ES2934481T3 - Dispositivo para controlar un laminador estirador-reductor - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para controlar un molino reductor de estiramiento en el que los extremos de los tubos estirados se optimizan mediante el control de uno o más motores del molino reductor de estiramiento (1), comprendiendo dicho método al menos una medición de espesor de pared en la descarga Adaptación lateral y automática de la magnitud del cambio en la velocidad de los motores al perfil del espesor de la pared del tubo, en donde el desarrollo en el tiempo de los cambios en la velocidad de los motores individuales o todos se adapta automáticamente sobre la base de la pared del tubo. valores de medición de espesores. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para controlar un laminador estirador-reductor
La presente invención hace referencia a un procedimiento para controlar un laminador estirador-reductor según el preámbulo de la reivindicación 1.
En la reducción por estirado de tubos, en función del proceso, se produce un engrasamiento o una compresión del grosor de la pared del tubo en los extremos del tubo, en comparación con la parte central de los tubos. Esto se debe a que en el extremo del tubo anterior o posterior, como consecuencia de que las cajas de laminación, de forma avanzada o retardada en la dirección de transporte, no se encuentran en contacto con el material que debe laminarse, no se alcanza el avance longitudinal de laminación que, por el contrario, se ha logrado en la parte central del tubo. Las secciones de tubo engrosadas debido a esto por encima de la tolerancia admisible del grosor de la pared, implican una pérdida en la producción y deben cortarse.
Adicionalmente, en particular en el caso de laminadores estiradores-reductores en instalaciones para tubos sin costuras, los tubos madre o pre-tubos poseen grosores de la pared comprimidos en los extremos, por ejemplo debido al desgaste de las herramientas en los equipos auxiliares. Esas compresiones de los tubos madre provocan un engrosamiento adicional de los extremos del tubo terminado.
Se han ideado distintos procedimientos para reducir las pérdidas en los extremos. El control de las pérdidas en los extremos mediante la variación dinámica de los números de revoluciones del motor, así como de los cilindros, durante el paso de los extremos de los tubos por el laminador, ha alcanzado una importancia práctica y muy difundida. En este caso, se aumenta la relación del número de revoluciones entre los calibres de laminación situados más cerca del extremo del tubo y, con ello, se aplica una tracción de laminación aumentada.
Los sistemas de esa clase en principio son conocidos desde hace mucho tiempo, por ejemplo por la solicitud DE 1 602181 A o por la solicitud DE 1962792 A.
Se han propuesto numerosas formas de ejecución, por ejemplo mediante las solicitudes DE 2557707 A1, DE 198 40864 A1, DE 2645497 A1 o DE 3028211 A1. No obstante, ninguna de esas fuentes aborda la problemática de la regulación concreta de la variación del número de revoluciones.
El desafío especial, por una parte, reside en provocar las variaciones mencionadas del número de revoluciones en el instante justo, ya que de lo contrario las mismas no tienen ningún efecto en el engrosamiento de los extremos. Por otra parte, la intensidad de la variación del número de revoluciones y el pasaje a números de revoluciones estacionarios deben estar adaptados de forma precisa, ya que de lo contrario las secciones contiguas a los extremos de los tubos pueden presentar valores inferiores inadmisibles del grosor de la pared objetivo. La situación se dificulta además debido al hecho de que deben regularse las curvas del número de revoluciones de hasta 32 motores de accionamiento. No se logra determinar previamente evoluciones del número de revoluciones teóricas que, sin otra adaptación, alcancen la mejor reducción posible de los extremos engrosados. Para los equipos de operadores, sin embargo, la regulación manual de las evoluciones del número de revoluciones es un procedimiento difícil y que implica mucho tiempo.
Este problema es conocido desde hace largo tiempo y ha conducido a otras propuestas con el objetivo de una posible automatización. Por ejemplo, la solicitud DE 1962 792 A1 mencionada ya describe la utilización de una detección de la primera pasada, por una parte, mediante sensores, antes del laminador estirador-reductor (abreviado SRW) y, por otra parte, mediante la detección de la variación del número de revoluciones del motor, debido al cambio de carga al entrar o salir el tubo desde un calibre de laminación. De este modo puede realizarse un mejor seguimiento de la posición de los extremos de los tubos y puede alcanzarse una adaptación parcialmente automática de los parámetros de control. Sin embargo, esta forma de seguimiento de los tubos en el SRW no es adecuada para laminadores en los cuales grupos de calibres son accionados mediante motores en común. También el desarrollo de los motores asíncronos modernos, de frecuencia variable, ha conducido a que las disminuciones del número de revoluciones debido a un cambio de carga sean mínimas y apenas puedan ser detectadas por un control del extremo de los tubos.
También se han propuesto soluciones en las que sensores adicionales, por ejemplo sensores fotoeléctricos o células fotoeléctricas dentro del SRW, deben encargarse de la detección de la posición real del extremo del tubo anterior o posterior, iniciando de ese modo la intervención del controlador del número de revoluciones. No obstante, los sistemas de esa clase no son fiables de forma duradera, debido a las influencias del medio ambiente, inevitables en el SRW y desventajosas, como salpicaduras de agua, vapor o polvo.
La solicitud JP H07246414 A genérica describe una adaptación automática de los números de revoluciones del motor mediante datos de medición de los tubos. No obstante, los periodos de utilización y la duración del efecto no
son adaptados. Pero ambos influyen mucho en el resultado del control. Tampoco se considera la influencia del tubo que ingresa. Del mismo modo, no se menciona un agrupamiento de varias laminaciones para reducir al mínimo la influencia de errores de medición o valores atípicos.
En la solicitud DE-A1-38 19 571 se describe un procedimiento para la regulación del grosor de la pared en una reducción por estirado de tubos. No está prevista una variación de los números de revoluciones de manera que también la evolución en el tiempo de las variaciones del número de revoluciones, de motores individuales o de todos los motores, se adapte automáticamente debido a los valores de medición del grosor de la pared del tubo.
En la solicitud DE-A1-102015118065 se describe un procedimiento para la adaptación del número de revoluciones de laminadores de tubos continuos. No está prevista una variación de los números de revoluciones de manera que también la evolución en el tiempo de las variaciones del número de revoluciones, de motores individuales o de todos los motores, se adapte automáticamente debido a los valores de medición del grosor de la pared del tubo.
En el estado del arte se considera desventajoso que los operadores del laminador, en la operación práctica, en la mayoría de los casos o al menos al inicio de una operación de laminación, deben efectuar ajustes de corrección en el CEC (método de extrusión y compresión cíclica). Eventualmente, por ejemplo, debido al desgaste de las herramientas, también deben efectuarse adaptaciones durante una operación de laminación.
El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para controlar un laminador estiradorreductor, en el cual esté reducida una pérdida en la producción debido a extremos de los tubos engrosados.
Dicho objeto, para un procedimiento mencionado en la introducción, según la invención, se soluciona con las características distintivas de la reivindicación 1. Mediante la adaptación de los números de revoluciones durante el paso de un tubo puede alcanzarse una influencia particularmente precisa de la evolución resultante de los grosores de la pared en el área de los extremos de los tubos.
En un funcionamiento automático, un CEC monitoriza y evalúa automáticamente los resultados del grosor de la pared alcanzados en los extremos de los tubos y para los siguientes tubos regula de nuevo respectivamente el grosor y la secuencia en el tiempo de la variación del número de revoluciones en los extremos de los tubos.
Otras ventajas de la invención residen en el hecho de que se reduce la carga de los operadores del laminador. Las regulaciones del CEC óptimas se encuentran más rápido y se observan mejor durante una operación de laminación. Según la invención, la evolución en el tiempo de los números de revoluciones está caracterizada por el instante de inicio de la variación del número de revoluciones y por el punto final de la variación del número de revoluciones. De este modo, se prevé que la evolución en el tiempo esté caracterizada por el instante de inicio o el instante final y por una tasa de variación.
Para una optimización más precisa puede preverse que la evaluación de la evolución del grosor de la pared se efectúe en al menos tres secciones del perfil del grosor de la pared.
En general, de manera ventajosa, puede preverse que la evaluación de la evolución del grosor de la pared se efectúe a partir de una pluralidad de variables-objetivo.
En una forma de ejecución especialmente preferente puede preverse que el procedimiento esté combinado con un sistema de control del grosor de la pared para el control automático de los grosores de la pared por fuera de los extremos engrosados.
En el caso de un control de un laminador estirador-reductor, preferente en el sentido de la invención, las evoluciones del grosor de la pared en los extremos pueden analizarse en cuanto a patrones cíclicos, donde los patrones cíclicos de esa clase también se consideran en el control de los motores.
En un perfeccionamiento posible puede tener lugar una medición de un perfil del grosor de la pared del pre-tubo que ingresa, donde las magnitudes y las evoluciones en el tiempo de las variaciones de los números de revoluciones del control de los extremos del tubo se adaptan a valores de medición del grosor de la pared del pre-tubo. De ese modo, se interviene muy pronto en la conformación de un pre-tubo para conformar un tubo como producto final, con el objetivo de una mejora del diámetro del extremo del tubo.
En un perfeccionamiento preferente, las evoluciones del grosor de la pared en los extremos del pre-tubo pueden analizarse en cuanto a patrones cíclicos y los patrones de esa clase también pueden ser considerados.
Además, de manera preferente, puede preverse que el procedimiento esté combinado con un sistema de control del grosor de la pared para el control automático de los grosores de la pared por fuera de los extremos engrosados. Otra medida que mejora la invención consiste en una detección automática de la primera pasada.
Otra medida que mejora la invención consiste en el hecho de considerar las evoluciones del grosor de la pared efectivas en los extremos de los tubos madre que ingresan.
Otra medida que mejora la invención consiste en una predeterminación de las formas objetivo ideales de los extremos de los tubos, de cada dimensionamiento.
Otra medida que mejora la invención consiste en una utilización de algoritmos que detectan patrones, para evaluar la evolución del grosor de la pared de cada extremo del tubo.
Otra medida que mejora la invención consiste en una simulación para un cálculo previo del efecto de una variación de la regulación.
Otra medida que mejora la invención consiste en una iteración de la regulación del CEC mediante varios pre-tubos, para hallar un grado óptimo estable.
A continuación se describe un ejemplo de ejecución preferente de la invención, y se explica con mayor detalle mediante los dibujos que se adjuntan.
La figura 1 muestra una representación esquemática de un laminador estirador-reductor, con un controlador. Un laminador estirador-reductor comprende una pluralidad de cilindros en cajas de laminación 1, que son accionadas por motores regulables. La reducción por estirado de un material que debe laminarse 2 tiene lugar mediante la activación específica de los motores con distintos números de revoluciones, de manera que el material que debe laminarse se coloca entre los cilindros, bajo tensión de tracción.
Los motores son abastecidos de energía eléctrica mediante un controlador lógico programable (SPS) 3. El SPS 3 se encarga de la consulta y/o del cálculo de los números de revoluciones de los motores durante el proceso de laminación.
El SPS 3 está conectado a sensores 5, 6 mediante una red 4 en forma de un sistema de bus de campo, de manera que los valores de medición se incorporan directamente en el SPS. Los sensores 5, en este caso, a modo de ejemplo, son sensores de posición, por ejemplo en forma de sensores fotoeléctricos. Los sensores 6 determinan otros valores de medición para la monitorización del proceso de laminación, en particular diámetro, grosor de la pared y temperatura del material que debe laminarse.
El SPS 3, además, puede comunicarse con un ordenador de control del proceso 7a de un nivel de control del proceso, mediante una red 7 que no opera en tiempo real.
En un laminador estirador-reductor descrito anteriormente a modo de ejemplo puede realizarse un procedimiento según la invención para controlar un laminador estirador-reductor. En este caso, los extremos de los tubos, de tubos estirados, son optimizados mediante el control de uno o varios motores del laminador estirador-reductor.
Tiene lugar al menos una medición del grosor de la pared del lado de salida mediante los sensores 6 y una adaptación automática de la magnitud de la variación del número de revoluciones de los motores al perfil del grosor de la pared del tubo medido. Según la invención, también la evolución en el tiempo de las variaciones del número de revoluciones, de motores individuales o de todos los motores, se adapta automáticamente debido a los valores de medición del grosor de la pared del tubo.
La evolución en el tiempo de los números de revoluciones está caracterizada por el instante de inicio de la variación del número de revoluciones y por el punto final de la variación del número de revoluciones. En particular, la evolución en el tiempo está caracterizada además por una tasa de variación de los números de revoluciones.
En al menos tres secciones del perfil del grosor de la pared se efectúa una evaluación de la evolución del grosor de la pared.
Además, se efectúa la evaluación de la evolución del grosor de la pared a partir de una pluralidad de variablesobjetivo.
El procedimiento para controlar el grosor de los extremos del tubo, en este caso, está combinado con un sistema de control del grosor de la pared para el control automático de los grosores de la pared por fuera de los extremos engrosados.
Los valores de medición, mediante los sensores 6, se analizan mediante programas, donde las evoluciones del grosor de la pared en los extremos se analizan en cuanto a patrones cíclicos y los patrones cíclicos de esa clase también se consideran en el control de los motores.
Adicionalmente con respecto a una medición de los grosores de la pared de los tubos (parcialmente) estirados tiene lugar una medición de un perfil del grosor de la pared del pre-tubo que ingresa, donde las magnitudes y las evoluciones en el tiempo de las variaciones de los números de revoluciones del control de los extremos del tubo se adaptan a valores de medición del grosor de la pared del pre-tubo.
De este modo, las evoluciones del grosor de la pared en los extremos del pre-tubo se analizan en cuanto a patrones cíclicos y los patrones de esa clase también son considerados.
En conjunto, el procedimiento está combinado con un sistema de control del grosor de la pared para el control automático de los grosores de la pared por fuera de los extremos engrosados.
Lista de símbolos de referencia
1 Cajas de laminación con cilindros y motores
2 Material que debe laminarse
3 SPS = Controlador lógico programable
4 Sistema de bus, bus de campo
5 Sensores, sensores de posición
6 Sensores para diámetro, grosor de la pared, temperatura, etc.
7 Red al nivel del control del proceso
7a Ordenador de control del proceso
Claims (8)
1. Procedimiento para controlar un laminador estirador-reductor, donde los extremos de tubos, de tubos estirados, son optimizados mediante el control de uno o varios motores del laminador estirador-reductor (1), el cual comprende al menos una medición del grosor de la pared del lado de salida y una adaptación automática de la magnitud de una variación del número de revoluciones de los motores al perfil del grosor de la pared del tubo,
caracterizado porque también la evolución en el tiempo de las variaciones del número de revoluciones, de motores individuales o de todos los motores, se adapta automáticamente debido a los valores de medición del grosor de la pared del tubo, donde la evolución en el tiempo de los números de revoluciones está caracterizada por el instante de inicio de la variación del número de revoluciones y por el punto final de la variación del número de revoluciones, donde la evolución en el tiempo está caracterizada por el instante de inicio o el instante final y por una tasa de variación.
2. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la evaluación de la evolución del grosor de la pared se efectúa en al menos tres secciones del perfil del grosor de la pared.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la evaluación de la evolución del grosor de la pared se efectúa a partir de una pluralidad de variables-objetivo.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el procedimiento está combinado con un sistema de control del grosor de la pared para el control automático de los grosores de la pared por fuera de los extremos engrosados.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las evoluciones del grosor de la pared en los extremos se analiza en cuanto a patrones cíclicos y los patrones cíclicos de esa clase también se consideran en el control de los motores.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tiene lugar una medición del perfil del grosor de la pared del pre-tubo que ingresa, donde las magnitudes y las evoluciones en el tiempo de las variaciones del número de revoluciones del control del extremo del tubo se adaptan a valores de medición del grosor de la pared del pre-tubo.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque las evoluciones del grosor de la pared en los extremos del pre-tubo se analizan en cuanto a patrones cíclicos y los patrones de esa clase también son considerados.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque el procedimiento está combinado con un sistema de control del grosor de la pared para el control automático de los grosores de la pared por fuera de los extremos engrosados.
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