ES2886455T3 - Procedimiento y dispositivo electrónico para determinar la temperatura de un fleje metálico, procedimiento de control relacionado, programa informático, aparato de control e instalación de laminación en caliente - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento para determinar la temperatura de un fleje metálico, pudiéndose mover el fleje (1) dentro de un aparato de enfriamiento (4) de una instalación de laminación en caliente, estando el procedimiento implementado por un dispositivo de determinación electrónico (12) y que comprende: - adquirir (110) una medida de temperatura (Tk) de una porción de fleje en un instante de tiempo actual (k); - estimar (130), en el instante de tiempo actual (k), un flujo de calor (φk) extraído de la porción de fleje dentro del aparato de enfriamiento (4) según un modelo térmico, estando el modelo térmico configurando para modelar: + un enfriamiento por aire correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por radiación de aire y convección de aire, + un enfriamiento del cabezal de refrigerante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje mediante al menos un cabezal de refrigerante, y + un enfriamiento de refrigerante restante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que queda en la porción de fleje después de que la porción de fleje haya pasado por debajo del al menos un cabezal de refrigerante; - calcular (140) una temperatura (Tk+1) de la porción de fleje en un instante de tiempo posterior (k+1) a partir de la medida adquirida de la temperatura (Tk) y el flujo de calor extraído estimado (φk); caracterizado porque, para el enfriamiento del cabezal de refrigerante, el modelo térmico se configura además para modelar tanto: + un enfriamiento por impacto correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por impacto de refrigerante desde el al menos un cabezal de refrigerante (22), y + un enfriamiento de flujo paralelo correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que cae a una distancia dada del al menos un cabezal de refrigerante (22).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo electrónico para determinar la temperatura de un fleje metálico, procedimiento de control relacionado, programa informático, aparato de control e instalación de laminación en caliente
Campo de la invención
[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para determinar la temperatura de un fleje metálico, pudiéndose mover el fleje dentro de un aparato de enfriamiento de una instalación de laminación en caliente, estando el procedimiento implementado mediante un dispositivo de determinación electrónico.
[0002] La invención también se refiere a un procedimiento para controlar un aparato de enfriamiento de una instalación de laminación en caliente.
[0003] La invención también se refiere a un programa informático que incluye instrucciones de software que, cuando se ejecutan por un procesador, implementan tal procedimiento.
[0004] La invención también se refiere a un dispositivo de determinación electrónico para determinar la temperatura de un fleje metálico, pudiéndose mover el fleje dentro de un aparato de enfriamiento de una instalación de laminación en caliente.
[0005] La invención también se refiere a un aparato de control para controlar un aparato de enfriamiento y a una instalación de laminación en caliente para suministrar un fleje metálico, tal como un fleje de acero laminado en caliente.
Antecedentes de la invención
[0006] El artículo «Dynamic Run-Out Table Cooling Simulator and Temperature Controllers» de Nicolas PETHE et al. (2011) se refiere al control del enfriamiento de flejes de acero después de la laminación en caliente. Describe un simulador dinámico de enfriamiento de mesa recibidora que se ha desarrollado para predecir la propiedad de temperatura con precisión para una amplia gama de composiciones químicas de acero y dimensiones de fleje, basándose en el acoplamiento entre modelos térmicos y metalúrgicos con conexión a tierra físicamente. Describe un controlador basado en las predicciones del modelo y que permite controlar la temperatura del fleje en varias posiciones de la mesa.
[0007] En la sección « Modeling of Strip Cooling on Run-Out Table», este artículo describe además modelos térmicos y metalúrgicos que se acoplan para predecir la propiedad de temperatura, en particular la temperatura del fleje, en primer lugar el modelo metalúrgico y en segundo lugar el modelo térmico.
[0008] Con respecto al modelo térmico, este artículo enseña que para calcular correctamente la trayectoria térmica del fleje, la ecuación de transferencia de calor debe resolverse teniendo en cuenta diversos fenómenos que se producen en las superficies del fleje. Mientras se desplaza sobre la mesa recibidora, un fleje se puede enfriar con aire; agua procedente de los cabezales; y el agua que queda en el fleje después de pasar el cabezal.
[0009] La temperatura del fleje de acero laminado en caliente debe determinarse con precisión porque el equipo aguas arriba de la mesa recibidora, en particular el laminador de acabado, induce perturbaciones, tales como variaciones en la temperatura del fleje a la entrada de la mesa recibidora o aceleraciones del fleje. Estas perturbaciones dan lugar a variaciones en el enfriamiento del fleje y, por lo tanto, en su temperatura en el momento de su bobinado, y estas variaciones pueden provocar una degradación de las propiedades mecánicas del fleje de acero, lo que conduce a una reducción de potencia de la bobina de acero correspondiente.
[0010] El documento WO 2014/006681 A1, que forma la base del preámbulo de la reivindicación 1 y la reivindicación 17, también se refiere a un controlador de temperatura usado en una línea de laminación en caliente.
[0011] Sin embargo, la temperatura del fleje de acero laminado en caliente que se determina a partir de este modelo térmico a veces no es suficientemente precisa.
Resumen de la invención
[0012] Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo electrónico relacionado para determinar la temperatura de un fleje metálico con mayor precisión.
[0013] Para ello, la materia objeto de la invención es un procedimiento para determinar la temperatura de un fleje metálico, según la reivindicación 1.
[0014] El procedimiento según la invención proporciona, con respecto al enfriamiento del cabezal de refrigerante, un modelo térmico que está configurado para modelar tanto un enfriamiento por impacto correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que cae debajo del al menos un cabezal de refrigerante como un enfriamiento de flujo paralelo correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por medio del refrigerante que cae a una distancia determinada del al menos un cabezal de refrigerante.
[0015] Por lo tanto, la temperatura de un fleje metálico determinada con el procedimiento según la invención es más precisa.
[0016] Además, el procedimiento según la invención es más robusto. De hecho, su implementación en varias plantas distintas muestras, como se explicará con más detalle a continuación de la descripción, que el procedimiento según la invención se está realizando en varias configuraciones industriales ya que no existe una línea de producción típica en las plantas y las plantas son casi diferentes entre sí.
[0017] Según otros aspectos ventajosos de la invención, el procedimiento es según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 14.
[0018] La materia objeto de la invención es también un procedimiento para controlar un aparato de enfriamiento de una instalación de laminación en caliente, según la reivindicación 15.
[0019] La materia objeto de la invención es también un programa informático según la reivindicación 16.
[0020] La materia objeto de la invención es también un dispositivo de determinación electrónico para determinar la temperatura de un fleje metálico, según la reivindicación 17.
[0021] La materia objeto de la invención es también un aparato de control para controlar un aparato de enfriamiento de una instalación de laminación en caliente, según la reivindicación 18.
[0022] La materia objeto de la invención es también una instalación de laminación en caliente para el suministro de un fleje metálico, tal como un fleje de acero laminado en caliente, según la reivindicación 19.
Breve descripción de los dibujos
[0023] La invención se comprenderá mejor tras la lectura de la siguiente descripción, que se da únicamente a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La figura 1 es una ilustración esquemática de una instalación de laminación en caliente que incluye un aparato de enfriamiento para enfriar un fleje metálico y un aparato de control para controlar el aparato de enfriamiento según la invención;
- la figura 2 es una ilustración esquemática del aparato de enfriamiento y del aparato de control de la figura 1;
- la figura 3 es una ilustración esquemática de diferentes regímenes de enfriamiento mientras se enfría un fleje metálico dentro del aparato de enfriamiento de la figura 2, desde una posición actual a una posición posterior;
- la figura 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento, según la invención, para determinar la temperatura del fleje metálico cuando se mueve dentro del aparato de enfriamiento de la figura 2; y
- la figura 5 son curvas comparativas del procedimiento según la invención y el procedimiento de la técnica anterior con respecto a una tolerancia en el error de temperatura de bobinado, para una primera planta que incluye la instalación de laminación en caliente de la figura 1;
- la figura 6 son histogramas comparativos del procedimiento según la invención y el procedimiento de la técnica anterior con respecto a una brecha entre las temperaturas de bobinado previstas y medidas, para la primera planta; - las figuras 7 y 8 son figuras similares a las figuras 5 y 6 respectivas, para una segunda planta que incluye la instalación de laminación en caliente de la figura 1; y
- las figuras 9 y 10 son figuras similares a las figuras 5 y 6 respectivas, para una tercera planta que incluye la instalación de laminación en caliente de la figura 1.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
[0024] Siguiendo a la descripción, la expresión «sustancialmente igual a» define una relación de igualdad con respecto a más o menos el 10 %, preferentemente con respecto a más o menos el 5 %.
[0025] Por «refrigerante», como se usa en esta invención, se entiende un fluido refrigerante. El refrigerante, también llamado fluido refrigerante, incluye, por ejemplo, agua y es preferentemente agua.
[0026] El término «modelado» se refiere a una simulación numérica, tal como una simulación ejecutada en un ordenador.
[0027] En la figura 1, una instalación de laminación en caliente para suministrar un fleje metálico 1, tal como un fleje de acero laminado en caliente, incluye un horno 2 y un laminador 3. La instalación de laminación en caliente también incluye un aparato de enfriamiento 4 para enfriar el fleje metálico 1 y un aparato de control 5 para controlar el aparato de enfriamiento 4.
[0028] El fleje metálico 1 que, al descargarse del horno 2 y del laminador 3, se desplaza en una dirección de marcha A. Por ejemplo, la dirección de marcha A del fleje 1 es sustancialmente horizontal.
[0029] A continuación, el fleje 1 pasa a través del aparato de enfriamiento 4, en el que el sustrato se enfría desde una temperatura inicial, que es, por ejemplo, sustancialmente igual a la temperatura al final de la laminación del fleje, hasta una temperatura final que es, por ejemplo, la temperatura ambiente, es decir, aproximadamente 20 °C.
[0030] El fleje 1 atraviesa el aparato de enfriamiento 4 en la dirección de marcha A a una velocidad de marcha que está comprendida preferentemente entre 1 m/s y 25 m/s.
[0031] El fleje 1 es, por ejemplo, una placa metálica, tal como un fleje de acero laminado en caliente, que tiene un espesor comprendido entre 1 mm y 30 mm.
[0032] La temperatura inicial es, por ejemplo, superior o igual a 600 °C, especialmente superior o igual a 800 °C, o incluso superior a 1000 °C.
[0033] En el aparato de enfriamiento 4, tal como una mesa recibidora, se expulsa al menos un primer chorro de fluido refrigerante sobre una primera superficie 6 del fleje 1, y se expulsa al menos un segundo chorro de fluido refrigerante sobre una segunda superficie 7 del fleje 1. El líquido refrigerante, también llamado refrigerante, es, por ejemplo, agua.
[0034] En el ejemplo ilustrado, el fleje 1 discurre horizontalmente, de modo que la primera superficie 6 del fleje 1 es una superficie superior, orientada hacia arriba durante el recorrido del fleje 1, y la segunda superficie 7 del fleje 1 es una superficie inferior, orientada hacia abajo durante el recorrido del fleje 1.
[0035] A continuación, las orientaciones seleccionadas son indicativas y se refieren a las figuras. En particular, las expresiones «aguas arriba» y «aguas abajo» se refieren relativamente a la orientación seleccionada en las figuras. Estos términos se usan con respecto al fleje en proceso 1. Además, los términos de «transversal», «longitudinal» y «vertical» deben entenderse con respecto a la dirección de marca A del fleje 1, que es una dirección longitudinal. En particular, el término de «longitudinal» se refiere a una dirección paralela a la dirección de marcha A del fleje 1, el término de «transversal» se refiere a una dirección ortogonal a la dirección de marcha A del fleje 1 y contenida en un plano paralelo a la primera 6 y segunda 7 superficies del fleje 1, y el término de «vertical» se refiere a una dirección ortogonal a la dirección de marcha A del fleje 1 y ortogonal a la primera 6 y segunda 7 superficies del fleje 1.
[0036] Además, por «longitud» se hará referencia a una dimensión de un objeto en la dirección longitudinal, por «ancho» a una dimensión de un objeto en una dirección transversal y por «altura» a una dimensión de un objeto en una dirección vertical.
[0037] El aparato de enfriamiento 4 ilustrado en la figura 2 comprende al menos una válvula superior 8 y/o al menos una válvula inferior 9. El aparato de enfriamiento 4 comprende preferentemente varias válvulas superiores 8 y/o varias válvulas inferiores 9, y aún preferentemente varias válvulas superiores 8 y varias válvulas inferiores 9. En el ejemplo de la figura 2, solo se muestran tres válvulas superiores 8 y dos válvulas inferiores 9 para simplificar los dibujos.
[0038] El aparato de enfriamiento 4 comprende varios rodillos 10 para soportar el fleje 1 y para contribuir al movimiento del fleje 1 en la dirección de movimiento A.
[0039] El aparato de control 5 comprende un dispositivo de determinación electrónico 12 para determinar la temperatura del fleje metálico 1, pudiéndose mover el fleje 1 como se ha descrito anteriormente dentro del aparato de enfriamiento 4, y un dispositivo de control electrónico 14 para controlar el aparato de enfriamiento 4 según la temperatura determinada por el dispositivo de determinación 12.
[0040] El aparato de control 5 incluye una unidad de procesamiento 16 formada, por ejemplo, por una memoria 17 y un procesador 18 acoplado a la memoria 17.
[0041] Cada válvula 8, 9 está configurada para abrir o cerrar el flujo de refrigerante 10 en la dirección del fleje metálico 1. Cada válvula superior 8 se dispone encima del fleje 1. Preferentemente, cada válvula superior 8 también se dispone por encima de los rodillos 10. Con una válvula superior 8, el refrigerante cae debajo de la válvula, es decir, fluye hacia abajo en la dirección del fleje metálico 1. Cada válvula inferior 9 se dispone debajo del fleje 1. Preferentemente, cada válvula inferior 9 también se dispone debajo de los rodillos 10. Con una válvula inferior 9, el refrigerante se expulsa por encima de la válvula 9, es decir, hacia arriba en la dirección del fleje metálico 1. En otras palabras, el refrigerante se expulsa sustancialmente perpendicular al fleje metálico 1 de cada válvula correspondiente 8, 9.
[0042] El refrigerante incluye, por ejemplo, agua. El refrigerante es preferentemente agua.
[0043] Cada válvula 8, 9 incluye uno o varios cabezales, incluyendo cada cabezal al menos una boquilla 20 por la que sale el refrigerante. Cada válvula 8, 9 incluye preferentemente varias boquillas 20 que se distribuyen, por ejemplo, en dos filas 22 a ambos lados de la válvula correspondiente 8, 9. Cada fila 22 de boquilla(s) 20 también se denomina cabezal.
[0044] En el ejemplo de la figura 2, cada válvula 8, 9 incluye dos filas 22 de varias boquillas 20. Cada fila 22 de una o más boquillas 20 está ubicada a una distancia respectiva Dsuperiorj, Dinferiorj de un pirómetro 24, donde i es un índice de una fila correspondiente 22 de una válvula superior 8 determinada y j es un índice de una fila correspondiente 22 de una válvula inferior 9 determinada. En el ejemplo en el que el aparato de enfriamiento 4 comprende, por ejemplo, nueve válvulas superiores 8 y nueve válvulas inferiores 9, el experto comprenderá que el índice i para las filas superiores está comprendido entre 1 y 18 y, de manera similar, que el índice j para las filas inferiores está comprendido entre 1 y 18.
[0045] La distancia Dsuperiorj para la primera fila superior es, por ejemplo, sustancialmente igual a 6 m y las siguientes distancias para las siguientes filas superiores son según la siguiente relación:
Dsuperior_i+ .1 , = D superio rj .+ 0, ’9 m
[0046] En otras palabras, en este ejemplo, las distancias
son sustancialmente iguales a 6 m, 6,9 m, 7,8 m, 8,7 m y respectivamente 9,6 m. Además, la distancia ADsuperiorjntra entre dos filas 22 de una válvula superior 8 determinada es sustancialmente igual a 0,9 m y la distancia ADsuperiorjnter entre dos filas 22 de dos válvulas superiores sucesivas 8 es sustancialmente igual a 0,9 m.
[0047] La distancia Dinferiorj para la primera fila inferior es, por ejemplo, sustancialmente igual a 6 m y la distancia Dinferior_2 para la segunda fila inferior es sustancialmente igual a 6,3 m, siendo las siguientes distancias para las siguientes filas inferiores según la siguiente relación:
D inferiorJ+2 = D inferiorj + 0,9 m
[0048] En otras palabras, en este ejemplo, las distancias Din fe r io r j, Dinferior_2, Dinferior_3, Din fe r io r j, Dinferior_5 , etc., son sustancialmente iguales a 6 m, 6,3 m, 6,9 m, 7,2 m y respectivamente 7,8 m. Además, la distancia ADinferiorj ntra entre dos filas 22 de una válvula inferior 9 determinada es sustancialmente igual a 0,3 m y la distancia ADinferiorj nter entre dos filas 22 de dos válvulas inferiores sucesivas 9 es sustancialmente igual a 0,6 m.
[0049] En el ejemplo de la figura 2, cada válvula superior 8 está a la misma altura Hsuperior con relación al fleje metálico 1. En otras palabras, para las válvulas superiores 8, todas las boquillas 20 están separadas del fleje metálico 1 por una misma distancia Hsuperior. La altura Hsuperior es, por ejemplo, sustancialmente igual a 2 m.
[0050] Como alternativa, la altura Hsuperior varía de una válvula superior 8 a la otra.
[0051] De manera similar, en el ejemplo de la figura 2, cada válvula inferior 9 está a la misma altura Hinferior con relación al fleje metálico 1. En otras palabras, para las válvulas inferiores 9, todas las boquillas 20 están separadas del fleje metálico 1 por una misma distancia Hinferior. La altura Hinferior es, por ejemplo, sustancialmente igual a 0,15 m.
[0052] Como alternativa, la altura Hinferior varía de una válvula inferior 9 a la otra.
[0053] Para la determinación de la temperatura del fleje 1, el fleje 1 se discretiza por el dispositivo de determinación 12 en elementos elementales, denominándose cada elemento elemental porciones o también tajada.
[0054] El dispositivo de determinación 12 comprende un módulo de adquisición 26 configurado para adquirir una medida de una temperatura Tk de una porción del fleje 1, también llamada porción de fleje, en un instante de tiempo actual k.
[0055] El dispositivo de determinación 12 comprende un módulo de estimación 28 configurado para estimar, en el instante de tiempo actual k, un flujo de calor 9(T(k)) extraído de la porción de fleje dentro del aparato de enfriamiento 4 según un modelo térmico.
[0056] El dispositivo de determinación 12 comprende un módulo de cálculo 30 configurado para calcular una temperatura Tk+1 de la porción de fleje en el instante de tiempo posterior k+1 a partir de la medida adquirida de la temperatura Tk y el flujo de calor extraído estimado 9(T(k)).
[0057] En otras palabras, el dispositivo de determinación 12 está configurado para simular el enfriamiento del fleje 1, en particular para calcular la evolución térmica del fleje 1.
[0058] El dispositivo de control electrónico 14 está configurado para controlar el aparato de enfriamiento 4 según la temperatura determinada por el dispositivo de determinación 12. En otras palabras, el dispositivo de control electrónico 14 está configurado para determinar el flujo para cada válvula 8, 9 y, por consiguiente, para determinar qué válvula 8, 9 debe activarse o desactivarse. Por ejemplo, basándose en un patrón de enfriamiento determinado, una posición dada del pirómetro y una temperatura deseada, el dispositivo de control electrónico 14 está configurado para determinar qué válvulas 8, 9 deben activarse o desactivarse para compensar la variación de temperatura y la variación de velocidad del fleje.
[0059] En el ejemplo de la figura 2, el dispositivo de control 14, el módulo de adquisición 26, el módulo de estimación 28 y el módulo de cálculo 30 están, por ejemplo, cada uno realizado, es decir, implementado, como un software ejecutable por el procesador 18. La memoria 17 de la unidad de procesamiento 16 se adapta entonces para almacenar un software de control configurado para controlar el aparato de enfriamiento 4 según la temperatura determinada por el dispositivo de determinación 12, un software de adquisición configurado para adquirir una medida de una temperatura Tk de una porción de fleje en un instante de tiempo actual k, un software de estimación configurado para estimar, en el instante de tiempo actual k, un flujo de calor 9(T(k)) extraído de la porción de fleje dentro del aparato de enfriamiento 4 según el modelo térmico y un software de cálculo configurado para calcular una temperatura Tk+1 de la porción de fleje en el instante de tiempo posterior k+1 a partir de la medida adquirida de la temperatura Tk y el flujo de calor extraído estimado 9(T(k)). El procesador 18 de la unidad de procesamiento 16 está configuración entonces para ejecutar el software de control, el software de adquisición, el software de estimación y el software de cálculo.
[0060] Como variante no mostrada, el dispositivo de control 14, el módulo de adquisición 26, el módulo de estimación 28 y el módulo de cálculo 30 tienen cada uno la forma de un componente lógico programable, tal como una matriz de puertas programable en campo o FPGA, o la forma de circuito integrado dedicado, tal como un circuito integrado de aplicación específica o ASIC.
[0061] El modelo térmico está configurado para modelar un enfriamiento por aire correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por radiación de aire y convección de aire; un enfriamiento del cabezal de refrigerante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje mediante al menos un cabezal de refrigerante, es decir, mediante al menos una fila 22 de una o más boquilla; y un enfriamiento de refrigerante restante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que queda en la porción de fleje después de que la porción de fleje haya pasado por debajo del al menos un cabezal de refrigerante.
[0062] Según la invención, con respecto al enfriamiento del cabezal de refrigerante, el modelo térmico está configurado además para modelar tanto un enfriamiento por impacto correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por impacto de refrigerante desde el al menos un cabezal de refrigerante, y un enfriamiento de flujo paralelo correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que cae a una distancia determinada del al menos un cabezal de refrigerante, como se muestra en la figura 3.
[0063] El enfriamiento por impacto, el enfriamiento de flujo paralelo, el enfriamiento de refrigerante restante y el enfriamiento por aire también se denominan regímenes de enfriamiento.
[0064] El módulo de estimación 28 está configurado para estimar el flujo de calor extraído 9(T(k)) de la porción de fleje para al menos una superficie entre la superficie superior 6 y la superficie inferior 7 del fleje 1. El módulo de estimación 28 está configurado preferentemente para estimar el flujo de calor extraído 9(T(k)) para las superficies tanto superior como inferior 6, 7 del fleje 1.
[0065] Debido a la gravedad, no es posible tener un flujo paralelo o refrigerante restante en la superficie inferior del fleje 1. Por lo tanto, el experto entenderá que los posibles regímenes de enfriamiento para la superficie inferior del fleje 1 son solo enfriamiento por impacto y enfriamiento por aire.
[0066] Por consiguiente, cuando el módulo de estimación 28 está configurado para estimar el flujo de calor extraído 9 (T(k)) solo para la superficie superior 6 del fleje 1, los regímenes de enfriamiento tomados en cuenta en el modelo térmico son el enfriamiento por impacto, el enfriamiento de flujo paralelo, el enfriamiento de refrigerante restante y el enfriamiento por aire para la superficie superior 6 del fleje 1.
[0067] Cuando el módulo de estimación 28 está configurado para estimar el flujo de calor extraído 9(T(k)) solo para la superficie inferior 7 del fleje 1, los regímenes de enfriamiento tomados en cuenta en el modelo térmico son el enfriamiento por impacto y el enfriamiento por aire para la superficie inferior 7 del fleje 1.
[0068] Cuando el módulo de estimación 28 está configurado preferentemente para estimar el flujo de calor extraído 9(T(k)) tanto para la superficie superior 6 como para la superficie inferior 7 del fleje 1, los regímenes de enfriamiento tomados en cuenta en el modelo térmico son, por un lado, el enfriamiento por impacto, el enfriamiento de flujo paralelo, el enfriamiento de refrigerante restante y el enfriamiento por aire para la superficie superior 6 del fleje 1, y por otro lado, el enfriamiento por impacto y el enfriamiento por aire para la superficie inferior 7 del fleje 1.
[0069] El módulo de cálculo 30 está configurado para calcular la temperatura Tk+i de la porción de fleje en el instante de tiempo posterior k+1 a partir de la medida adquirida de la temperatura Tky el flujo de calor extraído estimado 9k. Para calcular esta temperatura de la porción de fleje, el módulo de cálculo 30 está configurado, por ejemplo, para resolver una ecuación del calor, tal como la siguiente ecuación del calor:
Figure imgf000007_0001
en la que:
• p es la densidad de masa del fleje 1,
• cp es la capacidad calorífica específica del fleje 1,
• A es la conductividad térmica del fleje 1,
• q es el calor generado por el fleje 1,
• T(x,t) es la temperatura del fleje 1 para una posición x y un instante de tiempo t, y
• Osup. es el flujo de calor extraído total de la porción de fleje para una superficie determinada entre la superficie superior 6 y la superficie inferior 7 del fleje 1
[0070] En la figura 3, Lporción es la distancia recorrida por una porción de fleje determinada, o tajada de fleje, entre dos instantes de tiempo sucesivos, por ejemplo, los instantes de tiempo k, k+1 correspondientes a posiciones sucesivas de la porción de fleje con índices de posición sucesivos N, N+1. En otras palabras, esta distancia Lporción es igual a la diferencia entre las dos posiciones correspondientes a los dos índices de posición sucesivos N, N+1.
[0071] Cuando una porción de fleje determinada se desplaza dentro del aparato de enfriamiento 4 a lo largo de la dirección de marcha A desde una fila actual 22 de una o más boquillas 20 hasta una fila posterior 22 de una o más boquillas 20 de la una o más válvulas superiores, su superficie superior 6 se beneficia sucesivamente del enfriamiento de los sucesivos regímenes de enfriamiento mencionados anteriormente, es decir, el enfriamiento por impacto en una zona de impacto, el enfriamiento de flujo paralelo en una zona de flujo paralelo, el enfriamiento de refrigerante restante en una zona de refrigerante restante y el enfriamiento por aire en una zona de aire como se muestra en la figura 3.
[0072] La zona de impacto está centrada en la posición de la fila actual 22 de una o más boquillas 20 a lo largo de la dirección de marcha A. La longitud Limp de la zona de impacto es, por ejemplo, sustancialmente igual a 3 veces el diámetro de impacto Dimp a lo largo de dicha dirección A. El diámetro de impacto Dimp es el diámetro del flujo de refrigerante al impactar con el fleje 1 para enfriarlo, como se muestra en la figura 3. El valor del diámetro de impacto Dimp está comprendido, por ejemplo, entre 5 mm y 25 mm.
[0073] En la dirección de marcha A y para la superficie superior 6, la zona de flujo paralelo es la zona inmediatamente después de la zona de impacto y adyacente a esta. La longitud de la zona de flujo paralelo se indica Lpf. La longitud de la zona de flujo paralelo Lpf está comprendida, por ejemplo, entre 0,1 m y 2 m. En la dirección de marcha A, la zona de refrigerante restante es la zona inmediatamente después de la zona de flujo paralelo y adyacente a esta. La longitud de la zona de refrigerante restante se indica como Lrc. La longitud de la zona de refrigerante restante Lrc está comprendida, por ejemplo, entre 0,1 m y 2 m. Por último, la zona de aire es la zona inmediatamente después de la zona de refrigerante restante y adyacente a esta. La zona de aire se extiende hasta la zona de impacto para la fila posterior 22 de una o más boquillas 20 de la correspondiente válvula superior 8.
[0074] Cuando una porción de fleje determinada se desplaza dentro del aparato de enfriamiento 4 a lo largo de la dirección de marcha A desde una fila actual 22 de una o más boquillas 20 hasta una fila posterior 22 de una o más boquillas 20 de una o más válvulas superiores, su superficie inferior 7 se beneficia sucesivamente del enfriamiento de los sucesivos regímenes de enfriamiento mencionados anteriormente con respecto a la superficie inferior 7, es decir, el enfriamiento por impacto en la zona de impacto y el enfriamiento por aire en la zona de aire.
[0075] La zona de impacto para la superficie inferior 7 también está centrada en la posición de la fila actual 22 de una o más boquillas 20 de la correspondiente válvula inferior 9 a lo largo de la dirección de marcha A. La longitud L|MP de la zona de impacto también es, por ejemplo, sustancialmente igual a 3 veces el diámetro de impacto Dimp de la boquilla 20 de la correspondiente válvula inferior 9.
[0076] En la dirección de marcha A y para la superficie inferior 7, la zona de aire es la zona inmediatamente después de la zona de impacto y adyacente a esta. La zona de aire se extiende hasta la zona de impacto para la fila posterior 22 de una o más boquillas 20 de la correspondiente válvula inferior 9.
[0077] En cuanto al enfriamiento por impacto, el modelo térmico depende preferentemente del diámetro de impacto Dimp y del número de Reynolds Re del refrigerante.
[0078] El impacto corresponde al refrigerante que fluye desde el cabezal, o la fila 22 de una o más boquillas, y que impacta directamente en el fleje 1. Para la superficie superior 6 del fleje 1, corresponde en consecuencia al refrigerante que cae debajo de la fila 22 de una o más boquillas, o el cabezal, de una válvula superior respectiva 8. Para la superficie inferior 7 del fleje 1, corresponde al refrigerante que fluye por encima de la fila 22 de una o más boquillas, o el cabezal, de una válvula inferior respectiva 9.
[0079] El flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento por impacto satisface, por ejemplo, la siguiente ecuación:
Figure imgf000008_0001
en la que:
• Al y respectivamente Av son conductividades térmicas del refrigerante en estado líquido y respectivamente en el estado gaseoso,
• ATsub es igual a Tsat - Trefrigerante, en grados Celsius,
• Tsat es una temperatura de saturación, del estado líquido al estado gaseoso del refrigerante, en grados Celsius, • Trefiérante es la temperatura del refrigerante, en grados Celsius,
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual t, en grados Celsius,
• Dimp es el diámetro de impacto,
• Re es el número de Reynolds del refrigerante para el al menos un cabezal de refrigerante,
• Pr es el número de Prandtl del refrigerante y
• Qfb es un coeficiente predefinido.
[0080] Las conductividades térmicas Al, Av, la temperatura de saturación Tsat, el diámetro de impacto Dimp, el número de Reynolds del refrigerante Re, el número de Prandtl del refrigerante Pr y el coeficiente predefinido QFB tienen valores predeterminados conocidos a partir del módulo de estimación 28.
[0081] La temperatura del refrigerante Trefrigerante se mide preferentemente mediante un sensor de temperatura, no mostrado. Como alternativa, la temperatura del refrigerante Trefrigerante es un parámetro predefinido con un valor predeterminado conocido a partir del módulo de estimación 28.
[0082] El experto comprenderá que t es la notación para el instante de tiempo cuando se considera de manera continua y que el módulo de estimación 28 está configurado para discretizar el tiempo en instantes de tiempo sucesivos k, k+1 con el fin de estimar el flujo de calor extraído ^(T(k)).
[0083] En cuanto al flujo paralelo, el enfriamiento del modelo térmico depende preferentemente de una temperatura de saturación del refrigerante.
[0084] El flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento de flujo paralelo satisface, por ejemplo, la siguiente ecuación:
Figure imgf000008_0002
en la que:
• Tsat es una temperatura de saturación, del estado líquido al estado gaseoso del refrigerante, en grados Celsius, • ATsub es igual a Tsat - Trefrigerante, en grados Celsius,
• Trefrigerante es la temperatura del refrigerante, en grados Celsius,
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual (t), en grados Celsius, y
• Qf b _ //i , Qf b _//2, Qf b _//3 son coeficientes predefinidos.
[0085] La temperatura de saturación Tsat y los coeficientes predefinidos Qf b _ //i , Qf b _//2, Qf b _//3 tienen valores predeterminados conocidos a partir del módulo de estimación 28.
[0086] En cuanto al enfriamiento de refrigerante restante, el modelo térmico depende preferentemente de un flujo de enfriamiento de aire radiativo, de un flujo de calor extraído previamente estimado para el enfriamiento de flujo paralelo y de una longitud cubierta por la porción de sustrato dentro de una sección de refrigerante restante del aparato de enfriamiento.
[0087] El flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento de refrigerante restante satisface, por ejemplo, la siguiente ecuación:
<p{T{t)) = máx f radiativo ( r ( í ) ) convectivo
Figure imgf000009_0001
en la que:
• radiativo (T(t)) y respectivamente convectivo (T(t)) son el flujo de enfriamiento de aire radiativo y respectivamente el flujo de enfriamiento de aire convectivo,
• qiúitimoj/ es el flujo de calor extraído previamente estimado para el enfriamiento de flujo paralelo, y
• longitud es la longitud cubierta por la porción de fleje dentro de la sección de refrigerante restante.
[0088] El enfriamiento por aire es la suma del enfriamiento por radiación de aire y del enfriamiento por convección de aire.
[0089] En cuanto al enfriamiento por radiación de aire, el modelo térmico depende preferentemente de la temperatura de la porción de fleje y de la constante de Stefan.
[0090] El flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento por radiación de aire satisface, por ejemplo, la siguiente ecuación:
Figure imgf000009_0002
en la que:
• a es la constante de Stefan,
• £ es la emisividad de la porción de fleje,
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual (t), en grados Celsius, y
• Ta es la temperatura del aire, en grados Celsius.
[0091] La constante de Stefan a, la emisividad de la porción de fleje £ y la temperatura del aire Ta tienen valores predeterminados conocidos a partir del módulo de estimación 28.
[0092] En cuanto al enfriamiento por convección de aire, el modelo térmico depende preferentemente de la temperatura de la porción de fleje y de un coeficiente de intercambio de calor H.
[0093] El flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento por convección de aire satisface, por ejemplo, la siguiente ecuación:
convectivo (t {/)) = H ÁJ'{t)-T a) (6)
en la que:
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual (t), en grados Celsius,
• Ta es la temperatura del aire, en grados Celsius, y
• el coeficiente de intercambio de calor H satisface:
Figure imgf000010_0001
siendo Aa¡re la conductividad térmica del aire, Reaire el número de Reynolds del aire, Praire el número de Prandtl del aire y l la longitud de la porción de fleje enfriada por el aire.
[0094] La conductividad térmica del aire Aaire, el número de Reynolds del aire Reaire, el número de Prandtl del aire Praire y la temperatura del aire Ta tienen valores predeterminados conocidos a partir del módulo de estimación 28.
[0095] El funcionamiento del aparato de control electrónico 5, en particular del dispositivo de determinación 12, según la invención, se explicará ahora en vista de la figura 4 que representa un diagrama de flujo de un procedimiento, según la invención, para determinar la temperatura del fleje metálico 1, pudiéndose mover el fleje 1 dentro del aparato de enfriamiento 4 de la instalación de laminación en caliente.
[0096] Inicialmente, en la etapa 100, el fleje 1 se discretiza en los elementos elementales, denominados porciones o tajadas.
[0097] Para una porción determinada, o tajada, la temperatura y el perfil metalúrgico se actualizan periódicamente resolviendo la ecuación del calor, como se explicará con más detalle en lo sucesivo en esta invención, hasta llegar a la posición de un pirómetro de bobinado, no representado. El procedimiento dura hasta que la porción final del fleje 1 alcanza la posición del pirómetro de bobinado.
[0098] En cada iteración, la porción determinada se desplaza por un desplazamiento igual a v x dt, siendo v una velocidad del fleje 1 a lo largo de la dirección de marcha A y dt un período de muestreo, es decir, el período de tiempo entre dos instantes de tiempo sucesivos k, k+1. La velocidad del fleje se considera preferentemente constante durante el período de muestreo dt.
[0099] Durante cada iteración, una serie de posiciones discretas Apos de la porción de fleje satisface, por ejemplo, la siguiente ecuación:
Apos = tanda
Figure imgf000010_0002
en la que v es la velocidad del fleje,
dt es el período de muestreo,
dx es una etapa de muestreo, por ejemplo, igual a 30 cm.
[0100] En la siguiente etapa 110, el módulo de adquisición 26 adquiere una medida de la temperatura Tk de la porción de fleje en el instante de tiempo actual k a partir de un sensor de temperatura correspondiente, no mostrado.
[0101] Además opcionalmente, el dispositivo de determinación 12 calcula a continuación, en la siguiente etapa 120, una evolución de transformación de fase y nuevas propiedades termomecánicas de la porción de fleje según un modelo metalúrgico. En esta etapa, se actualiza un estado metalúrgico de la porción, tal como el porcentaje de austenita transformada, basándose en el nivel de transformación metalúrgica y también se actualizan las propiedades termomecánicas del fleje, tal como la densidad y/o el calor específico. El modelo metalúrgico está adaptado para describir la descomposición de la fase de austenita en ferrita poligonal y a continuación adicionalmente en perlita teniendo en cuenta la composición química del acero, el tamaño de grano de la austenita fuera del laminador de acabado, así como la trayectoria de enfriamiento de la mesa recibidora. Este modelo metalúrgico se basa en el supuesto de equilibrio local sin división de átomos sustitutivos. Se supone que la nucleación de la ferrita se produce en los bordes y las caras del grano de austenita; la fuerza impulsora para la nucleación y la concentración de carbono en la interfaz de austenita/ferrita se calculan teniendo en cuenta las concentraciones de adiciones de aleación (Si, Mo, Cr, Ni, Cu, Al). Se adopta el modo mixto de crecimiento de núcleos en el que la velocidad límite de interfase instantánea durante la transformación de austenita/ferrita se calcula como el resultado de la difusión en austenita del carbono rechazado por la transformación y la movilidad de los átomos de hierro en la interfaz de austenita/ferrita. Con el aumento de la fracción de ferrita, la concentración de carbono en las porciones restantes de austenita aumenta hasta que se alcanza la concentración crítica en la que comienza la transformación de la perlita. En el modelo metalúrgico, el inicio de la transformación de la perlita se describe usando el formalismo de Hultgren.
[0102] En la siguiente etapa 130, el flujo de calor 9k extraído de la porción de fleje dentro del aparato de enfriamiento 4 se estima por el módulo de estimación 28, en el instante de tiempo actual k, según el modelo térmico descrito anteriormente. El flujo de calor extraído estimado corresponde al período de tiempo desde el instante de tiempo actual k hasta el instante de tiempo posterior k+1.
[0103] Basándose en la posición de la porción de fleje con respecto a la fila actual 22 de una o más boquillas 20 de la correspondiente válvula superior 8 y/o con respecto a la actual fila 22 de una o más boquillas 20 de la correspondiente válvula inferior 9, el módulo de estimación 28 determina el régimen de enfriamiento que se aplica a la superficie superior 6 y/o a la superficie inferior 7 de la porción de fleje.
[0104] Para la superficie superior 6 de la porción de fleje, el régimen de enfriamiento se determina entre el siguiente enfriamiento por impacto, por ejemplo, la ecuación (2), el siguiente enfriamiento de flujo paralelo, por ejemplo, la ecuación (3), el siguiente enfriamiento de refrigerante restante, por ejemplo, las ecuaciones (4) a (8), y el siguiente enfriamiento por aire, por ejemplo, las ecuaciones (5) a (8).
[0105] Para la superficie inferior 7 de la porción de fleje, el régimen de enfriamiento se determina entre el siguiente enfriamiento por impacto, por ejemplo, la ecuación (2), y siguiente el enfriamiento por aire, por ejemplo, las ecuaciones (5) a (8).
[0106] Por lo tanto, según la invención, el modelo térmico, con respecto al enfriamiento del cabezal de refrigerante, está configurado para modelar tanto el enfriamiento por impacto correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por impacto de refrigerante desde el al menos un cabezal de refrigerante 22 como un enfriamiento de flujo paralelo correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que cae a una distancia determinada del al menos un cabezal de refrigerante 22. Esta distancia determinada es, por ejemplo, superior o igual a Lim p /2, es decir, la mitad de la longitud Lim p de la zona de impacto, cuando la zona de impacto está centrada en la posición de la fila actual 22 de una o más boquillas 20 a lo largo de la dirección de marcha A.
[0107] A continuación, el módulo de cálculo 30 calcula, en la siguiente etapa 140, la temperatura Tk+1 de la porción de fleje en el instante de tiempo posterior k+1 a partir de la medida adquirida de la temperatura Tk y el flujo de calor extraído estimado 9k. Para calcular esta temperatura de la porción de fleje, el módulo de cálculo 30 resuelve una ecuación del calor, tal como la ecuación (1).
[0108] El dispositivo de control 14 finalmente controla el aparato de enfriamiento 4 según la temperatura determinada por el dispositivo de determinación 12. En particular, el dispositivo de control 14 determina el flujo para cada válvula 8, 9 y, por consiguiente, determina qué válvula 8, 9 debe activarse o desactivarse.
[0109] Por lo tanto, el procedimiento y el dispositivo de determinación 12 según la invención proporcionan, con respecto al enfriamiento del cabezal de refrigerante, un modelo térmico que está configurado para modelar tanto el enfriamiento por impacto como el enfriamiento de flujo paralelo. Por consiguiente, la temperatura del fleje metálico 1 determinada con el procedimiento según la invención es más precisa que la temperatura del fleje metálico 1 determinada con el procedimiento de la técnica anterior, como se presentará en lo sucesivo en esta invención a la vista de las figuras 5 a 10.
[0110] La figura 5 muestra dos curvas comparativas 200, 210 para una primera planta que incluye la instalación de laminación en caliente, respecto al porcentaje de bobinas que se proporcionan dentro de una tolerancia definida sobre un error de temperatura de bobinado, estando dicha tolerancia definida indicada en el eje de abscisas. Una primera curva 200 ilustra los resultados del procedimiento según la invención, mientras que una segunda curva 210 muestra los resultados del procedimiento de la técnica anterior. Resultará evidente para el experto en la técnica que los resultados con el procedimiento según la invención son mucho mejores que con el procedimiento de la técnica anterior, ya que para el valor de la tolerancia definida indicada en el eje de abscisas, el porcentaje de bobinas proporcionadas dentro de dicha tolerancia definida es cada vez mejor con el procedimiento según la invención que con el procedimiento de la técnica anterior.
[0111] La figura 6 muestra dos histogramas comparativos 250, 260 para la primera planta que indican el número de bobinas que se proporcionan para una brecha respectiva entre las temperaturas de bobinado predichas y medidas, estando dicha brecha indicada en el eje de abscisas. Un primer histograma 250 ilustra los resultados del procedimiento según la invención, mientras que un segundo histograma 260 muestra los resultados del procedimiento de la técnica anterior. Resultará evidente para el experto en la técnica que los resultados con el procedimiento según la invención son de nuevo mucho mejores que los del procedimiento de la técnica anterior, ya que para los valores bajos de la brecha indicada en el eje de abscisas, el número de bobinas proporcionadas es cada vez mayor con el procedimiento según la invención que con el procedimiento de la técnica anterior. A la inversa, para valores altos de la brecha, que corresponden a una precisión inferior, el número de bobinas proporcionadas es cada vez mayor con el procedimiento de la técnica anterior que con el procedimiento según la invención.
[0112] De manera similar a la figura 5, la figura 7 muestra dos curvas comparativas 300, 310 para una segunda planta que incluye la instalación de laminación en caliente, indicando el porcentaje de bobinas que se proporcionan dentro de una tolerancia definida en un error de temperatura de bobinado. Una tercera curva 300 ilustra los resultados del procedimiento según la invención, mientras que una cuarta curva 310 muestra los resultados del procedimiento de la técnica anterior. Resultará evidente para esta segunda planta que los resultados con el procedimiento según la invención son también mucho mejores que los del procedimiento de la técnica anterior.
[0113] Como en la figura 6, la figura 8 muestra dos histogramas comparativos 350, 360 para la segunda planta que indican el número de bobinas que se proporcionan para una brecha respectiva entre las temperaturas de bobinado predichas y medidas. Un tercer histograma 350 ilustra los resultados del procedimiento según la invención, mientras que un cuarto histograma 360 muestra los resultados del procedimiento de la técnica anterior. De nuevo, resultará evidente que los resultados con el procedimiento según la invención son mucho mejores que con el procedimiento de la técnica anterior, ya que para los valores bajos de la brecha, el número de bobinas proporcionadas es mayor con el procedimiento según la invención que con el procedimiento de la técnica anterior, mientras que para valores altos de la brecha, el número de bobinas proporcionadas es mayor con el procedimiento de la técnica anterior que con el procedimiento según la invención.
[0114] Por último, la figura 9 muestra, de manera similar a las figuras 5 y 7, dos curvas comparativas 400, 410 para una tercera planta que incluye la instalación de laminación en caliente, que ilustra el porcentaje de bobinas que se proporcionan dentro de una tolerancia definida en un error de temperatura de bobinado. Una quinta curva 400 ilustra los resultados del procedimiento según la invención, mientras que una sexta curva 410 muestra los resultados del procedimiento de la técnica anterior. De nuevo, para esta tercera planta, los resultados con el procedimiento según la invención son mejores que los del procedimiento de la técnica anterior.
[0115] La figura 10 muestra, como en las figuras 6 y 8, dos histogramas comparativos 450, 460 para la tercera planta con el número de bobinas proporcionadas para una brecha respectiva entre las temperaturas de bobinado predichas y medidas. Un quinto histograma 450 ilustra los resultados del procedimiento según la invención, mientras que un sexto histograma 460 muestra los resultados del procedimiento de la técnica anterior. Los resultados con el procedimiento según la invención son aún mejores que los del procedimiento de la técnica anterior.
[0116] Por lo tanto, el experto en la técnica apreciará que los resultados del procedimiento según la invención son similares de una planta a otra, como se ilustra con las curvas similares 200, 300, 400 y también con los histogramas similares 250, 350, 450, siendo siempre mejores que los resultados del procedimiento de la técnica anterior. Las pequeñas diferencias entre las curvas 200, 300, 400 y/o entre los histogramas 250, 350, 450 de una planta a otra se deben a diferencias entre los datos de entrada, en particular a las diferencias de los sensores de una planta a otra.
[0117] A pesar de estas diferencias de sensor, esta similitud de los resultados de una planta a otra muestra que el procedimiento según la invención es mucho menos sensible a las diferencias de configuración o diferencias de sensor que el procedimiento de la técnica anterior.
[0118] Por lo tanto, el procedimiento según la invención también es más robusto. De hecho, su implementación en varias plantas distintas, como se ilustra en las figuras 5 a 10, muestra que el procedimiento según la invención se está realizando en varias configuraciones industriales ya que no hay una línea de producción típica en las plantas y las plantas son casi diferentes entre sí.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para determinar la temperatura de un fleje metálico, pudiéndose mover el fleje (1) dentro de un aparato de enfriamiento (4) de una instalación de laminación en caliente,
estando el procedimiento implementado por un dispositivo de determinación electrónico (12) y que comprende: - adquirir (110) una medida de temperatura (Tk) de una porción de fleje en un instante de tiempo actual (k);
- estimar (130), en el instante de tiempo actual (k), un flujo de calor (9k) extraído de la porción de fleje dentro del aparato de enfriamiento (4) según un modelo térmico,
estando el modelo térmico configurando para modelar:
un enfriamiento por aire correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por radiación de aire y convección de aire,
un enfriamiento del cabezal de refrigerante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje mediante al menos un cabezal de refrigerante, y
un enfriamiento de refrigerante restante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que queda en la porción de fleje después de que la porción de fleje haya pasado por debajo del al menos un cabezal de refrigerante;
- calcular (140) una temperatura (Tk+1) de la porción de fleje en un instante de tiempo posterior (k+1) a partir de la medida adquirida de la temperatura (Tk) y el flujo de calor extraído estimado (9k);
caracterizado porque, para el enfriamiento del cabezal de refrigerante, el modelo térmico se configura además para modelar tanto:
un enfriamiento por impacto correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por impacto de refrigerante desde el al menos un cabezal de refrigerante (22), y
un enfriamiento de flujo paralelo correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que cae a una distancia dada del al menos un cabezal de refrigerante (22).
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el modelo térmico para el enfriamiento por impacto depende de un diámetro de impacto (Dimp) y de un número de Reynolds (Re) del refrigerante.
3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que el flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento por impacto satisface la siguiente ecuación:
Figure imgf000013_0001
en la que:
• Ai y respectivamente Ay son conductividades térmicas del refrigerante en estado líquido y respectivamente en estado gaseoso,
• ATsub es igual a Tsat - Trefrigerante, en grados Celsius,
• Tsat es una temperatura de saturación, del estado líquido al estado gaseoso del refrigerante, en grados Celsius, • Trefrigerante es la temperatura del refrigerante, en grados Celsius,
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual (t), en grados Celsius,
• Dimp es el diámetro de impacto,
• Re es el número de Reynolds del refrigerante para el al menos un cabezal de refrigerante,
• Pr es el número de Prandtl del refrigerante y
• Qf b es un coeficiente predefinido.
4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el modelo térmico para el enfriamiento de flujo paralelo depende de una temperatura de saturación (Tsat) del refrigerante.
5. El procedimiento según la reivindicación 4, en el que el flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento de flujo paralelo satisface la siguiente ecuación:
Figure imgf000013_0002
en la que
• Tsat es una temperatura de saturación, del estado líquido al estado gaseoso del refrigerante, en grados Celsius, • ATsub es igual a Tsat - Trefrigerante, en grados Celsius,
• Trefrigerante es la temperatura del refrigerante, en grados Celsius,
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual (t), en grados Celsius, y
• Qf b _ //i , Qf b _//2, Qf b _//3 son coeficientes predefinidos.
6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el modelo térmico para el enfriamiento de refrigerante restante depende de un flujo de enfriamiento de aire radiativo, de un flujo de calor extraído previamente estimado para el enfriamiento de flujo paralelo y de una longitud cubierta por la porción de sustrato dentro de una sección de refrigerante restante del aparato de enfriamiento.
7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que el flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento de refrigerante restante satisface la siguiente ecuación:
(p {T (t )) = máx radiativo (T (f)) convectivo
Figure imgf000014_0001
en la que:
• radiativo (T(t)) y respectivamente convectivo (T(t)) son el flujo de enfriamiento de aire radiativo y respectivamente el flujo de enfriamiento de aire convectivo,
• q>únimoj/ es el flujo de calor extraído previamente estimado para el enfriamiento de flujo paralelo, y
• longitud es la longitud cubierta por la porción de fleje dentro de la sección de refrigerante restante.
8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el modelo térmico para el enfriamiento por radiación de aire depende de una temperatura de la porción de fleje y de la constante de Stefan.
9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento por radiación de aire satisface la siguiente ecuación:
radiativo ( T(t))= a.£.({T{r) 273)4 - {T 273)4)
en la que:
• a es la constante de Stefan,
• £ es la emisividad de la porción de fleje,
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual (t), en grados Celsius, y
• Ta es la temperatura del aire, en grados Celsius.
10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el modelo térmico para el enfriamiento por convección de aire depende de una temperatura de la porción de fleje y de un coeficiente de intercambio de calor (H).
11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que el flujo de calor extraído estimado debido al enfriamiento por convección de aire satisface la siguiente ecuación:
Figure imgf000014_0002
en la que:
• T(t) es la medida adquirida de la temperatura de la porción de fleje en el instante de tiempo actual (t), en grados Celsius,
• Ta es la temperatura del aire, en grados Celsius, y
• H es el coeficiente de intercambio de calor y satisface:
Figure imgf000015_0001
Si Reaire>105,
siendo Aaire la conductividad térmica del aire, Reaire el número de Reynolds del aire, Praire el número de Prandtl del aire y l la longitud de la porción de fleje enfriada por el aire.
12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el flujo de calor extraído (9k) se estima para al menos una superficie entre una superficie superior (6) y una superficie inferior (7) de la porción de fleje, preferentemente para las superficies tanto superior (6) como inferior (7) de la porción de fleje.
13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el refrigerante incluye agua.
14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fleje metálico (1) es un fleje de acero laminado en caliente.
15. Un procedimiento para controlar un aparato de enfriamiento (4) de una instalación de laminación en caliente, estando el procedimiento implementado por un aparato de control electrónico (5) y que comprende:
- determinar la temperatura de un fleje metálico (1), pudiéndose mover el fleje (1) dentro del aparato de enfriamiento (4), y
- controlar el aparato de enfriamiento (4) según la temperatura determinada,
en el que la determinación de la temperatura se implementa con el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
16. Programa informático que incluye instrucciones de software que, cuando se ejecutan por un procesador, implementan un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
17. Dispositivo de determinación electrónico (12) para determinar la temperatura de un fleje metálico (1), pudiéndose mover el fleje (1) dentro de un aparato de enfriamiento (4) de una instalación de laminación en caliente, comprendiendo el dispositivo de determinación electrónico (12):
- un módulo de adquisición (26) configurado para adquirir una medida de temperatura (Tk) de una porción de fleje en un instante de tiempo actual (k);
- un módulo de estimación (28) configurado para estimar, en el instante de tiempo actual (k), un flujo de calor (9k) extraído de la porción de fleje dentro del aparato de enfriamiento (4) según un modelo térmico,
estando el modelo térmico configurando para modelar:
un enfriamiento por aire correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por radiación de aire y convección de aire,
un enfriamiento del cabezal de refrigerante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje mediante al menos un cabezal de refrigerante (22), y
un enfriamiento de refrigerante restante correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que queda en la porción de fleje después de que la porción de fleje haya pasado por debajo del al menos un cabezal de refrigerante;
- un módulo de cálculo (30) configurado para calcular una temperatura (Tk+1) de la porción de fleje en un instante de tiempo posterior (k+1) a partir de la medida adquirida de la temperatura (Tk) y el flujo de calor extraído estimado (9k); caracterizado porque, para el enfriamiento del cabezal de refrigerante, el modelo térmico se configura además para modelar tanto:
un enfriamiento por impacto correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que cae debajo del al menos un cabezal de refrigerante (22) como
un enfriamiento de flujo paralelo correspondiente al enfriamiento de la porción de fleje por el refrigerante que cae a una distancia dada del al menos un cabezal de refrigerante (22).
18. Aparato de control (5) para controlar un aparato de enfriamiento (4) de una instalación de laminación en caliente, comprendiendo el aparato de control (5):
- un dispositivo de determinación electrónico (12) para determinar la temperatura de un fleje metálico (1), pudiéndose mover el fleje (1) dentro del aparato de enfriamiento (4), y
- un dispositivo de control electrónico (14) para controlar el aparato de enfriamiento (4) según la temperatura determinada por el dispositivo de determinación (12),
en el que el dispositivo de determinación electrónico (12) es según la reivindicación anterior.
19. Instalación de laminación en caliente para el suministro de un fleje metálico (1), tal como un fleje de acero laminado en caliente, comprendiendo la instalación de laminación en caliente:
- un aparato de enfriamiento (4) para enfriar el fleje metálico (1) y
- un aparato de control (5) para controlar el aparato de enfriamiento (4), en la que el aparato de control (5) es según la reivindicación anterior.
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