Mechanical Modelling of a Continuous Pickling Line

Year 2017, Volume: 58 Issue: 689, 63 - 80, 30.10.2017

Kaan Esendağ Serkan Bilgin İskender Kayabaşı Varlık Kılıç Can Yılmaz

Abstract

In order to prepare milled coils for oncoming processes, they must be purified from oxide layer. This
purification process, which is called pickling, is making coils pass through acid pools. On the purpose
of developing pickling lines, numerous studies have been done since the first quarter of 1900s. One of
the lines, which was developed with these studies, is continuous pickling line. In this study, mechanical
modeling of Borçelik Continuous Pickling Line was made. Studies were made in Matlab software platform.
First of all, process line was introduced and rule sets of the line were explained during introduction part.
Then, these rule sets were modelled as subsystems. Validation studies were made under three main topics:
Loop Fullness Ratios’ Validation, Controllers’ Validation and Rule Sets’ Validation. Models were validated
with production data of Borçelik Continuous Pickling Line. When validation section was completed,
pickling line could be simulated for an optional time period for defined process set velocity and coil list.
As a result of this study, digital twin of the line was created and the model became able to use in upcoming
improvement studies of the line. On the other hand, improvement studies of the continuous pickling line,
became able to done without any cost or burden on the line. Also, virtual model that was created at the end
of the study will be used as a tool for more efficient scheduling of upcoming coils.

Keywords

Continuous pickling line, modelling and simulation, virtual model

Sürekli Asitleme Hattının Mekanik Modellemesi

Abstract

Haddelenmiş ürünlerin yüzeylerinde oluşan tufal tabakasının, sacın daha sonra göreceği işlemlere uygun
hale gelmesi amacıyla temizlenmesi gerekmektedir. Bu temizlik işleminin yapılabilmesi için sacın asit
havuzundan geçirilip temizlenmesi işlemine asitleme adı verilir. 1900’lü yılların ilk çeyreğinden bu yana
asitleme hatlarının geliştirilmesi amacıyla pek çok çalışma yapılmıştır [1]. Bu amaçla geliştirilen hat tiplerinden bir tanesi de sürekli asitleme hattıdır. Bu çalışmada, Borçelik Sürekli Asitleme Hattı’nın mekanik
modellemesi yapılmıştır. Çalışmada, Matlab yazılımı kullanılmıştır. Öncelikle hattın tanıtımı yapılıp özellikleri açıklanmış; bu açıklamalarda yer alan kural setleri, alt sistemler halinde modellenmiştir. Doğrulama
çalışmaları üç ana başlık altında gerçekleştirilmiştir. Bu başlıklar: Loop Doluluk Oranlarının Doğrulaması,
Kontrolcülerin Doğrulaması ve Kural Setlerinin Doğrulaması’dır. Bu doğrulama çalışmaları için geliştirilen modeller Borçelik sürekli asitleme hattının üretim verileri üzerinden doğrulanmıştır. Doğrulama kısmı
tamamlandığında model, verilen proses set hızı değeri ve bobin listesi için istenen zaman aralığını simüle
edilebilecek duruma gelmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, asitleme hattının bilgisayar ortamında dijital ikizi
oluşturulmuş ve bu model, ilerleyen dönemde hatta yapılması öngörülen iyileştirme çalışmalarında kullanılmak üzere hazır hale gelmiştir. Böylece, iyileştirme çalışmaları için gerekli olan denemelerin, hatta zarar
vermeden ve maliyetsiz olarak yapılabilmesi sağlanmıştır. Ayrıca, çalışma sonunda elde edilen sanal model,
hatta üretilecek bobinlerin çizelgelemelerinin daha verimli yapılabilmesi için araç olarak kullanılacaktır.  

Keywords

Sürekli asitleme hattı, modelleme ve simülasyon, sanal model

References

• 1. Tytus, J. B. 1925. Metal-Pickling Process, U.S. Patent No: 1544506.
• 2. Robson, J. 1993. Steel Pickling: A Profile, Draft Report, EPA Contract 68-D1: 0143.
• 3. Eagleson, M. 1994. Concise Encyclopedia Chemistry, Walter de Gruyter, Berlin.
• 4. Watanabe, T., Nakazato, Y., Sato, R. 1985. “An Outline of the Stainless Steel Continuous Annealing and Pickling Line at Chiba Works,” Kawasaki Steel Tech. Rep. 13, p. 140-148.
• 5. Agrawal, A., Navneet, N., Dubey, S. K. 2014. “A Review on Regeneration Process of Waste Pickling Acid at Steel Industries,” International Journal of Engineering Research and Reviews 2 (4), p. 70-73.
• 6. Aurora, C., Sclauzero, D., Cuzzola, F. A. 2009. “Pickling Line Modeling for Advanced Process Monitoring and Automation,” Technological Papers, Danieli Automation, p. 384-389.
• 7. Nassar, M. G. V., Melo, J. I. G., Miyagi, P. E., dos Santos Filho, D. 2008. “Modeling and Analysing of the Material Entry Flow System in a Pickling Line Process Using Petri Net,” ABCM Symposium Series in Mechatronics, vol. 3, p. 444-453.
• 8. Noh, I., Park, H. 2015. “Acid Concentration Control for Pickling Line of Cold Rolling,” IFAC-Papers OnLine, vol. 48 (17), p. 39-41.
• 9. Sohlberg, B. 2005. “Hybrid Grey Box Modelling of a Pickling Process,” Control Engineering Practice, vol. 13 (9), p. 1093-1102.
• 10. Delwig, F. W., Speelmanns, R. 1971. Continuous Pickling Line for Endless Sheets, U.S. Patent No. 3,625,232.