seguir la ruta de producción 2.

Si, por el contrario, la temperatura medida T1 es superior a tal tercera temperatura umbral Tc1, entonces el método de acuerdo con la presente invención hace funcionar automáticamente una verificación adicional.

En función de los datos de entrada actuales recogidos por medio de unos sensores en las estaciones V1 y V2 en el momento en que cada producto intermedio largo es detectado y atraviesa dichas estaciones V1 y V2; y en función del consiguiente cálculo por medio del modelo matemático del Índice de Coste Global de Calentamiento Global que implica el producto intermedio largo actual en caso de que siguiera la ruta de producción 1 o, en cambio, en caso de que siguiera la ruta de producción 2, el método de acuerdo con la presente invención determina automáticamente:

- que el producto intermedio largo actual sea dirigido a la ruta de producción 1 si el coste de índice de calentamiento global GHCI1 asociado con la ruta 1 en las condiciones dadas es inferior al coste de índice de calentamiento global GHCI2 asociado con la ruta 2; o, de lo contrario,

- que el producto intermedio largo actual sea dirigido a la ruta de producción 2 si el coste de índice de calentamiento global GHCI1 asociado con la ruta 1 en las condiciones dadas es superior al coste de índice de calentamiento global GHCI2 asociado con la ruta 2.

El método y el sistema de acuerdo con la presente invención racionalizan eficazmente la producción de productos metálicos largos, tales como barras, varillas, alambre y similares, a partir del procesamiento de productos intermedios largos, tales como tochos, lingotes o similares, y logran eficazmente hacer que tal producción sea más eficiente energéticamente. De hecho, gracias a la actualización constante del sistema con los datos actuales detectados de los sensores en la planta de producción real y la actualización paralela del modelo matemático a través de sensores virtuales homólogos, la simulación de las operaciones de producción mediante el método matemático refleja de manera adaptable la situación real en la planta de producción física. Por tanto, incluso el hecho de que los costes energéticos fluctúen a lo largo del día y cambien de un marco de tiempo a otro marco de tiempo se tiene en cuenta correctamente con el presente método.

Gracias al método implementado por software de acuerdo con la presente invención, se garantiza la secuencia de entrada sin interrupciones en las estaciones de planta de producción aguas abajo de la máquina de colada continua. Así mismo, particularmente, se optimizan las trayectorias de producción de los productos intermedios largos procesados, de conformidad con una estrategia de reducción de impacto de las operaciones de fabricación y de ecoeficiencia mediante la reducción de emisiones de dióxido de carbono.

El coste de cumplir con la legislación ambiental se puede, por tanto, reducir significativamente produciendo de acuerdo con el presente método; así mismo, la calidad de los productos procesados se ve reforzada por el enrutamiento automático de los productos intermedios largos a rutas de producción que se designan de manera determinista para cada uno de los productos procesados actualmente.

El sistema de control de automatización presentado anteriormente se puede conectar al procesador de un sistema informático. Por lo tanto, la presente solicitud también se refiere a un sistema de procesamiento de datos, que corresponde al método explicado, que comprende un procesador configurado para instruir y/o realizar las etapas de las reivindicaciones 1 a 15.

De manera análoga, la presente solicitud también se refiere a una planta de producción especialmente configurada para implementar el método según se reivindica en las reivindicaciones 1 a 15, como se describió anteriormente en sus componentes.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Método para producir productos metálicos largos, tales como barras, varillas, alambre o similares, que comprende las etapas de:

- recibir, desde una máquina de colada continua, una multiplicidad de productos intermedios largos que se desplazan en unas líneas de colada continua respectivas (c11, cl2, ..., cln); en donde dichos productos intermedios largos han sido portados hasta un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua;

- introducir dichos productos intermedios largos desde dicha área de salida (100) de dicha máquina de colada continua en una planta de producción que tiene unos parámetros de distribución conocidos, en donde dicha planta de producción comprende al menos

■ una laminadora (200) para laminar dichos productos intermedios largos;

■ una multiplicidad de líneas de producción interconectadas (p1, p2) comprendida entre dicha área de salida (100) de dicha máquina de colada continua y dicha laminadora (200), definiendo dichas líneas de producción (p1, p2) una multiplicidad de trayectorias o rutas de producción (ruta 1, ruta 2, ruta 3);

■ al menos un primer y un segundo dispositivos de calentamiento (30, 40) que tienen rendimientos conocidos;

■ transferir y suministrar algunos productos intermedios largos desde una de las líneas de colada a dicho primer dispositivo de calentamiento (40) a través de unos primeros medios de transferencia (tr1) como una primera ruta (ruta 1);

■ transferir y suministrar algunos productos intermedios largos desde una de las líneas de colada a un acumulador caliente o frío (50, 60) y a dicho segundo dispositivo de calentamiento (30) a través de unos segundos medios de transferencia (tr2, w3) como una segunda o una tercera ruta (ruta 2, ruta 3);

■ transferir los productos intermedios largos desde dichos segundos medios de calentamiento (30) a dicho primer dispositivo de calentamiento (40) a través de unos terceros medios de transferencia (tr3);

- asociar un modelo matemático a dicha planta de producción dada para calcular dinámicamente un valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global, correlacionado con la multiplicidad de dispositivos de calentamiento (30, 40) y su consumo;

- y en donde calcular dinámicamente dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global, comprende las etapas de:

o en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua, medir mediante unos medios de sensor una temperatura (T1) de cada producto intermedio largo;

o determinar de manera adaptable una multiplicidad de temperaturas umbral (Tc3, Tc3*, Tc1);

o comparar iterativamente dicha temperatura (T1) de cada producto intermedio largo medida en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua con dichas temperaturas umbral (Tc3, Tc3*, Tc1) con el fin de determinar automáticamente qué trayectoria o ruta de producción (ruta 1, ruta 2, ruta 3) debe ser seguida por cada uno de dichos productos intermedios largos en tal dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Coste de Índice de Calentamiento Global, para tal producto intermedio largo se minimiza,

o y en donde dichas temperaturas umbral (Tc3, Tc3*, Tc1) se basan en datos preestablecidos, tales como dichos rendimientos conocidos (DT3, DT2; t3, t2) de dichos dispositivos de calentamiento (30, 40) y/o dichos parámetros de distribución conocidos de dicha planta de producción y/o en propiedades físicas modeladas (DT1-3, DT1-2) de dichos productos intermedios largos y/o en propiedades objetivo técnicas predefinidas (Tc4) del producto procesado final resultante del proceso de laminación de la laminadora (200);

- enrutar automáticamente cada uno de los productos intermedios largos a lo largo de dicha ruta de producción determinada, lo cual minimiza dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global.

2. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, en donde calcular dinámicamente dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global, se basa en datos de entrada en tiempo real relacionados con dichos productos intermedios largos y el procesamiento de estos dentro de dicha planta de producción, siendo dichos datos de entrada detectados por medio de unos medios de sensor en las estaciones correspondientes (V1, V2, V3, V4) de dicha planta de producción.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las estaciones de dicha planta de producción en las que se detectan los datos de entrada en tiempo real relacionados con dichos productos intermedios largos y el procesamiento de estos comprenden al menos

- una primera estación (V1) adyacente al área de salida de máquina de colada continua (100); y

- una segunda estación (V2) adyacente a la entrada a un primer dispositivo de calentamiento (40).

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde las estaciones de dicha planta de producción en las que se detectan los datos de entrada en tiempo real relacionados con dichos productos intermedios largos y el procesamiento de estos comprenden, además

- una tercera estación (V3) adyacente a la entrada a un segundo dispositivo de calentamiento (30); y

- una cuarta estación (V4) adyacente a la entrada de la laminadora (200).

5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde asociar un modelo matemático a dicha planta de producción dada para calcular dinámicamente un valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global, comprende la etapa de establecer un vínculo directo entre la distribución de dicha planta de producción y el modelo matemático utilizado para la simulación de esta, proporcionando una multiplicidad de medios de sensor virtuales definidos en el modelo matemático que reflejan o están vinculados con dichos medios de sensor de dicha planta de producción, de modo que la simulación de las operaciones de producción por el método matemático refleje de manera adaptable las operaciones de producción llevadas a cabo en la planta de producción.

6. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende la etapa de activar automáticamente los medios de transferencia (tr1, tr2, tr3) de dichos productos intermedios largos en dicha planta de producción y transferir dichos productos intermedios largos mediante dichos medios de transferencia (tr1, tr2, tr3) a lo largo de dicha multiplicidad de trayectorias o rutas de producción (ruta 1, ruta 2, ruta 3) de manera que, como resultado de calcular dinámicamente dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2), o Índice de Coste de Calentamiento Global, cada uno de los productos intermedios largos siga la ruta de producción (ruta 1, ruta 2, ruta 3) que minimiza dicho valor de referencia (GHCI, GHCI1, GHCI2).

7. Método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dichos productos intermedios largos son transferidos entre

- dicha área de salida de máquina de colada continua (100); y

- bien una primera línea de producción (p1) de dicha planta de producción a lo largo de la cual los productos intermedios largos son transportados directamente a la laminadora (200), mediante los primeros medios de transferencia (tr1);

- o una línea de producción adicional (p2) que comprende unas estaciones de acumulador (50; 60) aptas para almacenar dichos productos intermedios largos, mediante los segundos medios de transferencia (tr2).

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dichos productos intermedios largos son transferidos entre líneas de producción opuestas (p1, p2) mediante los terceros medios de transferencia (tr3) con el fin de enrutar dichos productos intermedios largos desde dichas estaciones de acumulador (50, 60) en dicha línea de producción adicional (p2) a dicha primera línea de producción (p1), de modo que, posteriormente, la laminación sea llevada a cabo en esta por dicha laminadora (200).

9. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de:

si la temperatura (T1) de cada producto intermedio largo medida en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua es superior a una primera temperatura umbral (Tc3),

determinar automáticamente que es una opción procesar el producto intermedio largo de acuerdo con una primera ruta de producción (1), o trayectoria de producción (1), que comprende las etapas de

- transferir dicho producto intermedio largo suministrado en el área de salida de máquina de colada continua (100) a un primer dispositivo de calentamiento (40); y

- transferir posteriormente dicho producto intermedio largo a dicha laminadora (200) para ser laminado.

10. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende las etapas de:

si la temperatura (T1) de cada producto intermedio largo medida en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua es inferior a la primera temperatura umbral (Tc3),

- determinar automáticamente que no es una opción procesar los productos intermedios largos de acuerdo con la primera ruta de producción (1), o trayectoria de producción (1);

- calcular una segunda temperatura umbral (Tc3*).

11. Método de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende las etapas de:

si dicha temperatura (T1) medida en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua es superior a dicha segunda temperatura umbral (Tc3*), dirigir dicho producto intermedio actual para que siga una segunda ruta de producción (2), o trayectoria de producción (2), que comprende las etapas de

- transferir dicho producto intermedio largo suministrado en el área de salida de máquina de colada continua (100) a una estación de acumulador caliente (50) en una línea de producción adicional (p2);

- posteriormente, después de un tiempo de almacenamiento, llevar dicho producto intermedio largo a un segundo dispositivo de calentamiento (30) para una igualación de temperatura;

- transferir dicho producto intermedio largo desde dicha línea de producción adicional (p2) a la línea de producción (p1) de dicha planta de producción a lo largo de la cual los productos intermedios largos son transportados directamente a la laminadora (200);

- llevar dicho producto intermedio largo a dicho primer dispositivo de calentamiento (40); y

- enviar tal producto intermedio a la laminadora (200).

12. Método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende las etapas de:

si dicha temperatura (T1) medida en una estación (V1) de dicha planta de producción adyacente a un área de salida (100) de dicha máquina de colada continua es inferior a dicha segunda temperatura umbral (Tc3*), dirigir dicho producto intermedio actual para que siga una tercera ruta de producción (3), o trayectoria de producción (3), que comprende las etapas de

- transferir dicho producto intermedio largo suministrado en el área de salida de máquina de colada continua (100) a una estación de acumulador caliente (50) en una línea de producción adicional (p2);

- posteriormente, llevar dicho producto intermedio largo a una estación de almacenamiento en frío (60) donde permanece almacenado.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende las etapas de:

reintroducir dicho producto intermedio largo almacenado en dicha estación de acumulador frío (60) en la planta de producción mediante:

- transferir dicho producto intermedio largo desde dicha estación de acumulador frío (60) a una mesa de carga en frío (70);

- transferir posteriormente dicho producto intermedio largo desde dicha mesa de carga en frío (70) a dicho segundo dispositivo de calentamiento (30) para una igualación de temperatura,

- transferir dicho producto intermedio largo desde dicha línea de producción adicional (p2) a la línea de producción (p1) de dicha planta de producción a lo largo de la cual los productos intermedios largos son transportados directamente a la laminadora (200);

- desplazar dicho producto intermedio largo hacia dicho primer dispositivo de calentamiento (40); y

- enviar tal producto intermedio a la laminadora (200).