Processo para aumento da produtividade na fabricação de aços planos através da otimização das larguras de molde do lingotamento contínuo

  • Número do pedido da patente:
  • PI 0501287-2 A2
  • Data do depósito:
  • 25/01/2005
  • Data da publicação:
  • 17/10/2006
Inventores:
  • Classificação:
  • B22D 11/16
    Lingotamento cont?nuo de metais, i.e. lingotamento em comprimentos indefinidos; / Controle ou regulagem de processos ou operações;
    ;

"PROCESSO PARA AUMENTO DA PRODUTIVIDADE NA FABRICAÇÃO DE AÇOS PLANOS ATRAVÉS DA OTIMIZAÇÃO DAS LARGURAS DE MOLDE DO LINGOTAMENTO CONTÍNUO". Trata-se a presente invenção, de um processo com utilização de uma lógica numérica, com o objetivo de otimizar o conjunto de largura dos moldes do processo de lingotamento contínuo de placas, visando maximizar, em função do mix de produtos siderúrgicos planos, os pesos das placas, o comprimento e o peso dos produtos intermediários ou seja, bobinas a quente, bobinas a frio , bobinas a quente decapadas, bobinas laminadas a frio, bobinas recozidas encruadas, preparadas e revestidas. Este processo permite, sem investimentos em equipamentos, que uma usina siderúrgica integrada consiga maximizar a produtividade, nos aspectos dependentes de pesos de produtos intermediários, todo o seu fluxo de produção. Este processo permite, sem investimentos em equipamentos, que uma usina siderúrgica integrada consiga maximizar a produtividade, nos aspectos dependentes de pesos de produtos intermediários, todo o seu fluxo de produção. As alterações de larguras dos produtos siderúrgicos, ditadas por inovações ou necessidades dos clientes, podem, facilmente, ser avaliadas. Estas avaliações permitirão atualizações freqüentes da melhor condição operacional.

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Documento

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Relatório Descritivo de Privilégio de Invenção :

“Processo para aumento da produtividade na fabricação de aços planos através da otimização das larguras de molde do lingotamento contínuo”

Trata-se a presente invenção, de um processo com utilização de uma lógica numérica, com o objetivo 5 de otimizar o conjunto de largura dos moldes do processo de lingotamento contínuo de placas, visando maximizar, em função do mix de produtos siderúrgicos planos, os pesos das placas, o comprimento e o peso dos produtos intermediários ou seja, bobinas a quente, bobinas a frio , bobinas a quente decapadas, bobinas laminadas a frio, bobinas recozidas encruadas, preparadas e revestidas. Este processo, permite, sem investimentos em equipamentos, que uma usina siderúrgica integrada 10 consiga maximizar a produtividade, nos aspectos dependentes de pesos de produtos intermediários, todo o seu fluxo de produção.

Metas de produtividade tem sido, nas indústria e em outros setores produtivos, arduamente . buscadas por administradores e técnicos. Em uma usina siderúrgica integrada de planos, para se atingir estas metas, contribui significativamente o aumento do peso médio das placas lingotadas 15 continuamente. Aumento este, que se obtido, leva ao aumento do peso e comprimento de todos os produtos intermediários, ou seja, bobina a quente, bobina a quente decapada, bobina laminada a frio, bobina recozida, bobina encruada e, finalmente, bobina preparada para processamentos finais. Este aumento de peso e comprimento leva, nos equipamentos que compõem o fluxo de produção, a uma /    redução do número de abastecimento e um aumento do tempo de operação sob regime. Daí o aumento

20    de produtividade. Considerando que o comprimento e espessura, das placas são limitados pelos

projetos das instalações, particularmente os fornos de reaquecimento e os moldes do lingotamento contínuo, o peso máximo de uma placa, para a produção de uma bobina a quente ( BQ ), pode ser obtido explorando-se as possibilidades de sua redução de largura no laminador de tiras a quente (LTQ ). Casos há, em que esta redução varia de 30 mm a 110 mm. Uma bobina a quente de uma 25 determinada largura pode, então, ser obtida a partir de placas de larguras diferentes aplicando-se, no laminador de tiras a quente, reduções de larguras adequadas. Placa larga e pesada, com grande redução de largura, gerará bobinas a quente de largura L pesada e comprida. Por outro lado, placa estreita e leve, com pequena redução de largura, gerará bobina a quente, de mesma largura L, leve e curta.

30 Considerando que frequentes mudanças de larguras nos moldes do lingotamento contínuo provoca, além de riscos operacionais, um grande número de placas cônicas, fica inviabilizado, no laminador de tiras a quente (LTQ), a produção de bobina a quente, que atendam toda a Carteira de Encomenda, a partir da redução máxima de largura possível. E muito grande, normalmente, a variação de largura entre os produtos que compõem esta Carteira. Pode-se, contudo, maximizar esta redução de largura. 35 Esta maximização, objetivo deste processo , foi desenvolvida como segue:

i 1 - Estabelecimento do salto de largura no molde a ser praticado.

Salto de largura no molde = Redução máxima de largura possível no LTQ - Redução 40 mínima de largura possível no LTQ

Este é o salto de largura normalmente praticada já que possibilita, com um número mínimo de larguras de placas, produzir toda a gama de larguras de bobinas a quente definidas a partir da Carteira de Encomenda.

2 - Montagem de um procedimento numérico conforme tabela I ( modelo) e as Tabela II , III, IV, V, VI e VII ( exemplo de preenchimento), e descrição que se seguem. Também é apresentado o Gráfico I que demonstra a performance do processo aplicado.

Largura das BQ

Peso

produzido

Conjunto de larguras do molde *

Redução de largura

Redução de largura x produção

Largura da placa * x produção

LI

PI

LM1

RL1

RL1 x PI

LMI xPl

L2

P2

LM1

RL2

RL2 x P2

LM1 x P2

L3

P3

LM1

RL3

RL3 x P3

LMI x P3

LM1

LM2

LM 2

LM2

LM2

LMm

LMm

LMm

Ln

Pn

LMm

RLn

RLn x Pn

LMm x Pn

Somatório

Média ponderada da redução de largura

Média ponderada da largura da placa

• Largura do Molde ( LM ) = Largura da Placa.

Descrição dos itens da Tabela e suas interações:

Larguras das Bobina a Quente (LI a Ln ) - Compõem esta coluna as larguras à quente de todas as BQ produzidas em um determinado período. Pode se testar a produção de um ano, um semestre ou até produções planejadas. Estas larguras das bobinas a quente, são obtidas a partir da Carteira de Encomenda.

Peso produzido (PI a Pn ) - Peso de bobina a quente produzido correspondente a cada largura a quente.

Conjunto de larguras do molde ( LM1 a LMm ) - Trata-se de um conjunto de larguras de molde a ser testado no procedimento numérico. Vários conjuntos devem ser avaliados. Será considerado ótimo o conjunto de larguras que levar à obtenção da maior Média ponderada da redução de largura, calculada, como mostra as descrições que se seguem, considerando-se a produção relativa à cada largura. Este conjunto levará, também, à obtenção da maior Média ponderada da largura da placa. O salto de largura é calculado como no item 1. Cada novo conjunto de larguras a ser testado no processo é obtido fazendo variar, de forma constante, as larguras do último conjunto testado. Assim, se um conjunto testado era composto pelas larguras LI, L2, L3,......, Ln, o novo conjunto deve ser composto

pelas larguras LI - C, L2 - C, L3 - C,......., Ln - C. Quando menor a constante C, mais eficiente será

o processo de otimização. Podem ser usados, por exemplo, valores de C entre 1 mm e 10 mm.

Redução de largura ( RL1 a RLn ) - Reduções das larguras das placas, definidas pelo Conjunto de larguras do molde ( LM1 a LMm ) testado, para obtenção das larguras de bobina a quente produzidas ou de um planejamento de produção.

Redução de largura x produção ( RL1 x PI a RLn x Pn ) - Redução de largura vezes o produzido na largura. A ser utilizada no cálculo da Média ponderada da redução de largura.

Largura da placa x produção ( LM1 x PI a LMm x Pn ) - Largura da placa ( igual a largura do molde ) vezes a produção do laminador de tiras a quente, a partir desta largura. A ser utilizada no cálculo da Média ponderada da largura da placa.

Somatório - Células da tabela onde serão totalizados, para posterior cálculo das médias ponderadas, as seguintes colunas: Peso produzido (PI a Pn ), Redução de largura x produção ( RL1 x PI a RLn x Pn ) e Largura da placa x produção ( LM1 x PI a LMm x Pn ).

Média ponderada da redução de largura - Média calculada dividindo-se o Somatório da Redução de largura x produção ( RL1 x PI ) pelo Somatório do Peso produzido (PI a Pn ).

Média ponderada da largura da placa - Média calculada dividindo-se o Somatório da Largura da placa x produção ( LM1 x PI a LMm x Pn ) pelo Somatório do Peso produzido (PI a Pn ).

A Tabela II (planilha) do arquivo em anexo simula, para uma situação fictícia, a aplicação do processo ora descrito, para se chegar ao melhor Conjunto de larguras do molde. Os valores máximos para as Média ponderada da redução de largura e Média ponderada da largura da placa, correspondentes a este melhor Conjunto de larguras do molde, pode, também, ser visualizado graficamente, caso o usuário queira. Foi identificada, então, a condição onde se explora, ao máximo, a capacidade de redução de largura na laminação a quente. Devem ser consideradas, na aplicação do método, as limitações de peso e diâmetro de bobina das linhas de produção intermediária e final.

Este processo permite, sem investimentos em equipamentos, que uma usina siderúrgica integrada consiga maximizar a produtividade, nos aspectos dependentes de pesos de produtos intermediários, todo o seu fluxo de produção. As alterações de larguras dos produtos siderúrgicos, ditadas por inovações ou necessidades dos clientes, podem, facilmente, ser avaliadas. Estas avaliações permitirão atualizações freqíientes da melhor condição operacional.

Produção do LTQ do Período Testado

Conjunto 1 de Larguras Testado

Largura da BQ

Peso (Kj>)

Bobinas

Largura do Molde

Redução

Redução x Produção

Largura x Produção

• 715,0

369.794

22

825

110

40677340

305080050

720

0

0

825

105

0

0

725

0

0

825

100

0

0

730,0

184.895

11

825

95

17565025

152538375

735,0

33.628

2

825

90

3026520

27743100

740,0

33.626

2

825

85

2858210

27741450

745,0

418.496

25

825

80

33479680

345259200

750,0

84.020

5

825

75

6301500

69316500

755,0

32.798

2

825

70

2295860

27058350

760

0

0

825

65

0

0

765.0

33.600

2

825

60

2016000

27720000

770

0

0

825

55

0

0

775,0

234.253

14

825

50

11712650

193258725

780,0

3.648.511

218

825

45

164182995

3010021575

785,0

532.652

32

825

40

21306080

439437900

790.0

736.914

44

825

35

25791990

607954050

795,0

1.035.754

62

905

110

113932940

937357370

800,0

254.734

14

905

105

26747070

230534270

805,0

327.370

18

905

100

32737000

296269850

810,0

937.720

52

905

95

89083400

848636600

815,0

4.280.702

233

905

90

385263180

3874035310

820,0

768.134

42

905

85

65291390

695161270

825,0

2.357.438

129

905

80

188595040

2133481390

830.0

2.551.214

139

905

75

191341050

2308848670

835,0

3.086.642

168

905

70

216064940

2793411010

840,0

2.351.988

128

905

65

152879220

2128549140

845,0

552.952

30

905

60

33177120

500421560

850,0

1.719.434

94

905

55

94568870

1556087770

855,0

1.104.314

60

905

50

55215700

999404170

860,0

313.457

17

905

45

14105565

283678585

. 865,0

2.187.067

119

905

40

87482680

1979295635

870,0

366.113

20

905

35

12813955

331332265

875,0

1.418.832

77

985

110

156071520

1397549520

880,0

2.767.203

139

985

105

290556315

2725694955

885,0

898.519

45

985

100

89851900

885041215

890,0

2.419.696

121

985

95

229871120

2383400560

895,0

3.808.239

191

985

90

342741510

3751115415

900,0

9.406.011

470

985

85

799510935

9264920835

905,0

941.928

47

985

80

75354240

927799080

910,0

2.560.013

128

985

75

192000975

2521612805

915,0

7.947.153

398

985

70

556300710

7827945705

920,0

3.170.932

159

985

65

206110580

3123368020

925,0

1.674.859

84

985

60

100491540

1649736115

930,0

5.831.297

292

985

55

320721335

5743827545

935,0

1.412.455

71

985

50

70622750

1391268175

940,0

4.244.039

212

985

45

190981755

4)80378415

945,0

520.482

26

985

40

20819280

512674770

950

158.513

8

985

35

5547955

156135305

955,0

1.859.378

93

1065

110

204531580

1980237570

960,0

108.515

5

1065

105

11394075

115568475

965,0

836.840

39

1065

100

83684000

891234600

970

0

0

1065

95

0

0

975,0

876.382

41

1065

90

78874380

933346830

980,0

113.965

6

1065

85

9687025

121372725

985,0

282.014

13

1065

80

22561120

300344910

990,0

65.002

3

1065

75

4875150

69227130

995,0

236.727

11

1065

. 70

16570890

252114255

1000,0

238.696

11

1065

65

15515240

254211240

1005,0

14.420.652

672

1065

60

865239120

15357994380

1010,0

3.643.790

168

1065

55

200408450

3880636350

1015,0

709.655

33

1065

50

35482750

755782575

1020,0

724.932

34

1065

45

32621940

772052580

1025,0

408.815

19

1065

40

16352600

435387975

1030

0

0

1065

35

0

0

1035,0

195.319

9

1145

110

21485090

223640255

Somatório

104.439.073

7.357.350.800

101.915.254.425

M. Ponderada

70

976

Conjunto 2 de Larguras Testado

Conjunto 3 de Larguras Testado

Largura do Molde ^

Redução

Redução x Produção

Largura x Produção

Largura do Molde

Redução

Redução x Produção

Largura x Produção

815

100

36979400

301382110

805

90

, 33281460

297684170

815

95

0

0

805

85

0

0

815

90

0

0

805

80

0

0

815

85

15716075

150689425

805

75

13867125

148840475

815

80

2690240

27406820

805

70

2353960

27070540

815

75

2521950

27405190

805

65

2185690

27068930

815

70

29294720

341074240

805

60

25109760

336889280

815

65

5461300

68476300

805

55

4621100

67636100

815

60

1967880

26730370

805

50

1639900

26402390

815

55

0

0

805

45

0

0

815

50

1680000

27384000

805

40

1344000

27048000

815

45

0

0

805

35

0

0

815

40

9370120

190916195

885

110

25767830

207313905

815

35

127697885

2973536465

885

105

383093655

3228932235

895

110

58591720

476723540

885

100

53265200

471397020

895

105

77375970

659538030

885

95

70006830

652168890

895

100

103575400

926999830

885

90

93217860

916642290

895

95

24199730

227986930

885

85

21652390

225439590

895

90

29463300

292996150

885

80

26189600

289722450

895

85

79706200

839259400

885

75

70329000

829882200

895

80

342456160

3831228290

885

70

299649140

3788421270

895

75

57610050

687479930

885

65

49928710

679798590

895

70

165020660

2109907010

885

60

141446280

2086332630

895

65

165828910

2283336530

885

55

140316770

2257824390

895

60

185198520

2762544590

885

50

154332100

2731678170

895

55

129359340

2105029260

885

45

105839460

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968

64

969

Conjunto 8 de Larguras Testado

Conjunto 9 de Larguras Testado

Largura do Molde

Redução

Redução x Produção

Largura x Produção

Largura do Molde

Redução

Redução x Produção

Largura x Produção

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977