Procedimiento y dispositivo de control de un ciclo térmico de una soldadura para la unión de los extremos de bandas.

Procedimiento de control automático del ciclo térmico de una soldadura para la unión de bandas,

destinado al control de un soldeo de un extremo de una primera banda con otro extremo de una segunda banda por una máquina de unión (M1) de una instalación de tratamiento, caracterizado porque:

- un primer intercambio de al menos un dato de banda entre un dispositivo de control (C1) de dicho ciclo térmico y un sistema central de automatismo (A1) de dicha instalación de tratamiento;

- un segundo intercambio de por lo menos un dato de funcionamiento entre dicho dispositivo de control (C1) de dicho ciclo térmico y dicha máquina de unión (M1);

- una determinación, a partir de dichos datos de banda y de funcionamiento, de un parámetro térmico de dicha soldadura para el control de la estructura metalúrgica de la soldadura;

- un control de dicho soldeo que depende por lo menos de dicho parámetro térmico y un control de la estructura metalúrgica de la soldadura por cálculo y control de dicho parámetro térmico.

Procedimiento y dispositivo de control de un ciclo térmico de una soldadura para la unión de los extremos de bandas

La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo de control de un ciclo térmico de una soldadura para la unión de los extremos de bandas de acero en deslizamiento en una instalación de laminado o de tratamiento, según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 8 (por ejemplo, JP 5/115 93 A).

La Invención se refiere particularmente a las soldaduras para la unión de bandas de acero en deslizamiento continuo en una instalación de laminado en frío o de tratamiento como el decapado de superficie, el recocido continuo, el revestimiento electrolítico o por inmersión, y particularmente a las soldaduras de un extremo de una banda con otro extremo de otra banda, realizadas poco a poco por desplazamiento de un dispositivo de soldeo a lo largo de una línea de soldeo. Como consecuencia de este documento, la expresión "instalación de tratamiento" será utilizada para hacer referencia a las instalaciones de laminado o a las instalaciones de tratamiento mencionadas.

Con el fin de mejorar la productividad de las instalaciones de tratamiento de las bandas de acero, evitando en particular la transformación de dichas bandas bobina tras bobina, las instalaciones de tratamiento modernas de fuerte capacidad son capaces de funcionar continuamente para unir sucesivamente unas bandas a otras, un extremo de una primera banda, por ejemplo, la cola de una banda al acabar el tratamiento se empalma con otro extremo de una segunda banda, por ejemplo, la cabeza de una nueva banda abastecida en forma de bobina que se inserta a la entrada de la instalación de tratamiento.

Durante esta operación de unión, en la instalación de tratamiento está parado el desplazamiento de los dos extremos de las bandas que hay que soldar, es decir la cola de la primera banda y la cabeza de la segunda banda, y las secciones aguas abajo de la instalación de tratamiento (es decir las secciones situadas después de dicha cola de la primera banda en el sentido de deslizamiento de la banda) son alimentadas por un dispositivo de acumulación de banda previamente ocupado durante el intervalo de tiempo que separa las dos uniones sucesivas. Tal operación de unión es bien conocida por los técnicos cuyos esfuerzos van a repercutir en la rapidez de la operación de unión, con el fin de limitar el tiempo de parada de los extremos de la banda y, consecuentemente, la capacidad y el coste de los dispositivos de acumulación.

Habitualmente, la operación de unión se realiza por una máquina de unión por soldeo, también denominada soldadora, que contiene, además de un dispositivo de soldeo propiamente dicho, dos pares de mordazas de sujeción destinadas a inmovilizar los extremos de las bandas durante su unión por soldeo, respectivamente, un primer par de mordazas de sujeción destinadas a inmovilizar la cola de la primera banda susceptible de haber sido apostada en una sección de la instalación de tratamiento situada aguas abajo de dicho primer par de mordazas en el sentido del deslizamiento de la banda, y un segundo par de mordazas de sujeción destinado a inmovilizar la cabeza de la segunda banda susceptible de haber sido introducida aguas arriba de la máquina de unión. Diferentes procedimientos de soldeo susceptibles de ser puestos en ejecución por diferentes dispositivos de soldeo son conocidos por los especialistas. Se trata por ejemplo, de los procedimientos de soldeo a tope por chispas, por resistencia, MIG, TIG, Láser, o incluso láser híbrido.

La máquina de unión por soldeo debe de ser capaz de producir una soldadura de alta calidad. En efecto, la rotura de una soldadura de mala calidad en el curso del deslizamiento de la banda en la instalación de tratamiento, o incluso la necesidad de rehacer una soldadura juzgada incorrecta o de mala calidad puede provocar pérdidas de producción importantes y costes relativamente elevados.

La calidad metalúrgica de la soldadura, en particular para los aceros susceptibles de alteraciones metalúrgicas de la zona afectada térmicamente por la operación de soldeo, depende del procedimiento utilizado para el soldeo y del ciclo térmico que induce en dicha zona afectada, así como de tratamientos diversos de precalentamiento y postcalentamiento o de recocido practicado localmente en la misma soldadura o inmediatamente aguas abajo de esta última. Además, la continuidad y la compacidad de una soldadura, que definen también la calidad de dicha soldadura, dependen esencialmente de los parámetros de soldeo utilizados. El valor de estos parámetros de soldeo se escoge con el fin de garantizar una unión total por fusión de los dos extremos de las bandas que hay que soldar, esto sin que tenga un sobreespesor excesivo o falta de espesor. La continuidad y la compacidad de la soldadura dependen también de una ausencia de defectos, por ejemplo, del tipo fisuras, asociados con las transformaciones metalúrgicas.

El considerable ensanchamiento de las gamas de matices y de espesores de aceros tratados en las instalaciones de tratamiento, en particular para hacer frente a las demandas de los fabricantes de automóviles, conduce cada vez más a soldar tipos de aceros de altas características susceptibles de transformaciones metalúrgicas que provocan endurecimientos fuertes y, correlativamente, provocan una fragilidad de la soldadura susceptible de causar una rotura de la junta soldada en el curso del deslizamiento en la instalación de tratamiento.

Con el fin de evitar esta fragilización de la soldadura, los procedimientos de tratamiento térmicos de la soldadura han sido desarrollados por el especialista y son puestos en ejecución por los dispositivos de tratamiento térmicos aptos que calientan los extremos de la banda o dicha soldadura, en particular por inducción electromagnética. Se trata particularmente del procedimiento de recocido después del soldeo cuyo fin es restaurar metalúrgicamente una ductilidad aceptable, o todavía el procedimiento de precalentamiento de los extremos de las bandas que hay que soldar con vistas a disminuir la velocidad de enfriamiento de la soldadura y entonces de limitar su endurecimiento.

El control del tratamiento térmico de la soldadura se realiza manualmente por un operador a partir de tablas de parámetros del soldeo. Generalmente, estas tablas están establecidas de manera empírica, en función de las características materiales generales de las grandes familias de aceros, sin tomar en cuenta precisa las diferencias químicas o físicas que pueden existir en el mismo seno de cada familia de aceros. Este control manual del tratamiento térmico por un operador conlleva numerosas desventajas. Particularmente, existe una probabilidad no nula de error en la elección de un parámetro de soldeo a partir de dicha tabla. En efecto, el muestrario impreciso de los diferentes aceros por dichas tablas obliga al operador a escoger los parámetros de soldeo que no corresponden exactamente al acero de la banda que hay que soldar, sino a un acero que tiene características químicas o físicas similares a las del acero de la banda. Esta elección no es siempre adecuada y puede conducir a soldaduras de mala calidad. Por otra parte, estas tablas no permiten determinar de manera segura y precisa un tratamiento térmico en adecuación con el procedimiento de soldeo y las características físicas y/o químicas de la banda, en particular en el dominio del precalentamiento de las soldaduras realizadas por los procedimientos de soldeo que proceden poco a poco, como MIG, TIG, el láser, el láser híbrido, o "mash-lap".

Así, un mal parámetro de soldeo es susceptible de ser escogido desde que las características materiales (físicas y/o químicas) de la banda no corresponden más exactamente a las características materiales generales de una familia de aceros de dichas tablas, la elección de dichos parámetros de soldeo corre peligro desde entonces de conducir a una soldadura de mala calidad. La dificultad de una determinación del valor óptimo de los parámetros de soldeo, particularmente relativo a las condiciones de precalentamiento de las soldaduras, incita a los usuarios de máquinas de unión a abarcar un dispositivo de tratamiento térmico que no utiliza un procedimiento de tratamiento térmico por precalentamiento, en beneficio de un recocido post soldadura. Mientras que el precalentamiento permita controlar la estructura metalúrgica de la soldadura, el recocido post soldeo tiene desgraciadamente la desventaja de poder dejar desarrollarse las roturas espontáneas incluso localizadas, entre la soldadura y el recocido.

Otro inconveniente Importante de una sistematización de recocido post soldeo es la puesta en funcionamiento a temperaturas de tratamientos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control automático del ciclo térmico de una soldadura para la unión de bandas, destinado al control de un soldeo de un extremo de una primera banda con otro extremo de una segunda banda por una máquina de unión (M1) de una instalación de tratamiento, caracterizado porque:

- un primer intercambio de al menos un dato de banda entre un dispositivo de control (C1) de dicho ciclo térmico y un sistema central de automatismo (A1) de dicha instalación de tratamiento;

- un segundo intercambio de por lo menos un dato de funcionamiento entre dicho dispositivo de control (C1) de dicho ciclo térmico y dicha máquina de unión (M1);

- una determinación, a partir de dichos datos de banda y de funcionamiento, de un parámetro térmico de dicha soldadura para el control de la estructura metalúrgica de la soldadura;

- un control de dicho soldeo que depende por lo menos de dicho parámetro térmico y un control de la estructura metalúrgica de la soldadura por cálculo y control de dicho parámetro térmico.

2. Procedimiento de control según la reivindicación 1, caracterizado porque, comprende una clasificación automática de cada una de las bandas por lo menos en una familia de materiales que comprende por lo menos un material de referencia caracterizado por al menos un dato de referencia.

3. Procedimiento de control según una de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque, comprende una comparación automática y en tiempo real del parámetro térmico con un parámetro metalúrgico crítico.

4. Procedimiento de control según la reivindicación 3, caracterizado porque,

el control del soldeo depende de dicho parámetro metalúrgico crítico definible a partir de un valor de consigna.

5. Procedimiento de control según una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque, un rebasamiento del valor de dicho parámetro metalúrgico crítico por el valor de dicho parámetro térmico es apto para inducir a una modificación del valor de por lo menos un parámetro de soldeo.

6. Procedimiento de control según la reivindicación 5, caracterizado por una descripción de dicho rebasamiento.

7. Procedimiento de unión de los extremos de bandas sucesivas adaptado para la unión de los extremos de una primera banda con otro extremo de una segunda banda por una máquina de unión (M1) de una instalación de tratamiento de bandas, caracterizado porque, comprende el control automático del ciclo térmico de una soldadura según la reivindicación 1.

8. Dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico de una soldadura de unión de un extremo de una primera banda con otro extremo de una segunda banda, adaptado a una máquina de unión (M1) de una instalación de tratamiento de bandas, caracterizado porque comprende:

- medios de conexión (C15) destinados a conectar dicho dispositivo de control (C1) respectivamente a un sistema central de automatismo (A1) de dicha instalación de tratamiento de bandas y a dicha máquina de unión (M1), con el fin de permitir respectivamente un intercambio de por lo menos un dato la banda y un intercambio de por lo menos un dato de funcionamiento;

- un ordenador (C11) apto para calcular, a partir de dichos datos de banda y de funcionamiento, por lo menos un parámetro térmico de dicha soldadura para un control de la estructura metalúrgica de la soldadura por cálculo y control de dicho parámetro térmico;

- medios de control y de caracterización (C14) del soldeo de dicha soldadura aptos para controla dicho soldeo con arreglo a dicho parámetro térmico.

9. Dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico según la reivindicación 8, caracterizado porque, comprende una base de datos (C13) destinada a una clasificación de cada una de las bandas en al menos una familia de materiales que comprende por lo menos un material de referencia caracterizado por lo menos por un dato de referencia.

1. Dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico según la reivindicación 9, caracterizado porque, el ordenador (C11) comprende un módulo de clasificación (C112) apto para clasificar cada banda por lo menos en una familia de

materiales de dicha base de datos (C13) y extraer o calcular por lo menos un parámetro metalúrgico crítico a partir por lo menos de un dato de referencia de por lo menos un material de referencia.

11. Dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico según la reivindicación 1, caracterizado porque, el módulo de clasificación (C112) es apto para comparar el parámetro metalúrgico crítico con dicho parámetro térmico.

12. Dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico según una de las reivindicaciones 1 u 11, caracterizado porque,

dicho ordenador (C11) es apto para calcular automáticamente, en el caso de un rebasamiento del valor del parámetro metalúrgico crítico por el valor del parámetro térmico, un nuevo valor de por lo menos un parámetro de soldeo destinado a mantener el valor del parámetro térmico por debajo del valor del parámetro metalúrgico crítico.

13. Dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico según la reivindicación 12, caracterizado porque, dichos medios 1 de control y de caracterización (C14) son aptos para señalar el nuevo valor de dicho parámetro de soldeo.

14. Dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico, según la reivindicación 12, caracterizado porque, dichos medios de control y de caracterización (C14) son aptos para pilotar dicho soldeo a partir del nuevo valor de dicho parámetro de soldeo.

15. Máquina de unión (M1) destinada a la unión de los extremos de bandas sucesivas de una instalación de 15 tratamiento de bandas, caracterizada porque, comprende el dispositivo de control (C1) de un ciclo térmico según la

reivindicación 8.