Estimación del tiempo de vida útil restante para las válvulas asta-tapón en el vaciado continuo de acero

Abstract

La estimación de la vida útil restante de un sistema, subsistema o componente en una acería es valiosa, debido a que existen elementos claves que inciden en la secuencialidad del proceso y esta es determinante en la efectividad de la producción. En el ciclo de fabricación, la máquina de vaciado continuo de acero es un área esencial que utiliza válvulas conformadas por materiales refractarios para el control ininterrumpido del flujo de metal líquido que entra a los moldes. Las mismas están expuestas a altas temperaturas y condiciones físico-químicas agresivas, que propician perturbaciones de lento desarrollo como son la erosión y la obstrucción. Esas perturbaciones pueden afectar la operación adecuada de la válvula y reducir el tiempo de vaciado deseado. Este trabajo tiene como objetivo el pronóstico del tiempo de vida útil restante de las válvulas del tipo asta-tapón ante la presencia de erosión y obstrucción en sus diferentes grados. Para ello, se utilizaron datos históricos de las variables más representativas de dichos fenómenos, conjuntamente con el uso de la herramienta ANFIS del Matlab® que combina las bondades de las redes neuronales y las de los sistemas de inferencia borrosos. El modelo obtenido es capaz de estimar la vida útil restante de las válvulas asta-tapón con una precisión de un 89.8 %, para el caso de estudio. La futura implementación de la propuesta considerará un entrenamiento combinado del modelo, lo que sería muy conveniente para mantener una buena precisión del sistema de inferencia borroso, utilizando nuevos datos del proceso.

The estimation of the remaining useful life of a system, subsystem or component in a steel mill is valuable, because there are key elements that affect the sequence of the process and this is decisive in the effectiveness of production. In the manufacturing cycle, the continuous steel casting machine is an essential area that uses valves made of refractory materials for controlling the uninterrupted flow of liquid metal entering the molds. They are exposed to high temperatures and aggressive physical-chemical conditions, which favor slow disturbances such as erosion and clogging. These disturbances can affect the proper operation of the valve and reduce the desired emptying time. The aim of this work is to predict the remaining useful life time of stopper rod valves in the presence of erosion and clogging in its different degrees. For this, historical data of the most representative variables of these phenomena were used, together with the use of the Matlab® ANFIS tool that combines the benefits of neural networks and those of fuzzy inference systems. The model obtained is capable of estimating the remaining useful life of the stopper rod valves with an accuracy of 89.8 %, for the study case. The future implementation of the proposal will consider a combined training of the model, which would be very convenient for maintaining a good precision of the fuzzy inference system, using new process data.