Sistema borroso para ajustar el valor deseado en el control del insuflado de gas en un Horno Cuchara

Abstract

Los procesos de afino o de metalurgia secundaria que se realizan en un Horno Cuchara, permiten ajustar la composición y la temperatura del acero. Para este fin, se emplea agitación a través de un gas inerte, permitiendo mejorar la mezcla y las reacciones en el metal líquido. En este proceso juega un papel determinante el sistema de control del insuflado de gas, el cual no siempre es capaz de responder adecuadamente ante las perturbaciones e incertidumbres que afectan al proceso de homogenización. Además, es difícil realizar mediciones directas de todas las variables relacionadas con la ocurrencia de fenómenos de gran complejidad que afectan la calidad de la homogenización. En esta investigación se estudió el proceso y se realizaron experimentos en el Horno Cuchara de ACINOX Las Tunas para proponer un sistema basado en lógica borrosa que permite medir el efecto de las perturbaciones en el proceso y realizar una corrección en línea del valor deseado para el lazo de control de insuflado. El estudio realizado, a escala de simulación empleando el software Matlab®, permitió evaluar como satisfactorias las acciones correctoras de la propuesta ante las principales perturbaciones. Lo anterior, también fue corroborado mediante encuestas a los expertos y con análisis de alternativas. Los resultados alcanzados permiten estimar que este sistema borroso puede mejorar los resultados de la homogenización del acero en el caso de estudio, disminuir índices de consumo, reducir tiempo de ciclo de producción, aumentar la calidad del producto terminado y humanizar el trabajo.

The refining or secondary metallurgy processes carried out in a Ladle Furnace allow the composition and temperature of the steel to be adjusted. For this purpose, agitation through an inert gas is used, allowing to improve the mixture and the reactions in the liquid metal. In this process, the gas insufflation control system plays a determining role, which is not always capable of responding adequately to the disturbances and uncertainties that affect the homogenization process. In addition, it is difficult to make direct measurements of all the variables related to the occurrence of highly complex phenomena that affect the quality of homogenization. In this research, the process was studied and experiments were carried out in the Ladle Furnace of ACINOX Las Tunas for proposing a system based on fuzzy logic that allows measuring the effect of disturbances in the process and performing an online set point correction of the control loop. The study carried out at a simulation scale using the Matlab® software, allowed to qualify the proposal as satisfactory, by analyzing its corrective actions when the main disturbances occur. The foregoing was also corroborated through surveys of experts and analysis of alternatives. The results achieved allow estimating that this fuzzy system can improve the results of the steel homogenization in the case of study, reduce consumption rates, reduce production cycle time, increase the product quality and humanize the work.