ES2946466T3 - Laminado inteligente sin bucles en laminadores de productos largos - Google Patents

Laminado inteligente sin bucles en laminadores de productos largos Download PDF

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Abstract

Se proporciona un laminador para producir productos de laminación. El tren de laminación incluye una línea de tren de laminación que mueve el producto del tren de laminación. Una pluralidad de soportes de laminación están acoplados a la línea de laminación que recibe el producto de laminación y lamina el producto de laminación. Una pluralidad de dispositivos de medición de la velocidad que se colocan muy cerca de cada caja de laminación, donde cada dispositivo de medición de la velocidad mide la velocidad del producto del laminador cuando pasa por los dispositivos de medición de la velocidad. Un dispositivo de control recibe información asociada con los dispositivos de medición de la velocidad y ajusta la velocidad del producto del laminador para cualquier diferencial de velocidad que pueda existir entre cualquiera de los soportes del laminador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Laminado inteligente sin bucles en laminadores de productos largos
La invención está relacionada con el campo de la fabricación de productos largos y, en particular, con la fabricación de productos largos que utilizan laminación inteligente sin tensión o sin bucle o un método de la misma según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 9.
La tensión entre soportes es inherente a todos los laminadores de productos largos. En teoría, la velocidad de cada laminador se deriva del trabajo que se está llevando a cabo, sin embargo, debido a las diferencias en la distribución del material, el desgaste de los rodillos y el control del material, la velocidad entre dos laminadores de productos largos nunca coincide al 100%. Este desajuste se denomina tensión o compresión, ya que el material puede ser empujado o estirado en función del error de velocidad entre los dos laminadores.
En la parte inicial de un laminador, el control de la tensión se gestiona mediante un sistema de control de tensión mínima (MTC). El MTC calcula la velocidad y el par de cada laminador, lo que permite ajustar la velocidad. Esta disposición de control se describe en el documento JPS59118212A.
En la última parte del laminador, se utilizan bucles, que son interrupciones naturales en el proceso de laminación. Se forma un bucle para proporcionar una zona de flotación o un amortiguador en el proceso continuo entre dos laminadores. Este bucle se puede empujar o tirar a medida que cambia la velocidad del laminador. Si el bucle crece o decrece fuera de una posición preestablecida, los laminadores pueden ajustar sus velocidades en consecuencia en un intento de mantener el equilibrio.
La teoría es que con el bucle en la posición ideal o de banda muerta, se compensa un error de velocidad entre los soportes del laminador y el proceso permanece estable. Sin embargo, un bucle nunca elimina toda la tensión o compresión en el laminador, ya que por naturaleza nunca se conoce la velocidad real del material y la fuerza de empuje o tracción es inherente al material. Los bucles incluyen equipos mecánicos y eléctricos/automatizados (EA) que tienen un coste añadido y añaden longitud al laminador total, incrementando aún más el coste total de una línea de laminación.
De acuerdo con un aspecto de la invención como se reivindica en la reivindicación 1, se proporciona un laminador para producir productos de laminación. El laminador incluye una línea de laminación que mueve el producto de laminación. Una pluralidad de soportes de laminación están acoplados a la línea de laminación que recibe el producto de laminación y rueda el producto de laminación. Una pluralidad de dispositivos de medida de la velocidad que se colocan en proximidad cercana a cada soporte del laminador, donde cada dispositivo de medida de la velocidad mide la velocidad del producto del laminador mientras que pasa los dispositivos de medida de la velocidad. Un dispositivo de control recibe información asociada con los dispositivos de medición de velocidad y ajusta la velocidad del laminador para cualquier diferencial de velocidad que pueda existir entre cualquiera de los soportes del laminador, donde el diferencial de velocidad es la diferencia entre la velocidad real del laminador y una velocidad calculada en un punto de la línea del laminador.
Según otro aspecto de la invención, tal como se reivindica en la reivindicación 9, se proporciona un método para producir producto de laminación en un laminador. El método incluye proporcionar una línea de laminación que mueve el producto de laminación. Además, el método incluye proporcionar una pluralidad de soportes de laminación que están acoplados a la línea de laminación que recibe el producto de laminación y rueda el producto de laminación. Una pluralidad de dispositivos de medida de la velocidad se colocan en proximidad cercana a cada soporte del laminador, donde cada dispositivo de medida de la velocidad mide la velocidad del producto de laminación mientras que pasa los dispositivos de medida de la velocidad. Además, el método incluye el ajuste de la velocidad del producto de laminación para cualquier diferencial de velocidad que pueda existir entre cualquiera de los soportes de laminación utilizando un dispositivo de control que recibe información asociada con los dispositivos de medición de velocidad, donde el diferencial de velocidad es la diferencia entre la velocidad real del producto de laminación con una velocidad calculada en un punto de la línea de laminación.
Estos y otros aspectos ventajosos de la invención reivindicada se describirán ahora con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra la disposición de laminador sin bucle utilizada de acuerdo con la invención; y
La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra otra realización de la disposición de laminador sin bucles utilizada de acuerdo con la invención.
La invención describe un enfoque sistemático que elimina la necesidad de un bucle mecánico en un laminador y su control asociado. El bucle se sustituye por un sencillo sistema de velocimetría láser y/o una disposición de cámaras en la que se coloca un láser entre cada uno de los soportes del laminador. Esto puede incluir máquinas de múltiples rodillos pero con un solo motor de accionamiento.
En la técnica anterior, los sistemas de control de la tensión y del bucle funcionan a partir de una velocidad teórica calculada a partir de un diámetro de trabajo teórico. Este cambio de diámetro depende de la sección de proceso que se esté laminando. Además, a medida que el material se lamina en el laminador, su área se reduce y pasa a través de cada soporte de laminación subsiguiente a velocidades más altas. Esto complica el diseño y el control de las cintas, ya que cada cinta debe disponer de suficiente "almacenamiento" intermedio para soportar y controlar eficazmente productos o secciones de menor tamaño.
Por ejemplo, si una sección en cuestión se desplaza a 15 m/s y los soportes de laminación en cuestión tienen la capacidad de ajustarse a 2,5 m/seg. Entonces, el almacenamiento en bucle necesario para un diferencial de velocidad del 3% sería de 0,18 m de material, desde la posición inicial de arranque o línea de paso para alcanzar el equilibrio.
La invención elimina la necesidad de las complicaciones y limitaciones mencionadas anteriormente, ya que la velocidad real del producto entre los soportes del laminador se mide con velocimetría sin contacto. En la primera parte de la línea del laminador, se pueden utilizar mediciones de velocidad, ya que las cajas del laminador están situadas cerca unas de otras y el proceso metalúrgico en el laminador no requiere enfriamiento con agua y/o ecualización.
La figura 1 muestra un ejemplo ilustrativo de la disposición de laminador sin bucles 2 utilizada de acuerdo con la invención. El laminador sin lanzadera 2 incluye una línea de laminación 4, soportes de laminación STD13 y STD14, cámaras C12o, C13o y C14o, y láseres de salida L12o, L13o y L140. El producto de laminación se mueve a través de varios puntos en el laminador 2 utilizando una línea de laminación 4 que pasa a través de un número de soportes de laminación. Cada soporte STD13, STD14 incluye una cámara C12o, C13o, C14o y un láser de salida L12o, L13o, L14o.
Cada cámara C12o, C13o, C14o se utiliza como herramienta visual para evaluar la calidad del producto del laminador, como la altura de una sección de material para un control preciso. Cada láser L12o, L13o, L14o mide la velocidad real del producto de la línea de laminación 4 y la compara con la velocidad calculada en este punto y realiza los ajustes de velocidad necesarios en el soporte de laminación en cuestión y en los soportes de laminación posteriores si es necesario para equilibrar el proceso de laminación. Los laminadores están conectados a un sistema de control que permite ajustar la velocidad en cada laminador. Tanto el láser como la cámara pueden compartir un soporte o caja común.
En la mayoría de los laminadores, los soportes individuales se controlan a partir de una referencia de velocidad maestra. Esta referencia de velocidad tiene en cuenta la reducción de área calculada que se consigue en cada soporte de laminación, el diámetro del rodillo de cada soporte de laminación y la relación de transmisión asociada.
El error puede manifestarse debido a perfiles o diámetros de rodillo ligeramente incorrectos, a un control deficiente de la sección en el laminador o a ligeras diferencias en las relaciones de transmisión teóricas y reales en las cajas de laminación. En la parte más lenta del laminador, se utiliza un sistema MTC (control de tensión mínima) que aprovecha un sistema iterativo de autoaprendizaje para adaptar las velocidades de las cajas de laminación. Más arriba en el laminador, este enfoque iterativo no es posible ya que el error de velocidad crece y aumenta el riesgo de un empedrado del laminador.
El medio para controlar este error de velocidad en la mayoría de los laminadores de la técnica anterior es el bucle. El bucle es un equipo mecánico controlado por un anillo. El bucle permite un desajuste en la velocidad del equipo dando al producto del laminador un espacio de amortiguación para hacer crecer un bucle o colapsar un bucle a un punto de consigna con límites para el crecimiento o decaimiento del bucle en función de los cambios del proceso. El bucle equilibra eficazmente cualquier error en la referencia de velocidad del laminador. A continuación, se envía una nueva referencia de velocidad a un dispositivo de control en el laminador para controlar las velocidades de laminación con el fin de garantizar que la velocidad de cada soporte del laminador es correcta en relación con el anterior y/o posterior. Como se puede teorizar, la referencia de velocidad es un valor calculado y está sujeto a error.
La invención elimina la necesidad del bucle mecánico y su control asociado. El bucle se sustituye por un sencillo sistema de velocimetría láser descrito en el presente documento. Se coloca un láser entre cada uno de los soportes del laminador. Esto puede incluir máquinas de múltiples rodillos pero con un solo motor de accionamiento.
La figura 2 muestra un ejemplo ilustrativo de otra realización de la disposición de laminador sin bucles 20 utilizada de acuerdo con la invención. La disposición de laminador sin bucles 20 incluye un laminador que tiene una línea 4, soportes de laminado STD13 y STD14, láseres de entrada L13i y L14i, y láseres de salida L13o y L140. Obsérvese que la disposición sin bucles 20 es similar a la disposición de laminador sin bucles 2 de la FIG. 1. Cada soporte de laminador STD13, STD14 incluye un láser de entrada L13i, L14i y un láser de salida L13o, L14o. Los láseres de entrada L13i, L14i miden la velocidad de entrada del producto del laminador a su respectivo soporte de laminación STD13, STD14. Los láseres de salida L13o, L14o miden la velocidad de salida del producto del laminador desde su respectivo soporte de laminación STD13, STD14.
Las velocidades de entrada y salida del producto de laminación en cada soporte de laminación se comparan con su velocidad de laminación controlada teóricamente, así como con la velocidad de entrada y salida de un soporte de laminación anterior.
Utilizando la invención y vinculando la velocidad real del producto de laminación al dispositivo de control de un laminador, se podría mejorar aún más el control de las máquinas auxiliares, como las cizallas de cabezal y los extremos, o lograr longitudes de cosecha más cortas, reduciendo así la pérdida de rendimiento metálico.
Además, la invención puede permitir que la separación entre anillos en la zona de la cabeza de colocación de un laminador se mantenga perfectamente desde el cabezal hasta los extremos del producto laminado. Cualquier cambio en la velocidad del producto podría ajustarse instantáneamente utilizando los láseres y las cámaras aquí comentados. Además, la información proporcionada por las cámaras y los láseres puede utilizarse para idear un sistema de laminación inteligente que requiera menos equipos mecánicos. Esto puede reducir la longitud del edificio y los costes asociados, así como el coste de mantener menos equipos, y la calidad del producto se mejora debido al aumento general del control preciso de las semillas del laminador.
Cuando los procesos metalúrgicos exigen una mayor distancia entre soportes debido a la necesidad de enfriamiento e igualación, pueden utilizarse dos medidores sin contacto, uno a la salida del primer soporte del laminador y otro a la entrada del siguiente. Esto garantiza que el dispositivo de control tenga en cuenta cualquier efecto del enfriamiento y la resistencia al avance.
Aunque la invención presente ha sido mostrada y descrita con respetar a varias preferidas realizaciones del mismo, varios cambios, omisiones y adiciones a la forma y detalle del mismo, puede ser hecho dentro, sin apartarse del alcance de la invención cuando definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un laminador para producir producto de laminación, dicho laminador comprende:
una línea de laminación (4) que mueve el producto de laminación;
una pluralidad de soportes de laminación (STD13, STD14) que están acoplados a la línea de laminación que recibe el producto de laminación y rueda el producto de laminación;
una pluralidad de dispositivos de medición de la velocidad situados cerca de cada soporte de laminación; cada dispositivo de medida de la velocidad mide la velocidad del producto laminado a medida que pasa por los dispositivos de medición de la velocidad; y
un dispositivo de control que recibe información asociada con los dispositivos de medición de la velocidad, caracterizado porque dicho dispositivo de control ajusta la velocidad del producto laminado para cualquier diferencial de velocidad que pueda existir entre cualquiera de los soportes del laminador, donde el diferencial de velocidad es la diferencia entre la velocidad real del producto laminado y una velocidad calculada en un punto de la línea del laminador.
2. El laminador de la reivindicación 1, en el que los dispositivos de medición de la velocidad comprenden un láser (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o) y una cámara (C12o, C13o, C14o).
3. El laminador de la reivindicación 2, en el que la cámara (C12o, C13o, C14o) evalúa la calidad del producto laminado.
4. El laminador de la reivindicación 3, en el que el láser (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o) mide la velocidad real del producto del laminador.
5. El laminador de la reivindicación 1, en el que los dispositivos de medición de velocidad comprenden una pluralidad de láseres (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o).
6. El laminador de la reivindicación 5, en el que los láseres (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o) están dispuestos de tal manera que un número selectivo de los láseres está asociado con cada soporte del laminador (STD13, STD14).
7. El laminador de la reivindicación 6, en el que el número selectivo de los láseres (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o) miden las velocidades de entrada y salida del producto del laminador para su respectivo soporte del laminador (STD13, STD14).
8. El laminador de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de control aumenta o disminuye la velocidad de laminación de uno o más soportes de laminación (STD13, STD14) para asegurar que las velocidades de laminación se igualen para estabilizar el laminador.
9. Un método para producir producto de laminación en un laminador, dicho método comprende:
proporcionar una línea de laminación (4) que mueve el producto de laminación;
proporcionar una pluralidad de soportes de laminación (STD13, STD14) que están acoplados a la línea de laminación que recibe el producto de laminación y rueda el producto de laminación;
colocar cerca de cada soporte de laminación una pluralidad de dispositivos de medición de velocidad, cada dispositivo de medida de velocidad mide la velocidad del producto laminado a medida que pasa por los dispositivos de medición de velocidad; y caracterizado por
ajustar la velocidad del producto de laminación para cualquier diferencial de velocidad que pueda existir entre cualquiera de los soportes de laminación utilizando un dispositivo de control que recibe información asociada con los dispositivos de medición de velocidad, en el que el diferencial de velocidad es la diferencia entre la velocidad real del producto de laminación y una velocidad calculada en un punto de la línea de laminación.
10. El método de la reivindicación 9, en el que los dispositivos de medición de la velocidad comprenden un láser (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o) y una cámara (C12o, C13o, C14o).
11. El método de la reivindicación 10, en el que la cámara (C12o, C13o, C14o) evalúa la calidad del producto de laminación.
12. El método de la reivindicación 10 u 11, en el que el láser (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o) mide la velocidad real del producto de laminación.
13. El método de la reivindicación 9, en el que los dispositivos de medición de la velocidad comprenden una pluralidad de láseres (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o).
14. El método de la reivindicación 13, en el que los láseres (L12o, L13i, L13o, L14i, L14o) están dispuestos de tal manera que un número selectivo de los láseres está asociado con cada soporte de laminación (STD13, STD14).
15. El método de la reivindicación 14, en el que el número selectivo de los láseres (L13i, L13o, L14i, L14o) miden las velocidades de entrada y salida del producto de laminación para su respectivo soporte de laminación (STD13, STD14).
16. El método de la reivindicación 9, en el que el dispositivo de control aumenta o disminuye la velocidad de laminación de uno o más soportes de laminación (STD13, STD14) para estabilizar el laminador.
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