ES2282290T3 - Procedimiento para proporcionar una banda de acero encargada. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para controlar un proceso de colada continua de banda de acero para producir una pluralidad de productos de acero especificados por el cliente con diferentes propiedades mecánicas sin cambiar la composición de acero alimentada al proceso de colada de banda, comprendiendo el procedimiento: recibir una pluralidad de pedidos para productos de acero incluyendo requisitos especificados por el cliente para diferentes propiedades mecánicas en relación con dichos productos; asignar dichos requisitos especificados por el cliente a un número de parámetros de proceso para controlar un proceso de colada continua de banda de acero para producir dicho producto de acero; y producir dicha pluralidad de productos de acero con diferentes propiedades mecánicas siguiendo dichos parámetros de proceso asignados sin cambiar la composición de acero alimentada al proceso de colada de banda.
Description
Procedimiento para proporcionar una banda de
acero encargada.
Esta solicitud reivindica la prioridad y los
derechos de la solicitud provisional US número 60/236.390,
presentada el 29 de septiembre de 2000.
La presente invención se refiere en general a
sistemas y a procedimientos para proporcionar una banda de acero
encargada, y más específicamente a sistemas y procedimientos para
convertir requisitos de banda de acero especificado por el cliente
en parámetros de funcionamiento de proceso para controlar un proceso
de colada de banda continuo que puede hacerse funcionar para
producir el producto de banda de acero especificado por el
cliente.
El proceso de la industria de acero convencional
para cumplir con un pedido del cliente para un producto de acero con
propiedades mecánicas y dimensionales particulares es complicado y
lleva tiempo, y puede requerir normalmente 10 semanas o más para
llevarse a cabo. En referencia a la figura 1, por ejemplo, se
muestra un diagrama de flujo que ilustra un flujo de un proceso 10
convencional para producir un producto de banda de acero pedido por
cliente, en el que el término "banda" tal como se utiliza en la
presente memoria se entiende que significa un producto de 5 mm de
espesor o menos.
El proceso 10 comienza en la etapa 12 en la que
el fabricante de acero recibe el pedido del cliente, normalmente
expuesto en términos de requisitos mecánicos y dimensionales para el
producto de banda de acero así como una cantidad deseada. Después,
en la etapa 14, el fabricante de acero determina a partir del pedido
del cliente los requisitos químicos de acero particulares para
conseguir las amplias propiedades del producto. Los requisitos
químicos se seleccionan a partir de una gran lista de fórmulas de
productos químicos de acero que está disponible (y en muchos casos
se remonta a la tecnología de colada de lingote/laminación en
caliente en la que la química era el determinante principal de
propiedades). Después en la etapa 16, el fabricante de acero
determina los parámetros de colada correspondientes a los
parámetros de funcionamiento y/o los puntos de configuración para
un proceso de colada de acero que se utilizará para producir
planchas de acero a partir de acero fundido formado según los
requisitos químicos de acero. En la etapa 18, el fabricante de acero
determina los requisitos del procesamiento de planchas aguas abajo,
concentrándose inicialmente en conseguir los requisitos
dimensionales del cliente tales como espesor, etc. y luego
trabajando a través de etapas de procesamiento aguas abajo
adicionales que pueden requerirse para conseguir las propiedades
del producto final. Tales requisitos de procesamiento de planchas
aguas abajo pueden incluir, por ejemplo, uno cualquiera o
combinación de parámetros de (a) recalentamiento de plancha
correspondientes a parámetros de funcionamiento de horno de
laminación en caliente y/o puntos de configuración para un aparato
de procesamiento de laminación de banda en caliente, (b) parámetros
de laminación en caliente correspondientes a parámetros de
funcionamiento de laminación de y/o puntos de configuración para el
aparato de procesamiento de laminación de banda en caliente, (c)
parámetros de laminación en frío correspondientes a parámetros de
funcionamiento de decapado y laminación en frío y/o puntos de
configuración para un aparato de procesamiento de laminación en
frío, y (d) parámetros de tratamiento térmico correspondientes a
parámetros de funcionamiento de tratamiento térmico y/o puntos de
configuración para un aparato de tratamiento térmico.
Desde la etapa 18, el proceso 10 avanza a la
etapa 20 en la que el fabricante de acero produce un lote de acero
fundido según los requisitos químicos para el producto de acero
especificado y cuela el producto de acero para dar lugar a material
en plancha según los parámetros de colada establecidos en la etapa
16. Frecuentemente, los pedidos del cliente (que pueden ser tan
pequeños como 5 toneladas) se agrupan hasta que existen suficientes
pedidos para llenar un calentamiento de fabricación de acero,
normalmente de 100 a 300 toneladas dependiendo del diseño de planta
de acero específico. Esto añade retraso adicional al tiempo en que
puede llenarse un pedido del cliente, extendiéndose por lo tanto el
tiempo total para la producción mucho más de 10 semanas. En
cualquier caso, el proceso 10 avanza desde la etapa 20 a la etapa 22
en la que el material en plancha se recalienta y se lamina en
caliente en un aparato de laminación de banda en caliente, según los
parámetros de recalentamiento de planchas y laminación en caliente
establecidos en la etapa 18, para producir material de acero en
bobina de un espesor predefinido. Después en la etapa 24, el
material de bobina se decapa y se lamina en frío en un laminador en
frío según cualquier parámetro de decapado y laminación en frío
establecidos en la etapa 18 para reducir el espesor del material de
bobina a un espesor especificado por el cliente. Finalmente, en la
etapa 26 el material de bobina se trata térmicamente en un aparato
de tratamiento térmico según cualquier parámetro de tratamiento
térmico establecido en la etapa 18 para recocer el material en
bobina de tal manera que éste cumpla los requisitos del pedido del
cliente.
La producción de banda de acero convencional del
tipo que acaba de describirse exige la producción de muchas grados
de acero diferentes (normalmente, más de 50) que se cuelan en primer
lugar para formar planchas y luego se procesan a través de
programas de laminación en caliente complejos en laminadores de
banda en caliente que producen producto de espesores tan bajos como
1,5 mm que resistencias a la rotura en el intervalo de 300 a 450
MPa. Si el cliente requiere material más delgado o propiedades fuera
de este intervalo, se requiere procesamiento posterior que implica
líneas de decapado, laminadores de reducción por calor y hornos de
recocido.
Un inconveniente fundamental asociado con el
proceso de producción de banda de acero convencional que acaba de
describirse es el periodo de tiempo largo; normalmente 10 o más
semanas, requeridas para producir el producto de acero que
satisface el pedido del cliente. Por tanto lo que se necesita es un
proceso de producción de banda de acero mejorado que es más
sensible a las necesidades del cliente reduciendo enormemente el
tiempo requerido para producir producto de banda de acero
especificado por el cliente.
Las deficiencias anteriores de la técnica
anterior se tratan mediante la presente invención. Según un aspecto
la presente invención proporciona un procedimiento para controlar un
proceso de colada continua de banda de acero para producir una
pluralidad de productos de acero especificados por el cliente con
diferentes propiedades mecánicas sin cambiar la composición de acero
alimentado al proceso de colada de banda, comprendiendo el
procedimiento:
recibir una pluralidad de pedidos para productos
de acero que incluye los requisitos especificados por el cliente
para diferentes propiedades mecánicas en relación con dichos
productos;
asignar dichos requisitos especificados por el
cliente a un número de parámetros de proceso para controlar un
proceso de colada continua de banda de acero para producir dicho
producto de acero; y
producir dicha pluralidad de productos de acero
con diferentes propiedades mecánicas siguiendo dichos parámetros de
proceso asignados sin cambiar la composición de acero alimentada al
proceso de colada de banda.
Preferentemente el procedimiento incluye
adicionalmente laminar en caliente en línea la banda de colada antes
de enfriar la banda a través del intervalo de temperatura de
transformación de austenita a ferrita.
En los procedimientos según la presente
invención, los requisitos especificados por el cliente pueden
incluir un grado de acero y/o espesor de banda especificado, y los
parámetros de proceso para producir el producto de acero
especificado por el cliente pueden incluir una cualquiera o
combinación de velocidad de colada del proceso de colada continua
de banda, espesor de acero en estado bruto de colada del producto de
acero, porcentaje de reducción por calor del producto de acero,
tasa de enfriamiento del producto de acero, temperatura de bobinado
del producto de acero, porcentaje de reducción en frío de dicho
producto de acero, tipo de ciclo de recocido y temperatura de
recocido.
Mediante la presente invención puede conseguirse
un procedimiento mejorado para proporcionar una banda de acero para
cumplir con los pedidos del cliente, especialmente para minimizar el
tiempo de demora entre la recepción de un pedido de cliente para
producto de banda de acero y la producción real del producto de
banda de acero.
La invención se pondrá más claramente de
manifiesto a partir de la siguiente descripción de la realización
preferida.
La figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra
un proceso de producción de banda de acero convencional.
La figura 2 es una ilustración esquemática de
una forma de realización preferida de un apartado de colada de banda
de acero, según la presente invención.
La figura 3 es una ilustración a modo de
diagrama que muestra algunos de los detalles de la máquina dúo de
colada continua de banda del aparato de la figura 1.
La figura 4 es una ilustración de diagrama de
bloques de un sistema informático de propósito general que puede
hacerse funcionar para convertir los requisitos de banda de acero
especificados por el cliente a parámetros de proceso para controlar
el aparato de colada continua de banda de las figuras 2 y 3.
La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
una forma de realización preferida de un flujo de proceso para
controlar el apartado de colada continua de banda de acero de las
figuras 2 y 3 utilizando el ordenador de propósito general de la
figura 4.
Para los propósitos de favorecer un
entendimiento de los principios de la invención, se hará referencia
a continuación a una forma de realización preferida ilustrada en los
dibujos y se utilizará lenguaje específico para describir la misma.
No obstante, se entenderá que no está prevista por tanto limitación
del alcance de la invención, contemplándose tales alteraciones y
modificaciones adicionales en la forma de realización ilustrada, y
tales aplicaciones adicionales de los principios de la invención,
tal como se ilustra en la misma, tal como se le ocurriría
normalmente a un experto en la materia a la que se refiere la
invención.
La presente invención se basa en producir una
banda de acero en una máquina de colada continua de banda. Los
solicitantes han llevado a cabo un trabajo de investigación y
desarrollo exhaustivo en el campo de colada de banda de acero en
una máquina de colada continua de banda en la forma de una máquina
dúo de colada continua. En términos generales, la colada de banda
de acero continua en una máquina dúo de colada continua implica
introducir acero fundido entre un par de rodillos de colada
horizontales de contrarrotación que se enfrían con agua
internamente de modo que las cáscaras de metal solidifican sobre las
superficies de los rodillos que se mueven y se unen en el
intersticio entre ellos para producir una banda solidificada
entregado hacia abajo desde el intersticio entre los rodillos,
utilizándose el término "intersticio" para hacer referencia a
la región general en la que los rodillos están más próximos. El
metal fundido puede verterse desde una cuchara en un recipiente más
pequeño desde el que fluye a través de una boquilla de entrega de
metal ubicada por encima del intersticio para dirigirlo dentro del
intersticio entre los rodillos, formando así un depósito de colada
de metal fundido soportado sobre las superficies de colada de los
rodillos inmediatamente por encima del intersticio y que se
extiende a lo largo de la longitud del intersticio. Este depósito de
colada está normalmente limitado entre las placas o paredes de
contención laterales sujetas en enganche deslizante con las
superficies extremas de los rodillos para contener los dos extremos
del depósito de colada contra la salida de flujo, aunque también se
han propuesto medios alternativos tales como barreras
electromagnéticas. La colada de banda de acero en máquinas dúo e
colada continua de este tipo se describe por ejemplo en las patentes
US nº 5.184.668, nº 5.277.243 y nº 5.934.359, cada una de las cuales
se incorpora expresamente en el presente documento por
referencia.
Los solicitantes han determinado que es posible
producir banda de acero de una composición dada que presente una
amplia gama de microestructuras, y por lo tanto una amplia gama de
propiedades mecánicas, colando continuamente la banda y después
variando selectivamente los parámetros de procesamiento de banda
aguas abajo. Por ejemplo, los solicitantes han determinado a partir
del trabajo llevado a cabo sobre acero al carbono simple, incluyendo
acero al carbono simple que se ha calmado con silicio/manganeso,
que seleccionando tasas de enfriamiento en el intervalo de 0,1ºC/s a
más de 100ºC/s a través del intervalo de temperatura de la
transformación de austenita a ferrita puede producir banda de acero
que presenta resistencias a la rotura que oscilan desde 200 MPa a
más de 550 MPa. Por tanto un ejemplo de la flexibilidad de la colada
continua de banda que se ha reconocido por los solicitantes es que
una ciclo de producción de una máquina de colada continua de banda
que está colando banda de acero de una composición dada puede
controlarse de tal manera que la banda de colada puede someterse
selectivamente a diferentes tasas de enfriamiento a través del
intervalo de temperatura de la transformación de austenita a
ferrita, con el resultado de que puede producirse la banda para
presentar cualquier selección de una gama de diferentes
microestructuras y por lo tanto propiedades mecánicas.
Los solicitantes han descubierto, en general,
que variando selectivamente los parámetros de procesamiento aguas
abajo de banda en un proceso de colada continua de banda de acero
puede lograrse una flexibilidad considerable en términos de hacer
funcionar una máquina de colada continua de banda para cumplir con
los requisitos de producción (es decir, del cliente). Esto
significa que los pedidos realizados por los clientes para una banda
de acero de una especificación dimensional dada y un intervalo de
diferentes propiedades mecánicas pueden producirse a partir de un
único producto químico de acero en un único ciclo de producción.
Además, esto significa que los ajustes a un ciclo de producción
pueden realizarse mientras que el ciclo de producción está en
marcha. Esto se ha reconocido por los solicitantes como un avance
importante de la colada continua de banda en términos de cumplir con
las demandas del cliente para pedidos urgentes.
La siguiente descripción de la forma de
realización preferida de la presente invención está en el contexto
de colada continua de banda de acero utilizando una máquina dúo de
colada continua. La presente invención, sin embargo, no se limita
al uso de máquinas dúo de colada continua, y se extiende a otros
tipos de máquinas de colada continua de banda.
En referencia a la figura 2, se ilustra un
aparato/proceso 50 de colada continua de banda de acero como partes
sucesivas de una línea de producción mediante la que puede
producirse banda de acero según la presente invención. Las figuras
2 y 3 ilustran una máquina dúo de colada continua designada
generalmente como 54 que produce un banda 56 de acero de colada que
pasa en un trayecto 52 de tránsito por una mesa guía 58 hacia un
soporte de rodillo de arrastre 60 que comprende los rodillos de
arrastre 60A. Inmediatamente después de salir del soporte de rodillo
de arrastre 60, la banda pasa a un tren 62 de laminación en caliente
que comprende un par de rodillos de reducción 62A y rodillos de
apoyo 62B mediante los que se lamina en caliente para reducir su
espesor. La banda laminada pasa sobre una mesa de salida 64 sobre la
que puede enfriarse por fuerza mediante chorros 66 de agua y a
través de un soporte de rodillo de arrastre 70 que comprende un par
de rodillos de arrastre 70A y 70B, y de ahí a un bobinador 68.
En referencia a continuación a la figura 3, la
máquina 54 dúo de colada continua comprende una estructura 72 de
máquina principal que soporta un par de rodillos de colada 74 que
presentan las superficies 74A y 74B de colada. El metal fundido se
suministra durante una operación de colada desde una cuchara (no
mostrada) a una artesa 80, a través de una chapa de recubrimiento 82
refractaria hacia un distribuidor 84 y de ahí a través de una
boquilla 86 de entrega de metal al intersticio 88 entre los rodillos
de colada 74. El metal fundido entregado entonces al intersticio 88
forma un depósito 92 por encima del intersticio 88 y este depósito
92 está limitado en los extremos de los rodillos por un par de
paredes de contención o placas 90 laterales que están aplicadas a
los extremos de los rodillos mediante un par de impulsores (no
mostrados) que comprenden unidades de cilindro hidráulico
conectadas a los apoyos de las placas laterales. La superficie
superior del depósito 92 (a la que se hace referencia en general
como el nivel "de menisco") puede subir por encima del extremo
inferior de la boquilla 86 de entrega de modo que el extremo
inferior de la boquilla 86 de entrega está inmerso dentro de este
depósito 92.
Los rodillos de colada 74 se enfrían con agua de
modo que las cáscaras se solidifican sobre las superficies de los
rodillos que se mueven y se unen en el intersticio 88 entre ellos
para producir la banda solidificada 56 que se entrega hacia abajo
desde el intersticio 88 entre los rodillos 74. La máquina 54 dúo de
colada continua puede ser del tipo que se ilustra y describe con
algún detalle en las patentes US nº 5.184.668 y nº 5.277.243 o la
patente US nº 5.488.988, cuyas descripciones se incorporan cada una
expresamente en el presente documento por referencia.
Según la presente invención, los pedidos de
clientes para banda de acero se introducen en un sistema informático
de propósito general, tal como el sistema 150 informático de la
figura 4, y se procesan de una manera que va a describirse más en
detalle a continuación en la presente memoria para determinar los
parámetros de proceso y/o puntos de configuración de proceso para
controlar un proceso de colada continua de banda de acero tal como
el proceso 50 de colada continua de banda de acero que acaba de
describirse con respecto a las figuras 2 y 3 para satisfacer por lo
tanto el pedido del cliente En referencia a la figura 4, el sistema
150 informático de propósito general incluye un ordenador 152 de
propósito general que puede ser un ordenador personal (PC) de
sobremesa convencional, ordenador portátil u ordenador portátil
ligero, u otro ordenador de propósito general conocido configurado
para funcionar de una manera que va a describirse posteriormente. El
sistema 150 informático incluye un teclado 154 convencional
conectado eléctricamente al ordenador 152 para introducir
información en relación con el pedido del cliente en el mismo, y
puede incluir uno cualquiera o combinación de dispositivos de
salida. Por ejemplo, el ordenador 152 puede conectarse
eléctricamente a una impresora 156, pudiendo configurarse el
ordenador 152 para imprimir un conjunto de parámetros de proceso en
la forma de un informe de cambio de proceso o informe similar,
exponiendo el informe de cambio de proceso los parámetros de proceso
y/o puntos de configuración para controlar un proceso de colada
continua de banda de acero, tal como el proceso 50 de colada
continua de banda de acero ilustrado en las figuras 2 y 3, de una
manera para producir el producto de banda de acero pedido por el
cliente. En una forma de realización de la presente invención, un
operador del proceso de colada continua de banda de acero, tal como
el proceso 50, ve el informe de cambio de proceso y realiza los
cambios físicos correspondientes al proceso de colada continua de
banda de acero continuo para producir por lo tanto el producto de
banda de acero pedido por el cliente.
El ordenador 152 puede estar conectado
alternativamente o adicionalmente a un monitor 158 convencional, en
el que el ordenador 152 puede estar configurado para visualizar un
conjunto de parámetros de proceso en la forma de un informe de
cambio de proceso o informe similar, en el que el informe de cambio
de proceso expone los parámetros de proceso y/o los puntos de
configuración para controlar un proceso de colada continua de banda
de acero, como el proceso 50 de colada continua de banda de acero
ilustrado en la figuras 2 y 3, de una manera para producir el
producto de banda de acero pedido por el cliente. Un operador del
proceso de colada continua de banda de acero, tal como el proceso
50, puede ver el informe de cambio de proceso mostrado en el monitor
158, además de o en lugar de un informe impreso, y realizar los
cambios físicos correspondientes al proceso de colada continua de
banda de acero para producir de este modo el producto de banda de
acero pedido por el cliente.
El ordenador 152 también está conectado
eléctricamente a una unidad de medios de almacenamiento 160
convencional, estando el ordenador 152 configurado para almacenar
información en, y recuperar información desde, la unidad de
almacenamiento 160 en una manera conocida. En una forma de
realización de la presente invención, el ordenador 152 está
configurado para descargar un conjunto de parámetros de proceso en
la forma de un informe de cambio de proceso o informe similar a un
medio 162 de almacenamiento a través de la unidad 160, en el que el
informe de cambio de proceso expone los parámetros de proceso y/o
puntos de configuración para controlar un proceso de colada
continua de banda de acero, tal como el proceso 50 de colada
continua de banda de acero ilustrado en las figuras 2 y 3, en una
manera para producir el producto de banda de acero pedido por el
cliente. Un operador del proceso de colada continua de banda de
acero, tal como el proceso 50, puede entonces acceder a los
contenidos del medio de almacenamiento a través de técnicas
convencionales para ver el informe de cambio de proceso y realizar
los cambios físicos correspondientes al proceso de colada continua
de banda de acero para producir de este modo el producto de banda
de acero pedido por el cliente. La unidad de medios de
almacenamiento 160 y los medios 162 de almacenamiento pueden
implementarse como cualquier unidad de medios de almacenamiento y
combinación de medios de almacenamiento conocida. Ejemplos incluyen,
pero no se limitan a, una unidad de disco magnético de
lectura/escritura 160 y un disquete magnético 162, unidad CD ROM de
lectura/escritura 160 y un disco CD ROM 162, y similares.
En una forma de realización alternativa, el
proceso de colada continua de banda de acero, tal como el proceso
50 de colada continua de banda de acero ilustrado en las figuras 2 y
3, es un proceso controlado por ordenador, y en este caso el
sistema 150 informático puede estar configurado para proporcionar el
informe de cambio de proceso directamente (electrónicamente) al
proceso 50 a través de un enlace 164 de comunicación adecuado como
se muestra en la figura 4 en línea discontinua. Todavía como
alternativa, el ordenador 152 puede estar configurado en una forma
de realización de este tipo para descargar el informe de cambio de
proceso al medio 162 de almacenamiento, en el que un operador carga
los medios 162 de almacenamiento que contienen el informe de cambio
de proceso en una unidad de medios de almacenamiento (no mostrada)
similar a la unidad de medios de almacenamiento 160 residente en el
proceso 50 como se ilustra en la figura 4 mediante la línea 166
discontinua. En cualquier caso, el proceso de colada continua de
banda de acero, tal como el proceso 50, es sensible al informe de
cambio de proceso para realizar automáticamente los cambios de
proceso y/o cambios de puntos de configuración del aparato
correspondientes. Sin embargo, se entiende que independientemente de
cómo se realiza el proceso y/o cambios de puntos de configuración
en el proceso de colada continua de banda de acero, el aparato de
proceso de colada de banda es sensible a tales cambios para
conmutar inmediatamente de producir el producto de banda de acero
que está produciéndose actualmente a producir el producto de banda
de acero según la nueva información de puntos de configuración de
proceso/parámetro de proceso.
Haciendo referencia a continuación a la figura
5, se muestra un diagrama de flujo que ilustra una forma de
realización preferida de un proceso 200 para controlar un proceso de
colada continua de banda de acero, tal como el proceso 50 ilustrado
y descrito con respecto a la figuras 2 y 3, para producir un
producto de acero especificado por el cliente. El proceso 200
comienza con una etapa 202 inicial de recepción de un pedido de
cliente para un producto de banda de acero que presenta propiedades
mecánicas específicas o especificaciones de producto. En una forma
de realización, las especificaciones de producto incluyen un grado
deseado del producto de acero, un espesor de banda deseado y una
cantidad de banda total, aunque la presente invención contempla
requerir información adicional o alternativa en relación al producto
pedido por el cliente. A partir de entonces, por consiguiente, en
la etapa 204 se introducen la especificaciones del producto en el
ordenador 152 a través de cualquier mecanismo conocido. Por
ejemplo, un operador puede teclear la información en el ordenador
152 a través de un teclado 154, o si el cliente proporciona la
información en un medio de almacenamiento tal como un disquete, un
operador puede implemente cargar la información en el ordenador a
través de una unidad de medios de almacenamiento 160. Como
alternativa, la presente invención contempla introducir las
especificaciones del producto en el ordenador 152 según otras
técnicas conocidas no detalladas en los dibujos adjuntos, pudiendo
incluir las demás técnicas conocidas, sin limitarse a, transferir
las especificaciones del producto a través de una conexión por
módem telefónica entre el ordenador 152 y un ordenador del cliente,
transferir las especificaciones del producto a través de una
conexión de Internet o
similares.
similares.
En cualquier caso, el proceso 200 avanza desde
la etapa 204 hasta la etapa 206 donde el ordenador 152 está
operativo para calcular los parámetros de proceso y/o los puntos de
configuración de proceso para controlar un proceso de colada
continua de banda de acero, tal como el proceso 50, en una manera
para producir el producto de acero pedido por el cliente, basándose
en las especificaciones del producto introducidas en el ordenador
152 en la etapa 204. Según la presente invención, el ordenador 152
está programado con uno o más conjuntos de reglas que relacionan
las especificaciones del producto introducidas en el ordenador 152
en la etapa 204 con un conjunto de parámetros de proceso/puntos de
configuración para controlar el proceso de colada continua de banda
de acero en una manera para producir el producto de acero pedido por
el cliente. El uno o más conjuntos de reglas pueden implementarse
como una cualquiera o combinación de una o más tablas, uno o más
gráficos, una o más ecuaciones y similares. Un ejemplo de un
conjunto de reglas ilustrativo se expone en las tablas I, II y
III.
La tabla I detalla un conjunto de reglas que
asignan especificaciones de producto relacionadas con productos de
acero que cualquier cliente puede pedir con puntos de
configuración/parámetros de procesamiento de producto de fleje en
caliente para el proceso 50 de colada continua de banda de acero.
Cuando se refieren a la tabla I, los grados del acero para
productos de fleje caliente especificadas por la ASTM están
asociadas con las resistencias a la rotura (YS) y porcentajes de
alargamiento (% Alarg):
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
y los indicadores de nivel residual
B, M y A están definidos por las relaciones Bajo (B) < 0,35%,
Medio (M) = 0,8% y alto (A) =
1,2%.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
| * - tasa de enfriamiento en el intervalo de temperatura de 800 - 500ºC. |
Un conjunto general de reglas para productos de
fleje en caliente utilizados para generar los valores de la tabla I
se resume en la tabla II siguiente, en la que el término
"química" se refiere al nivel de residuos en el producto de
acero, y en la que los niveles Bajo, Medio y Alto se resumieron
anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
| * tasa de enfriamiento estándar para conseguir temperaturas de enfriamiento en torno a los 650 - 700ºC. |
\vskip1.000000\baselineskip
A partir de los datos reunidos de pasadas
reales, se determinó que el 1,2% de los residuos dieron como
resultado un incremento en la resistencia a la rotura de
aproximadamente 120 Mpa, y por tanto se supone que un incremento
del 0,1% en residuos da como resultado un incremento correspondiente
de 10 Mpa en la resistencia a la
rotura.
rotura.
A partir de la tabla I, debería resultar
evidente que los parámetros de proceso requeridos para producir el
producto de fleje de acero en caliente especificado por el usuario
pueden incluir uno cualquiera o combinación de velocidad de colada
del proceso de colada continua de banda, espesor de acero en estado
bruto de colada del producto de acero, porcentaje de reducción en
caliente del producto de acero, tasa de enfriamiento del producto de
acero y temperatura de enfriamiento del producto de acero.
La tabla III detalla un conjunto de reglas que
asignan especificaciones de producto que relacionan productos de
acero que cualquier cliente puede pedir con puntos de
configuración/parámetros de procesamiento de producto laminado en
frío para el proceso 50 de colada continua de banda de acero
mostrado y descrito en el presente documento. Cuando se refieren a
la tabla III, los grados de acero especificados por la ASTM para
productos laminados en frío están asociados con las siguientes
resistencias a la rotura (YS) y porcentajes de alargamiento
(% Alarg):
(% Alarg):
\vskip1.000000\baselineskip
| * | \begin{minipage}[t]{145mm} Datos de laboratorio sobre recocido discontinuo- calentamiento lento a 1.275^{o}F (tomados aproximadamente durante 33 horas) seguido, por enfriamiento lento desde 1.275^{o}F hasta 750^{o}F (tomados aproximadamente durante 8 horas). La resistencia a la rotura del material después del recocido era bastante baja (23 ksi), por consiguiente existe una oportunidad de optimizar el recocido discontinuo para e. grado 33.\end{minipage} |
| ** | se prefiere fleje en caliente de calibre más delgado, puesto que menos reducción en frío dará mejor alargamiento |
| *** | \begin{minipage}[t]{145mm} se prefiere fleje en caliente de calibre más grueso para conseguir mayor resistencia a la rotura con buen alargamiento \end{minipage} |
| después del recocido. |
Un conjunto general de reglas para material de
laminado en frío utilizado para general los valores de la tabla III
es:
- (i)
- se necesita más del 35 al 40% de CR para conseguir el grado 80,
- (ii)
- para un recocido continuo, se necesita al menos 50% de reducción en frío, y
- (iii)
- para un recocido discontinuo, se necesita al menos 40% de reducción en frío.
A partir de la tabla III, debería resultar
evidente que los parámetros de proceso necesarios para producir un
producto de acero laminado en frío especificado por el cliente
pueden incluir cualquiera de los parámetros de proceso de fleje en
caliente para producir productos de fleje en caliente, y
adicionalmente uno cualquiera o combinación de porcentaje de
reducción en frío, tipo de recocido; por ejemplo, discontinuo o
continuo/discontinuo, y temperatura de recocido.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 5, el
proceso 200 avanza desde la etapa 206 hasta la etapa 208 en la que
el ordenador 152 puede funcionar en una realización de la presente
invención para visualizar los parámetros de proceso en un informe
de cambio de proceso a un operador de colada continua de banda. Se
apreciará que la etapa 208 se incluye normalmente sólo cuando el
ordenador 152 no puede funcionar para controlar automáticamente el
proceso 50 de colada continua de banda de acero tal como se describe
anteriormente, y puede por otro lado omitirse del proceso 200. Si
está incluido, el ordenador 152 puede configurarse para visualizar
el informe de cambio de proceso a través de uno cualquiera o más
dispositivos de salida descritos anteriormente con respecto a la
figura 4. En esta forma de realización, la caja 210 de líneas
discontinuas perfila las etapas del proceso 200 que se ejecutan por
el ordenador 152. Adicionalmente, como se describió anteriormente en
el presente documento, la presente invención contempla
realizaciones en las que el ordenador 152 puede funcionar para
recibir la orden del cliente electrónicamente, y la caja 210 de
líneas discontinuas puede extenderse en tales realizaciones para
incluir la etapa 202.
Siguiendo la etapa 208, el proceso 200 avanza
hasta la etapa 212 en la que el proceso de colada continua de
banda, tal como el proceso 50 de colada continua de banda ilustrado
y descrito con respecto a las figuras 2 y 3, se controla como una
función de los parámetros de proceso computados en la etapa 206 para
producir de este modo el producto de acero especificado por el
cliente. En formas de realización del proceso que incluyen la etapa
208, la etapa 212 no se ejecuta normalmente por el ordenador 152
sino que en su lugar la realiza un operador del proceso de colada
continua de banda de acero. El operador ejecuta la etapa 212 en
tales realizaciones implementando físicamente los parámetros de
proceso/puntos de configuración expuestos en el informe de cambio
de proceso. En realizaciones en las que el ordenador 152 está
configurado para proporcionar directamente (electrónicamente) los
parámetros de proceso/puntos de configuración al proceso de colada
continua de banda de acero, la etapa 208 puede omitirse y la etapa
206 puede avanzar directamente hasta la etapa 212. En dichas formas
de realización, el ordenador 152 puede estar configurado para
implementar automáticamente los parámetros de proceso/puntos de
configuración calculados en la etapa 206 en el proceso de colada
continua de banda de acero, y en estos casos la caja 210 de líneas
discontinuas se extiende para incluir a la etapa 212.
Según la presente invención, el sistema 150
informático puede funcionar para asignar las especificaciones de
producto especificadas por el cliente a un programa de ciclo de
producción para un acero de una composición seleccionada.
Normalmente, un programa de ciclo de producción para una química del
acero dada puede extenderse durante al menos varios días durante
los que la banda de acero se cuela continuamente por la máquina 54
dúo de colada continua. Dependiendo del número de pedidos y
cantidades pedidas, un ciclo de producción entera puede ocuparse de
producir bandas de acero que presentan un conjunto particular de
propiedades mecánicas o de producir bandas de acero de propiedades
mecánicas seleccionadas diferentes a lo largo de la longitud de la
banda.
El programa de ciclo de producción tiene en
cuenta parámetros tales como la velocidad de colada, el intervalo de
temperatura de laminado en caliente, la cantidad de reducción en
caliente y las tasas de enfriamiento a través del intervalo de
temperatura para la transformación de austenita a ferrita
(normalmente de 900 a 550ºC) para producir microestructuras finales
en la banda de colada que proporcionan a la banda las propiedades
mecánicas requeridas y los materiales resultantes manejando
aspectos asociados con cambiar las tasas de enfriamiento de la
banda.
Al ajustar la tasa de enfriamiento dentro del
intervalo de 0,1ºC/s hasta 100ºC/s es posible producir coladas que
presentan microestructuras que incluyen:
- (i)
- predominantemente ferrita poligonal;
- (ii)
- una mezcla de ferrita poligonal y productos de transformación a baja temperatura, tal como una ferrita acicular, ferrita Widmanstatten y bainita; y
- (iii)
- predominantemente productos de transformación a baja temperatura.
En el caso de aceros al carbono simple, un
intervalo de microestructuras de este tipo puede producir
resistencias a la rotura en el intervalo de 200 Mpa hasta más de
700 Mpa. Después de que se haya establecido un programa de ciclo de
producción, la máquina 54 dúo de colada continua puede utilizarse
para producir una banda de colada según el programa de producción y
la banda puede entregarse a los clientes como se requirió.
Una característica ventajosa del procedimiento
de la presente invención es que es posible ajustar un programa de
ciclo de producción durante el curso de un ciclo de producción para
adaptar la producción con carácter de urgencia de un pedido de
banda de propiedades mecánicas requeridas. Así, en el procedimiento
de la presente invención: se utiliza una química del acero única
para producir una amplia gama de propiedades mecánicas, de esta
manera los pedidos del cliente no ya necesitan retrasarse hasta que
se reúna un calentamiento/lote; la colada de banda junto con el
control de la temperatura de laminado, el grado de la reducción en
caliente y la tasa de enfriamiento del producto final puede
permitir simultáneamente la consecución de la especificación
dimensional del cliente y las propiedades mecánicas requeridas
dentro de una línea de producción normalmente de menos de 70 metros
de longitud; las propiedades pueden cambiarse en tiempo real,
modificando puntos de configuración apropiados en bucles de control
de proceso clave en un ordenador de control central y, de este
modo, el tiempo desde la recepción del pedido del cliente hasta el
envío del producto puede ser de hasta sólo 8 horas en oposición al
procedimiento convencional de producción de acero que tarda entre 14
y 30 días; y el propio poco tiempo desde el pedido hasta la entrega
permite el concepto de un "almacén virtual" a través de la
aplicación de comercio electrónico.
Aunque la invención se ha ilustrado y descrito
en detalle en los dibujos y en la descripción anterior, ésta se
considera a título ilustrativo y no limitativo, entendiéndose que
sólo se han mostrado y descrito formas de realización preferidas de
la misma y que se desea proteger todos los cambios y modificaciones
que están comprendidas dentro de la invención.
Claims (15)
1. Procedimiento para controlar un proceso de
colada continua de banda de acero para producir una pluralidad de
productos de acero especificados por el cliente con diferentes
propiedades mecánicas sin cambiar la composición de acero alimentada
al proceso de colada de banda, comprendiendo el procedimiento:
recibir una pluralidad de pedidos para productos
de acero incluyendo requisitos especificados por el cliente para
diferentes propiedades mecánicas en relación con dichos
productos;
asignar dichos requisitos especificados por el
cliente a un número de parámetros de proceso para controlar un
proceso de colada continua de banda de acero para producir dicho
producto de acero; y
producir dicha pluralidad de productos de acero
con diferentes propiedades mecánicas siguiendo dichos parámetros de
proceso asignados sin cambiar la composición de acero alimentada al
proceso de colada de banda.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende la etapa adicional de visualizar dicho número de
parámetros de proceso en un informe de cambio de proceso a un
operador de dicho proceso de colada continua de banda de acero.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
que comprende asimismo controlar dicho proceso de colada continua de
banda de acero basándose en dichos parámetros de proceso
visualizados en dicho informe de cambio de proceso para producir
dicho producto de acero.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha pluralidad de requisitos
especificados por el cliente para diferentes propiedades mecánicas
incluye diferentes grados de dichos productos de acero.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que ducho número de parámetros de
proceso incluye la velocidad de colada de dicho proceso de colada
continua de banda de acero.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho número de parámetros de
proceso incluye el porcentaje de reducción en caliente de dichos
productos de acero.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho número de parámetros de
proceso incluye la tasa de enfriamiento de dichos productos de
acero.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho número de parámetros de
proceso incluye la temperatura de laminación en caliente de dichos
productos de acero.
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que dicho número de parámetros de
proceso incluye la temperatura de bobinado de dichos productos de
acero.
10. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho número de parámetros de
proceso incluye el porcentaje de reducción en frío de dichos
productos de acero.
11. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho número de parámetros de
proceso incluye el tipo de ciclo de recocido.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dichos requisitos especificados por el cliente incluyen el
espesor de dichos productos de acero.
13. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto de nuevos
parámetros de proceso incluye un espesor bruto de colada de dicho
producto de acero.
14. Procedimiento según la reivindicación 11,
en el que dicho conjunto de nuevos parámetros de proceso incluye una
temperatura de recocido.
15. Procedimiento según la reivindicación 15,
que comprende asimismo laminar en caliente la banda de colada en
línea antes de enfriar la banda a través del intervalo de
temperatura de transformación de austenita a ferrita.
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