ES2949545T3 - Método y aparato para monitorizar un proceso de colada de acero continuo - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un método para monitorear un proceso de fundición continua de acero donde se vierte acero fundido desde una cuchara a una artesa para transferirlo a través de una boquilla de salida a un molde, que comprende los pasos: obtener (1010) un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico para el acero fundido; medir (1020) valores de temperatura del acero fundido durante un período de tiempo; determinar (1030) valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comparando los valores de temperatura medidos con una temperatura líquida del acero fundido; y predecir (1040) una instancia de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico. La invención también se refiere a un aparato y a un medio legible por ordenador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y aparato para monitorizar un proceso de colada de acero continuo
Campo de la invención
La invención se refiere a un método para monitorizar un proceso de colada de acero continuo en donde el acero fundido se vierte de una cuchara a una artesa para su transferencia a través de una boquilla de salida a un molde. La invención también se refiere a un aparato y un medio legible por ordenador que comprende un programa informático que comprende instrucciones para influir en un procesador para llevar a cabo el método según la invención.
Antecedentes de la invención
En el proceso de fabricación de acero, el acero se cuela en instalaciones de colada continua. Estas instalaciones tienen una torre que permite cambiar cucharas, una artesa y una pieza de molde, respectivamente, múltiples moldes. El acero fundido se transfiere de la cuchara a la artesa y de la artesa al molde. La artesa se usa como un recipiente de distribución e intermedio. La artesa distribuye el acero fundido a diferentes moldes. En general, la artesa funciona como recipiente intermedio que permite cambiar una cuchara vacía por la siguiente cuchara para realizar una colada, es decir, sin interrumpir la colada en el molde. Después de un cambio de cuchara, el acero que sale de la cuchara recién abierta se mezcla con el acero restante en la artesa. Esta mezcla afecta tanto a la composición como a la temperatura del acero líquido.
Por lo tanto, a menudo existen diferencias en las temperaturas y composiciones del acero en las cucharas. Algunas plantas de acero aplican un modelo complejo que predice la pérdida de temperatura del acero líquido en el proceso total. El modelo puede tener varios parámetros de entrada, tales como el tiempo de colada esperado, la calidad del revestimiento de la cuchara, la condición térmica de la cuchara, el nivel de aleación necesaria para la calidad, el tiempo de tratamiento, etc.
La velocidad de colada del proceso de colada de acero continuo se determina en función de la calidad deseada del acero, el sobrecalentamiento del acero líquido y las dimensiones del molde. Esto da como resultado una velocidad de colada controlada asociada al sobrecalentamiento del acero líquido en la artesa. Este conocimiento genera una lista de valores preestablecidos de valores de sobrecalentamiento permitidos mínimos, asociados a diferentes calidades e instalaciones. El sobrecalentamiento puede determinarse en base a la temperatura del acero líquido en la máquina de colada y una temperatura liquidus correspondiente. La temperatura se puede medir mediante termopares de inmersión, dispositivos de medición de temperatura continua sumergidos desde la parte superior de la artesa, o dispositivos integrados que están montados a través de la pared lateral o la parte inferior de la artesa, tal como se describe, por ejemplo, en los documentos EP 1614489 A1, Ep 2399106 A2, EP 1757915 B1 y EP 2639562 B1.
La información de liquidus puede obtenerse mediante cálculo basado en la composición de la especificación de calidad, la composición conocida de la última muestra analizada, o puede obtenerse mediante un dispositivo de medición real para medir la temperatura liquidus, tal como, por ejemplo, mediante el dispositivo que se describe en el documento WO 2016108762 A1.
Cada calidad e instalación tiene un límite superior y un límite inferior asociados a su sobrecalentamiento. En caso de que el sobrecalentamiento exceda el límite superior, la colada se vuelve demasiado lenta y resulta difícil ajustarse a la velocidad de colada correcta. Existen riesgos de ruptura, a menudo en la parte curvada. En caso de que el sobrecalentamiento resulte demasiado bajo, la temperatura en el molde se vuelve demasiado baja y la lubricación requerida que proviene del polvo del molde ya no es eficaz. En el peor de los casos, la artesa puede congelarse. El coste asociado con la pérdida de producción y la reparación causados por rupturas o congelación puede ser muy alto. Por lo tanto, es crucial monitorizar estrechamente el sobrecalentamiento del acero líquido durante el proceso de colada de acero. Por ejemplo, en caso de que el sobrecalentamiento caiga cerca de su límite inferior, el proceso de colada continua podría detenerse, evitando daños a la instalación de colada. Alternativamente, se puede realizar un cambio de cuchara temprano para poder continuar el proceso de colada. Es más probable que se produzcan problemas con sobrecalentamiento incontrolado en caso de tiempos de cuchara a cuchara más largos y/o en casos de retardos no planificados. Estas coladas pueden tener que comenzar con un sobrecalentamiento más alto y pueden terminar con un sobrecalentamiento bajo.
Para evitar rupturas y paradas para la reparación, US 6539273 B1 y CN 106141132 A describen un método y aparato para controlar la velocidad de colada en base al sobrecalentamiento. Por lo tanto, los documentos US 6539273 B1 y CN 106141132 A describen esquemas para interferir directamente con el proceso de colada en base a valores medidos. El documento JPH06246404A describe un método de ajuste para contener una constante de temperatura de sobrecalentamiento de acero fundido.
Sin embargo, todavía existe la necesidad de técnicas de monitorización eficientes de procesos de colada de acero continuos.
Por lo tanto, la invención tiene como objetivo dar a conocer un método mejorado para monitorizar un proceso de colada de acero continuo que se basa en menos parámetros de entrada y suposiciones que los métodos conocidos de la técnica anterior, y que le da al operario suficiente tiempo para preparar medidas adecuadas en caso de una condición de sobrecalentamiento bajo previsible.
Resumen de la invención
La invención da a conocer un método para monitorizar un proceso de colada de acero continuo como se define en la reivindicación 1 adjunta. El acero fundido se vierte de una cuchara a una artesa para su transferencia a través de una boquilla de salida a un molde, comprendiendo las etapas:
obtener un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico para el acero fundido mediante un dispositivo de medición de temperatura montado a través de una pared lateral o parte inferior de la artesa;
medir valores de temperatura del acero fundido a lo largo de un período de tiempo;
determinar valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comparando los valores de temperatura medidos con una temperatura liquidus del acero fundido; predecir un ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico obteniendo un lapso de tiempo restante para la colada; y
determinar si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante.
En el contexto de esta invención, el término 'proceso de colada de acero continuo' se puede usar para referirse a un proceso de colada en donde varias cucharas de acero fundido se vierten posteriormente en la artesa, pero también podría usarse para referirse a un proceso de colada o parte de un proceso de colada continuo en donde solo una cuchara de acero fundido se vierte en la artesa.
El término 'temperatura de sobrecalentamiento crítica' se usa en el presente documento para referirse a un valor de temperatura de sobrecalentamiento que se considera el valor de temperatura de sobrecalentamiento más bajo que aún permite una colada continua sin los efectos adversos causados por temperaturas de sobrecalentamiento que son demasiado bajas, tal como congelación. Se conoce que las temperaturas de sobrecalentamiento más bajas son la causa de la mayoría de los problemas de colada.
La temperatura de sobrecalentamiento, TSH, en la fabricación de acero se puede definir como la diferencia entre un valor de temperatura del acero fundido TM , y la temperatura liquidus del acero fundido, Tl, y se puede calcular mediante la ecuación:
TSH = TM - T l
TLes una función de la composición del acero, y puede considerarse como un valor esencialmente constante, no obstante Tl puede variar dentro de un intervalo de aproximadamente /- 10 0C de calor a calor durante el proceso de colada continuo, dependiendo de la amplitud de variación de composición permitida para una calidad particular. El término “calor” se usa en el presente documento para referirse al contenido de una cuchara. Tl se puede calcular a partir de la composición del acero usando modelos desarrollados para tal propósito, o se puede derivar por investigación de las propiedades termodinámicas de las aleaciones de acero.
TM se puede medir mediante un pirómetro ubicado en la artesa, y normalmente varía en varios °C durante la colada, dependiendo del proceso real aplicado en el acero que se está colando.
El término 'predecir' se usa en el presente documento para referirse a la predicción de un valor de sobrecalentamiento futuro y a un ejemplo de tiempo asociado al valor de sobrecalentamiento, es decir, a un evento en el futuro cuando la temperatura de sobrecalentamiento habrá caído al valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico.
Puede emplearse un método y/o modelo matemático y/o informático para la predicción. La predicción se puede realizar con los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados como único parámetro de entrada. Sin embargo, en ejemplos de la invención se pueden utilizar entradas adicionales. El método y/o el modelo pueden reiniciarse y repetirse después de cada cambio de cuchara.
De forma ventajosa, la invención da a conocer una interfaz fácil de usar para los operarios. El método según la invención evita los eventos de 'fin de colada' asociados a un sobrecalentamiento bajo, p. ej., congelación o lubricación de polvo de colada deficiente. Además, el método según la invención proporciona una vista general sobre el tiempo de seguridad restante para el proceso de colada, generando así tiempo adicional para preparar acciones adecuadas si se alcanza el sobrecalentamiento crítico durante el proceso de colada.
En el contexto de esta invención, la expresión 'lapso de tiempo restante” es el tiempo previsto hasta que el contenido de la cuchara se transfiere de la cuchara a la artesa. En otros ejemplos de la invención, el lapso de tiempo restante
puede actualizarse regularmente, por ejemplo, periódicamente, lo que mejora de forma ventajosa la precisión de la determinación. Además, la información con respecto al lapso de tiempo restante podría estar disponible y usarse con el propósito de otras decisiones de proceso, tal como el cambio de la cuchara.
Además, la determinación de si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo determinado puede realizarse una vez o regularmente, por ejemplo, siguiendo una actualización del lapso de tiempo restante. Los resultados de la determinación pueden presentarse entonces al operario. Por ejemplo, los resultados pueden mostrarse en una pantalla ubicada en una sala de control de la planta de acero.
En otros ejemplos, obtener un lapso de tiempo restante comprende:
determinar el lapso de tiempo restante en base a un flujo de colada actual, y/o una cantidad de acero fundido en la cuchara, preferiblemente la cantidad de acero fundido en la cuchara se determina determinando el peso del acero fundido en la cuchara, y/u
obtener valores de tiempo determinados empíricamente para el lapso de tiempo restante.
El lapso de tiempo restante puede determinarse antes de que comience el proceso de colada o al comienzo del proceso de colada midiendo/estimando el flujo de colada y/o ponderando o estimando la cantidad de acero fundido en la cuchara. Se pueden buscar valores de tiempo determinados empíricamente que corresponden al flujo de colada determinado y a la cantidad determinada de acero fundido.
La cantidad de acero fundido en la cuchara puede determinarse determinando el peso del acero fundido en la cuchara. Por ejemplo, la cuchara puede estar equipada con una escala para determinar con precisión la cantidad de acero fundido en la cuchara. De forma ventajosa, la cantidad de acero fundido puede determinarse exactamente y la determinación puede repetirse varias veces, o puede hacerse de forma continua. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la información con respecto a la cantidad de acero fundido en la cuchara ya se debería conocer, porque la información relevante ya se usa como entrada para determinar cambios de cuchara.
En un ejemplo adicional, predecir se basa en los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados, y en valores de temperatura de sobrecalentamiento previstos correspondientes a un valor de sobrecalentamiento esperado en un tiempo de finalización del lapso de tiempo restante. Predecir los valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes al valor de sobrecalentamiento esperado en un tiempo de finalización previsto del lapso de tiempo restante puede comprender:
predecir como una función lineal de los valores de sobrecalentamiento determinados, o
predecir como una evolución cuadrática de los valores de sobrecalentamiento determinados.
Predecir los valores de temperatura de sobrecalentamiento se puede realizar determinando la pendiente real del sobrecalentamiento con respecto a la pendiente de tiempo. El lapso de tiempo restante, tFin Previsto, se puede calcular mediante la ecuación:
tFin Previsto = (Ts H - TSHCrítica)/pendiente
T sh se refiere a los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados y TSH Crítica se refiere a los valores de temperatura de sobrecalentamiento críticos. Este método lineal a menudo predice un tiempo que tiende a ser alto, sin embargo, cuando la predicción se actualiza continuamente, la predicción resulta más precisa a lo largo del tiempo. En la mayoría de los casos, el sistema de predicción lineal funciona suficientemente bien, pero los modelos de predicción de orden superior proporcionan resultados más precisos. La pendiente puede calcularse basándose en diferentes intervalos de tiempo. Un intervalo de tiempo pequeño generará más probablemente más ruido en los valores de predicción, mientras que un intervalo de tiempo más grande puede generar una sobreestimación del tiempo restante para una colada segura. Los mejores resultados se obtienen con una configuración de intervalo de tiempo entre 5 y 30 minutos para coladas con un tiempo largo de cuchara a cuchara y de 5 a 15 minutos para máquinas de colada rápida con un tiempo corto de cuchara a cuchara. La preferencia por el cálculo de la pendiente es de aproximadamente 5 minutos y, preferiblemente, el cálculo empieza a partir de una matriz de valores de sobrecalentamiento suavizados.
Pueden obtenerse predicciones más precisas a partir de cálculos de mínimos cuadrados en base a ecuaciones de segundo orden. El intervalo de tiempo usado como entrada para este cálculo puede ser el intervalo de tiempo que también se usa en el método lineal. El método de cuadrados mínimos minimiza el efecto de suavizado de trazas adicional. Resolver esta ecuación genera una matriz de valores de temperatura de sobrecalentamiento previstos. Después, es posible determinar el tiempo cuando los valores de temperatura de sobrecalentamiento previstos equivalen al valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico.
En otro ejemplo, el valor de sobrecalentamiento crítico es un valor determinado empíricamente. La 'temperatura de sobrecalentamiento crítica' puede ser un valor asociado a la máquina de colada y la calidad de la colada. Estos valores
son conocidos por los operarios de la instalación de colada y a menudo son el resultado de la experiencia. Los valores de temperatura de sobrecalentamiento críticos están principalmente en el intervalo de 5 0C a 15 0C. Las máquinas de colada con alto rendimiento a menudo funcionan en el extremo inferior de este intervalo, mientras que las máquinas de colada con bajo rendimiento tienden a funcionar en el extremo superior del intervalo.
En otro ejemplo, determinar valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comienza
(i) después de que un mínimo del 20 %, preferiblemente después de que al menos el 30 % de la cantidad inicial de acero fundido se transfirió de la cuchara a la artesa; y/o
(ii) después de detectar una temperatura máxima en los valores de temperatura medidos.
Dependiendo de las circunstancias, la evolución de la temperatura del acero fundido puede ser bastante lineal a lo largo del tiempo, pero también puede ser variable. En general, la temperatura tiene tendencia a caer hacia el final de un tiempo de cambio de cuchara previsto. Una vez que ha tenido lugar el cambio de cuchara, a menudo se observa un aumento de temperatura. Después de un corto tiempo, es decir, cuando un mínimo del 20 % del acero fundido se ha transferido de la cuchara a la artesa, la evolución de la temperatura comienza a mostrar un comportamiento más lineal.
Ventajosamente, se puede obtener una predicción más precisa cuando empieza la determinación de los valores de temperatura de sobrecalentamiento después de que se ha transferido un mínimo del 20 % de la cantidad inicial de acero fundido de la cuchara a la artesa, y/o después de que se ha detectado una temperatura máxima en los valores de temperatura medidos.
En otro ejemplo adicional, medir valores de temperatura comprende medir al menos tres, preferiblemente al menos cinco, con máxima preferencia continuamente, temperaturas en ejemplos de tiempo diferentes para generar una función de temperatura a lo largo del tiempo.
Ventajosamente, tomando varias mediciones de temperatura, el sobrecalentamiento puede calcularse con mayor precisión. Las mediciones de temperatura se pueden determinar mediante mediciones de temperatura continuas, por ejemplo, instalando un sensor a través de la pared de la artesa en una posición cerca de la posición de la colada. Además, el método puede comprender asimismo aplicar una función de suavizado en la función de temperatura a lo largo del tiempo.
Ventajosamente, aplicar una función de suavizado, por ejemplo, mediante un algoritmo de software, reduce el impacto de fluctuaciones a corto plazo en los valores de temperatura medidos en la predicción resultante.
En otro ejemplo, la temperatura liquidus se determina en base a un análisis de una composición de acero del acero fundido, y/o en base a una composición de calidad general y/o en base a una medición in situ, y/o en base a un análisis de una composición de acero a partir de un proceso de tratamiento de acero previo, preferiblemente a partir de un proceso de tratamiento de acero más previo.
Por ejemplo, la temperatura liquidus puede determinarse mediante un cálculo. Este cálculo puede basarse en la composición asociada a la calidad del acero en la artesa o puede basarse en el análisis de una muestra del acero. Alternativamente, la temperatura liquidus también se puede determinar mediante un dispositivo diseñado para una medición correspondiente. Ventajosamente, los resultados estarán disponibles más rápido que en el caso de un análisis de la muestra y se consideran más fiables.
Además, si la temperatura liquidus se determina en base a un análisis de la composición del acero a partir de un proceso de tratamiento de acero previo, es posible disponer de un valor para la temperatura liquidus incluso antes de que comience el proceso de colada de acero continuo. En la mayoría de los casos, la composición de acero del proceso de colada de acero continuo más previo será muy similar a la presente composición de acero.
En otro ejemplo, medir los valores de temperatura del acero fundido comprende medir valores de temperatura del acero fundido cerca de la boquilla de salida de la artesa.
De forma ventajosa, se pueden obtener valores muy precisos cuando la temperatura se mide cerca de la boquilla de salida de la artesa. Esto puede realizarse mediante un dispositivo de medición de temperatura continua que puede incorporarse a través de la parte inferior o la pared de la artesa. La medición de la temperatura en otras ubicaciones podría resultar en mediciones inexactas y podría conducir a tiempos de respuesta lentos, lo que puede afectar negativamente al cálculo de sobrecalentamiento posterior.
En otro ejemplo adicional, medir la temperatura del acero fundido comprende medir la temperatura del acero fundido mediante un termopar montado a través de la pared lateral o la parte inferior de la artesa.
Un termopar montado a través de la pared lateral o la parte inferior permite obtener mediciones de temperatura continuas en todo el proceso de colada de acero continuo, un tiempo de respuesta rápido y una mejor seguridad para el operario, porque el operario no está expuesto al acero fundido. Además, en un ejemplo, los valores de temperatura se pueden transmitir de forma inalámbrica, haciendo redundante el cableado.
En otro ejemplo, el período de tiempo es un período de tiempo de al menos 5 minutos. Ventajosamente, se ha descubierto que predecir el ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico funciona mejor cuando se miden los valores de temperatura del acero fundido a lo largo de un período de tiempo de al menos 5 minutos.
En un ejemplo, la predicción del ejemplo de tiempo de pronóstico se realiza después de:
(i) medir un nuevo valor de temperatura del acero fundido, y/o
(ii) adquirir una nueva temperatura de sobrecalentamiento crítica del acero fundido, y/o
(iii) determinar el lapso de tiempo restante.
En otro ejemplo, las etapas del método se realizan en tiempo real.
El método según la invención puede ejecutarse, por ejemplo, en un procesador en tiempo real, en donde el término 'tiempo real' se usa en el presente documento para referirse a respuestas que están en el orden de milisegundos, y a veces de microsegundos. De forma ventajosa, la predicción puede ser más precisa cuando las etapas del método se ejecutan en tiempo real. Sin embargo, en ejemplos adicionales, las etapas de los métodos también se pueden realizar en tiempo no real, en donde las etapas del método se realizan una vez por segundo, una vez por minuto, o incluso en intervalos de tiempo mayores.
La invención también se refiere a un aparato para monitorizar un proceso de colada de acero continuo según la reivindicación 14 adjunta. El acero fundido se vierte de una cuchara a una artesa para su transferencia a través de una boquilla de salida a un molde, comprendiendo:
medios configurados para obtener un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico para el acero fundido; medios configurados para medir valores de temperatura del acero fundido a lo largo de un período de tiempo mediante un dispositivo de medición de temperatura montado a través de una pared lateral o parte inferior de la artesa; medios configurados para determinar valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comparando los valores de temperatura medidos con una temperatura liquidus del acero fundido; medios configurados para predecir un ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico;
medios configurados para obtener un lapso de tiempo restante para la colada; y
medios configurados para determinar si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante. Además, la invención se refiere a un medio legible por ordenador que comprende un programa informático que comprende instrucciones para influir en un procesador para llevar a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones adjuntas 1 a 13.
Breve descripción de los dibujos
Los siguientes dibujos esquemáticos muestran aspectos de la invención para mejorar la comprensión de la invención en relación con algunas ilustraciones de ejemplo, en donde
La Figura 1 muestra una evolución de una temperatura de la artesa a través de un proceso de colada en donde varias cucharas de acero fundido se vierten posteriormente en la artesa;
la Figura 2 muestra una vista detallada de la temperatura de la artesa en donde se vierte una sola cuchara de acero fundido en la artesa;
la Figura 3 muestra los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados correspondientes a valores de temperatura medidos según una realización de la invención;
la Figura 4 muestra la evolución de una temperatura de sobrecalentamiento prevista a lo largo del tiempo según una realización de la invención;
la Figura 5 muestra la predicción de un ejemplo de tiempo de pronóstico según una realización de la invención; la Figura 6 muestra las etapas de método del método según una realización de la invención; y
la Figura 7 muestra una vista esquemática de un aparato según una realización de la invención.
Descripción detallada
La Figura 1 muestra una evolución de una temperatura de la artesa a través de un proceso de colada en donde varias cucharas de acero fundido se vierten posteriormente en la artesa. En total, se muestran a modo de ejemplo seis cambios de cuchara en la Figura 1. Puede observarse que la evolución de la temperatura y el tiempo para la colada pueden variar de cuchara a cuchara. Además, se puede ver que hacia el fin de la cuchara, tiene lugar una caída pronunciada en la temperatura. En el ejemplo mostrado, se calculó una temperatura liquidus de 1529 0C. Como puede verse en la Figura 1, la temperatura medida del acero fundido casi descendió al nivel de la temperatura liquidus durante el primer y cuarto cambios de cuchara. Por lo tanto, determinar valores de sobrecalentamiento y predecir en base a los valores de temperatura determinados un ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza la temperatura de sobrecalentamiento crítica puede ser muy beneficioso para monitorizar un proceso de colada de acero continuo. La Figura 2 muestra una vista detallada de la temperatura de la artesa en donde se vierte una sola cuchara de acero fundido en la artesa. La Figura 2 puede ser una vista detallada de la evolución de la temperatura de la artesa que corresponde a la temperatura medida TMed sobre una cuchara del proceso de colada que se muestra en la Figura 1. En el ejemplo mostrado, el tiempo de cuchara a cuchara es de 59 minutos. Sin embargo, la persona experta entenderá que el tiempo de cuchara a cuchara podría ser más corto o más largo dependiendo del proceso.
En general, la evolución de la temperatura de la artesa no sigue un patrón lineal, ya que la temperatura tiende a disminuir después de un aumento corto y pronunciado casi linealmente hacia el final de un tiempo de cambio de cuchara previsto. La figura muestra que, después de un corto tiempo, es decir, cuando un mínimo del 20 % al 30 % del acero fundido se ha transferido de la cuchara a la artesa, la evolución de la temperatura comienza a mostrar un comportamiento más lineal. Por lo tanto, es importante determinar los valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos después de que se ha transferido un mínimo del 20 % de la cantidad inicial de acero fundido de la cuchara a la artesa, y/o después de que se ha detectado una temperatura máxima en los valores de temperatura medidos.
La Figura 3 muestra los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados TSHcorrespondientes a los valores de temperatura medidos TMed según una realización de la invención. Los valores de temperatura medidos T Med del acero fundido que se muestran usando círculos pueden ser los de la Figura 2. En la realización mostrada se obtiene un nuevo valor de temperatura por minuto. Además, en la realización mostrada para determinar los valores de temperatura de sobrecalentamiento TSH se aplica una función de suavizado (que no se muestra en la Figura 3) en la función de temperatura a lo largo del tiempo. Sin embargo, en otras realizaciones no se puede aplicar ninguna función de suavizado, y el tiempo de muestreo podría ser más rápido o más lento que un valor de temperatura por minuto. Como se ha analizado anteriormente, la etapa de comparar los valores de temperatura medidos TMed con una temperatura liquidus del acero fundido para determinar los valores de temperatura de sobrecalentamiento TSH correspondientes a los valores de temperatura medidos TMed comienza cuando un mínimo del 20 % al 30 % del acero fundido se transfirió de la cuchara a la artesa. Los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados TSH correspondientes a los valores de temperatura medidos TMed se muestran usando cuadrados. Para el propósito de la presente discusión, el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico TSH Crítica se ajustó a 25 °C y se muestra usando cruces.
En la realización mostrada, el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico TSH Crítica se determinó sólo una vez para el proceso. Sin embargo, en otras realizaciones, la temperatura de sobrecalentamiento crítica puede actualizarse de manera regular o irregular durante el proceso.
La Figura 4 muestra la evolución de una temperatura de sobrecalentamiento prevista TSH Prevista a lo largo del tiempo según una realización de la invención. Los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados TSH y los valores de temperatura medidos TMed pueden ser los que se muestran en la Figura 3. Por lo tanto, la Figura 4 y la Figura 3 pueden estar relacionadas con la misma realización.
En la realización mostrada, los valores de temperatura de sobrecalentamiento previstos TSH Prevista se calculan como una evolución cuadrática de los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados Ts h . Los valores de temperatura de sobrecalentamiento previstos TSH Prevista corresponden a un valor de sobrecalentamiento esperado en el tiempo de finalización previsto tFin Previsto del proceso o al ejemplo de tiempo del siguiente cambio de cuchara. La Figura 5 muestra la predicción de un ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico según una realización de la invención. Los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados Ts h , los valores de temperatura de
sobrecalentamiento previstos TSH Prevista y los valores de temperatura medidos TMed pueden ser los de la realización de las Figuras 3 y 4. Por lo tanto, las Figuras 3, 4 y 5 pueden estar todas relacionadas con la misma realización.
En la Figura 5, el ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico se predice dinámicamente cada minuto después de la determinación de un nuevo valor de temperatura de sobrecalentamiento Ts h . Los ejemplos de tiempo de pronóstico tPronósticose muestran como líneas y se refieren al tiempo restante para la colada, es decir, al tiempo previsto cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico TSH Crítica.
El ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico puede calcularse mediante la ecuación:
tPronóstico = (TSH - TSH Crítica) / ((TSH - TSH Prevista) / (tFin Previsto - tReal))
El lapso de tiempo restante tFin Previsto es una predicción del tiempo cuando el proceso finaliza o se produce el siguiente cambio de cuchara. El tiempo real tReal corresponde al ejemplo de tiempo cuando se calcula el ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico.
La Figura 6 muestra las etapas de método del método 1000 para monitorizar un proceso de colada de acero continuo en donde el acero fundido se vierte de una cuchara a una artesa para su transferencia a través de una boquilla de salida a un molde según una realización de la invención. El método 1000 comprende las etapas de:
obtener 1010 un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico para el acero fundido;
medir 1020 valores de temperatura del acero fundido a lo largo de un período de tiempo;
determinar 1030 valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comparando los valores de temperatura medidos con una temperatura liquidus del acero fundido; predecir 1040 un ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico; obtener 1050 un lapso de tiempo restante para la colada; y
determinar 1060 si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante.
La Figura 7 muestra una vista esquemática de un aparato 100 para monitorizar un proceso de colada de acero continuo en donde el acero fundido se vierte de una cuchara a una artesa para su transferencia a través de una boquilla de salida a un molde según una realización de la invención. El aparato 100 comprende:
medios configurados para obtener 110 un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico para el acero fundido; medios configurados para medir 120 valores de temperatura del acero fundido a lo largo de un período de tiempo; medios configurados para determinar 130 valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comparando los valores de temperatura medidos con una temperatura liquidus del acero fundido;
medios configurados para predecir 140 un ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico;
medios configurados para obtener 150 un lapso de tiempo restante para la colada; y medios configurados para determinar 160 si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante.
Las características descritas en las reivindicaciones, la memoria descriptiva y los dibujos pueden ser esenciales para diferentes realizaciones de la invención reivindicada, por separado o en cualquier combinación entre sí.
Signos de referencia
100 Aparato para monitorizar
110 Medios configurados para determinar un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico
120 Medios configurados para medir valores de temperatura
130 Medios configurados para determinar valores de temperatura de sobrecalentamiento
140 Medios configurados para predecir
150 Medios configurados para obtener un lapso de tiempo restante
160 Medios configurados para determinar si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante
1000 Método para monitorizar
1010 Determinar un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico
1020 Valores de temperatura de medición
1030 Determinar valores de temperatura de sobrecalentamiento
1040 Predecir
1050 Obtener un lapso de tiempo restante
1060 Determinar si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante
Tsh Valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados
Ts H Prevista Valores de temperatura de sobrecalentamiento previstos
TMed Valores de temperatura medidos
Tsh Crítica Valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico
tReal Tiempo real
tFin Previsto Tiempo de finalización previsto
tPronóstico Ejemplo de tiempo de pronóstico
Claims (15)
- REIVINDICACIONESi. Un método para monitorizar un proceso de colada de acero continuo en donde el acero fundido se vierte de una cuchara a una artesa para su transferencia a través de una boquilla de salida a un molde, que comprende las etapas:obtener (1010) un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico para el acero fundido; medir (1020) valores de temperatura del acero fundido a lo largo de un período de tiempo mediante un dispositivo de medición de temperatura montado a través de una pared lateral o parte inferior de la artesa;determinar (1030) valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comparando los valores de temperatura medidos con una temperatura liquidus del acero fundido;predecir (1040) un ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico;en donde el ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico se calcula mediante la ecuacióntPronóstico = (Ts H - Ts H Crítica) / ((Ts H - Ts H Prevista) / (tFin Previsto - tReal))en donde TSH representa la temperatura de sobrecalentamiento determinada, TSH Crítica representa la temperatura de sobrecalentamiento crítica, TSH Prevista representa la temperatura de sobrecalentamiento prevista, tFin Previsto representa el lapso de tiempo restante y tReal representa el ejemplo de tiempo cuando el ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico se calcula y en donde predecir la temperatura de sobrecalentamiento se realiza determinando la pendiente real del sobrecalentamiento con respecto a la pendiente de tiempo,obtener (1050) un lapso de tiempo restante para la colada que es el tiempo previsto hasta que el contenido de la cuchara se transfiere de la cuchara a la artesa; ydeterminar (1060) si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante.
- 2. El método según la reivindicación 1, en donde obtener (1050) un lapso de tiempo restante comprende:determinar el lapso de tiempo restante en base a un flujo de colada actual, y/o una cantidad de acero fundido en la cuchara, preferiblemente la cantidad de acero fundido en la cuchara se determina determinando el peso del acero fundido en la cuchara, y/uobtener valores de tiempo determinados empíricamente para el lapso de tiempo restante.
- 3. El método según la reivindicación 2, en donde predecir (1040) se basa en los valores de temperatura de sobrecalentamiento determinados, y en valores de temperatura de sobrecalentamiento previstos correspondientes a un valor de sobrecalentamiento esperado en un tiempo de finalización del lapso de tiempo restante.
- 4. El método según la reivindicación 3, en donde predecir los valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes al valor de sobrecalentamiento esperado en un tiempo de finalización previsto del lapso de tiempo restante comprende:predecir como una función lineal de los valores de sobrecalentamiento determinados, opredecir como una evolución cuadrática de los valores de sobrecalentamiento determinados.
- 5. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el valor de sobrecalentamiento crítico es un valor determinado empíricamente.
- 6. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde determinar valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comienza(i) después de que un mínimo del 20 %, preferiblemente después de que al menos el 30 % de la cantidad inicial de acero fundido se haya transferido de la cuchara a la artesa; y/o (ii) después de detectar una temperatura máxima en los valores de temperatura medidos.
- 7. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde medir (1020) valores de temperatura comprende medir al menos tres, preferiblemente al menos cinco, con máxima preferencia continuamente, temperaturas en ejemplos de tiempo diferentes para generar una función de temperatura a lo largo del tiempo.
- 8. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:aplicar una función de suavizado en la función de temperatura a lo largo del tiempo.
- 9. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la temperatura liquidus se determina en base a un análisis de una composición de acero del acero fundido, y/oen base a una composición de calidad general y/o en base a una medición in situ, y/oen base a un análisis de una composición de acero a partir de un proceso de tratamiento de acero previo, preferiblemente a partir de un proceso de tratamiento de acero máximamente previo.
- 10. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde medir (1020) la temperatura del acero fundido comprende medir la temperatura del acero fundido mediante un termopar montado a través de una pared lateral o parte inferior de la artesa.
- 11. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el período de tiempo es un período de tiempo de al menos 5 minutos.
- 12. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde predecir el ejemplo de tiempo de pronóstico se realiza después de:(i) medir un nuevo valor de temperatura del acero fundido, y/o(ii) adquirir una nueva temperatura de sobrecalentamiento crítica del acero fundido, y/o(iii) determinar el lapso de tiempo restante.
- 13. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las etapas del método se realizan en tiempo real.
- 14. Un aparato para monitorizar un proceso de colada de acero continuo en donde el acero fundido se vierte de una cuchara a una artesa para su transferencia a través de una boquilla de salida a un molde, que comprende:medios configurados para obtener (110) un valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico para el acero fundido;medios configurados para medir (120) valores de temperatura del acero fundido a lo largo de un período de tiempo mediante un dispositivo de medición de temperatura montado a través de una pared lateral o parte inferior de la artesa;medios configurados para determinar (130) valores de temperatura de sobrecalentamiento correspondientes a los valores de temperatura medidos comparando los valores de temperatura medidos con una temperatura liquidus del acero fundido;medios configurados para predecir (140) un ejemplo de tiempo de pronóstico cuando se alcanza el valor de temperatura de sobrecalentamiento crítico;en donde el ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico se calcula mediante la ecuacióntPronóstico = (Ts H - Ts H Crítica) / ((Ts H - Ts H Prevista) / (tFin Previsto - tReal))en donde TSH representa la temperatura de sobrecalentamiento determinada, TSH Crítica representa la temperatura de sobrecalentamiento crítica, TSH Prevista representa la temperatura de sobrecalentamiento prevista, tFin Previsto representa el lapso de tiempo restante y tReal representa el ejemplo de tiempo cuando el ejemplo de tiempo de pronóstico tPronóstico se calcula y en donde predecir la temperatura de sobrecalentamiento se realiza determinando la pendiente real del sobrecalentamiento con respecto a la pendiente de tiempo,medios configurados para obtener (150) un lapso de tiempo restante para la colada que es el tiempo previsto hasta que el contenido de la cuchara se transfiere de la cuchara a la artesa; ymedios configurados para determinar (160) si el ejemplo de tiempo de pronóstico está dentro del lapso de tiempo restante.
- 15. Un medio legible por ordenador que comprende un programa informático que comprende instrucciones para influir en un procesador para llevar a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
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