Hierro y Acero Edicion 25 | Page 19

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