laminación
MODELACION MATEMÁTICA DEL PROCESO
DE LA PÉRDIDA DE CALOR EN UNA PLACA DE
ACERO CON APLICACIÓN A PREDICCIÓN DE
TEMPERATURA EN LAMINACIÓN EN CALIENTE
Gerardo Maximiliano Méndez
Instituto Tecnológico de Nuevo León - ITNL
Depto. de Ing. Electromecánica y Electrónica
Cd. Guadalupe, N.L., CP 67170, México,
Email : [email protected]
RESUMEN
En este trabajo se presentan los resultados obtenidos de
la modelación matemática que predice la temperatura de
la barra de transferencia durante el proceso de laminado
de acero en molinos de laminación en caliente (MLC).
Usando diferencias y elementos finitos de una dimensión
para modelar la conducción de calor dentro de la cinta, la
conducción de calor de la cinta a los rodillos, la pérdida
de calor por radiación al aire libre y por convección por
aire y por agua, se predicen las temperaturas promedio,
central y superficial de la barra de transferencia a la entrada del rompedor de óxidos (RO), a la salida del castillo
de reducción 1 (CR1) y a la salida del castillo de reducción
6 (CR6) del MA. Los resultados de la modelación son
comparados con los valores de la temperatura superficial medida por pirómetros duales durante tres meses de
producción de un MLC para diferentes tipos de aceros,
comprobando su baja incertidumbre y su alta estabilidad
en las predicciones.
Luis A. Leduc Lezama
Hylsa, S.A. de C.V.
Depto. de Ingeniería de Procesos
San Nicolás de los Garza, N.L., CP 66452, México,
Email : [email protected]
Se han integrado las teorías matemáticas1,2,3,4,5,6 de
la transferencia de calor en laminación de acero en caliente empleando diferencias finitas, logrando con ello la implementación robusta y estable del modelo predictor de
la temperatura promedio, central y superficial de la barra
de transferencia a la entrada de RO, a la salida del CR1
y a la salida del CR6. Ha sido empleado para modelar y
determinar las influencias de las diferentes variables de
laminación sobre el proceso de recalescencia7: espesor
de salida, % de reducción, velocidad de rolado, diámetro
de rodillos y coeficiente de transferencia de calor cintarodillo.
La presentación está organizada de la siguiente manera: En la sección 2 se presentan de manera simplificada los diferentes componentes básicos de un MLC. En la
sección 3 se presenta la descripción básica del modelo.
En la sección 4 se presentan los resultados de la modelación. La sección 5 contiene las conclusiones.
2
Palabras clave: modelación de temperatura, molino
de laminación en caliente, diferencias finitas.
INTRODUCCIÓN
El principal objetivo de la industria de laminación de
acero en caliente es el de lograr la calidad y consistencia óptimas en sus productos bajo las restricciones que
imponen las instalaciones físicas de los MLC y de las
condiciones de la materia disponible. Adicionalmente, las
constantes variaciones de las condiciones de operación,
del ambiente, de los diversos equipos de producción, de
las dimensiones físicas y composición química de la materia prima, hacen del proceso de laminación en caliente un sistema que presenta características altamente no
lineales, alta variabilidad en el tiempo y con gran incertidumbre y ruido.
En la actualidad en los MLC se usan los modelos
matemáticos de los diferentes subprocesos para controlar completamente el proceso de laminación.
MOLINO DE LAMINACIÓN
EN CALIENTE
En la figura 1 se muestra un diagrama simplificado de
un MLC típico.
1
Figura 1 – Molino de laminación en caliente
La entrada al proceso ocurre en el horno de calentamiento y su salida en los enrolladores.
Horno de calentamiento: los planchones son colocados en el lado de entrada del horno y bajo secuencias de
control, son transportados del lado de entrada al lado de
salida o extracción mientras son calentados a la tempera19 HIERROy ACERO/AIST MÉXICO