EP2898963A1 - Kühlstrecke mit zweifacher Kühlung auf eine jeweilige Sollgröße - Google Patents

Kühlstrecke mit zweifacher Kühlung auf eine jeweilige Sollgröße Download PDF

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EP2898963A1
EP2898963A1 EP14152872.9A EP14152872A EP2898963A1 EP 2898963 A1 EP2898963 A1 EP 2898963A1 EP 14152872 A EP14152872 A EP 14152872A EP 2898963 A1 EP2898963 A1 EP 2898963A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
section
rolling stock
control device
phase
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14152872.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Weinzierl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
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Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP14152872.9A priority Critical patent/EP2898963A1/de
Priority to CN201580006292.2A priority patent/CN106163684B/zh
Priority to EP15700669.3A priority patent/EP3099430B1/de
Priority to US15/114,647 priority patent/US10413950B2/en
Priority to PCT/EP2015/050662 priority patent/WO2015113825A1/de
Publication of EP2898963A1 publication Critical patent/EP2898963A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B21B37/76—Cooling control on the run-out table
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005—Process control or regulation for heat treatments for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0447—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the heat treatment
    • C21D8/0463—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the heat treatment following hot rolling

Definitions

  • the present invention further relates to a computer program comprising machine code which can be executed by a control device for a cooling line, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device to operate the cooling section according to such an operating method.
  • the present invention further relates to a control device for a cooling section, wherein the control device is programmed with such a computer program.
  • Steel is produced in a hot strip mill or heavy plate mill.
  • the material properties of the rolling stock are set by the cooling of the rolling stock taking place there. With the time course of the cooling process, the material properties achieved are fixed.
  • the temporal cooling process is often specified as a temporal temperature profile.
  • a distribution of an amount of water according to a predetermined cooling strategy in conjunction with a temperature at the end of the cooling section is given.
  • phase transformation can be controlled as such only suboptimal.
  • cooling is often not determinable in such a way that the phase transformation takes as short a time as possible. This is disadvantageous especially for relatively short cooling sections. If the cooling by the air surrounding the rolling stock and by the contact with the transport rollers of the cooling section provides a relatively high contribution to the overall cooling, it is also difficult to keep the material properties constant.
  • relatively long cooling sections however, it is known to work in the context of a two-stage cooling with an intermediate temperature measurement. In this case, the phase transformation can be done relatively quickly. However, this method reaches its limits when the phase transformation has already begun, because then the regulation no longer remains unambiguous, if the phase transformation at the end of the cooling section is not yet finished.
  • the object of the present invention is to provide possibilities by means of which an improved operation of the cooling section is possible.
  • the initial energy size and the target energy are temperatures. This procedure is possible in particular if any phase transformation at the end of the first cooling phase has not yet begun. In any case, it is possible that the initial energy size and energy energy are enthalpies. In this case, however, the target energy, although an enthalpy, is a different quantity from the target enthalpy.
  • control device determines the first setpoint coolant course in such a way that the respective section of the rolling stock is acted upon from the entry into the cooling section with the maximum possible amount of coolant, so that the first cooling phase ends as early as possible. Thereby the length of the section of the cooling section is minimized, which is required to achieve the target energy.
  • control device determines the second set coolant course such that the respective section of the rolling stock is subjected to the maximum possible coolant quantity until it leaves the cooling section, so that the third cooling phase begins as late as possible. This leaves as long a time as possible to carry out the phase transformation.
  • the rolling stock is transported by means of transport rollers through the cooling section.
  • the control device uses the target energy or an energy determined by the target energy and an actual first coolant flow and a chemical composition of the rolling stock a target roll cooling course for in one of the cooling zone corresponding to the second cooling phase arranged transport rollers determined and cools these transport rollers according to the determined target roll cooling curve.
  • the desired roll cooling characteristic may be determined, for example, as a simple binary (on-off) function of the time or location of the rolling stock for a particular one of the transport rollers or a particular group of transport rollers. However, finer subdivisions with intermediate stages of cooling of the respective transport roller or group of transport rollers are also possible.
  • the desired roll cooling course will be determined such that the cooling of the transport rollers is turned off while the rolling passes through the corresponding area of the cooling section. In the remaining time, so while no rolling passes through the corresponding area of the cooling section, the transport rollers are actively cooled in this case.
  • the cooling can be switched off shortly before the rolling stock reaches the appropriate range.
  • Both approaches make it possible to selectively influence the temperature or the enthalpy of the sections of the rolling stock, at least to a limited extent.
  • the resulting adjustment range of the total cooling acting on the rolling stock can be further increased.
  • the quality of the cooling can be improved. This is especially true when the cooling of the transport rollers is realized as external cooling, so that the coolant is injected from the outside onto the transport rollers.
  • the transport rollers are only cooled if no rolling stock is located in the corresponding region of the cooling section.
  • this cooling can be realized in that the transport rollers are acted upon by those cooling devices with coolant, by means of which normally the rolling stock is acted upon with coolant.
  • own cooling devices may be provided for the transport rollers.
  • the control device preferably determines the enthalpy expected for the respective section in the second cooling phase from the initial energy quantity of the respective section of the rolling stock and the loading of the respective section of the rolling stock with an actual first coolant path. This provides a particularly reliable value for the expected enthalpy.
  • control device carries out an operating method according to the invention - as explained above.
  • control device for a cooling section with the features of claim 10.
  • control device is programmed with a computer program according to the invention.
  • the object is further achieved by a cooling section for cooling a rolling stock with the features of claim 11.
  • the cooling section has a control device according to the invention which operates the cooling section according to an operating method according to the invention.
  • a rolling stock 1 is to be cooled in a cooling section 2.
  • the rolling stock 1 is made of metal.
  • the rolling stock 1 is a flat rolling stock, for example a metal strip, in particular a steel strip.
  • it can be a heavy plate (usually also made of steel).
  • the cooling section 2 is usually a rolling train - for example, a finishing train - Subordinate, in which the rolling stock 1 was hot rolled.
  • the rolling mill on several rolling stands. In FIG. 1 For the sake of clarity, only one rolling stand 3 - for example the last rolling stand 3 of the rolling train - is shown.
  • a temperature measuring station 4 is often arranged, at which a temperature T of the rolling stock 1 is detected.
  • the temperature measuring station 4 is referred to below as the distinction of other, later introduced temperature measuring stations as an input-side temperature measuring station 4.
  • the cooling section 2 has a plurality of transport rollers 5.
  • the rolling stock 1 is transported through the cooling section 2.
  • at least some of the transport rollers 5 are driven.
  • the transport rollers 5 in their entirety form a transport device, from which the rolling stock 1 is transported through the cooling section 2 at a transport speed v.
  • the cooling section 2 further comprises a plurality of front cooling devices 6, middle cooling devices 7 and rear cooling devices 8.
  • the rolling stock 1 (more precisely: the section of the rolling stock 1 which is currently in the effective range of the respective cooling device 6 to 8) is associated with a respective one Coolant amount of a liquid, mostly water-based coolant 9 acted upon.
  • the cooling section 2 also has a control device 10. Under control and control by the control device 10, the cooling section 2 is operated.
  • the control device 10 is usually programmed with a computer program 11.
  • the computer program 11 may be the Control device 10 are supplied for example via a data carrier 12, on which the computer program 11 is stored in machine-readable form (preferably in exclusively machine-readable form, in particular in electronic form).
  • the data carrier 12 can be configured as desired.
  • FIG. 1 in which the disk 12 is shown as a USB memory stick, is purely exemplary.
  • the computer program 11 comprises machine code 13, which can be processed by the control device 10.
  • the execution of the machine code 13 by the controller 10 causes the controller 10 to operate the refrigeration line 2 according to an operating method which will be described below in connection with FIG FIG. 2 is explained in more detail.
  • FIG. 2 takes the controller 9 initially in a step S1 information C on the chemical composition of the rolling stock 1 against.
  • the rolling stock 1 within the control device 9 is subdivided into a plurality of sections 14 in a step S2 (see FIG FIG. 3 ).
  • the sections 14 are only virtually present within the control device 9.
  • the sections 14 may be determined, for example, by a predetermined length, by a predetermined mass or by a time clock. Other subdivisions are possible.
  • control device 10 receives an initial energy quantity EA for a respective section 14.
  • the controller 10, the initial energy quantity EA is specified as such.
  • the control device 10 it is possible for the control device 10 to specify variables by means of which the control device 10 determines the initial energy quantity EA.
  • the control device 10 a temperature can be specified. If the temperature is high enough, it can be easily assumed that the respective section 14 of the rolling stock 1 is completely in the austenite phase. In this case, the enthalpy can be determined directly as the initial energy quantity EA by the temperature directly. It is also possible to specify the temperature and at least one phase portion and to determine the enthalpy based on the temperature and the at least one phase portion.
  • the initial energy quantity EA corresponds to a respective thermal energy which the respective section 14 has before passing through the cooling section 2.
  • the initial energy quantity EA may be a temperature, for example a temperature T of the corresponding portion 14 detected at the input-side temperature measuring station 4.
  • the initial energy quantity EA is an enthalpy.
  • the phase state of the corresponding section 14 may also be taken into account in the case of the initial energy quantity EA.
  • the control device 10 also receives a target energy E1 * and a target enthalpy E2 * for the corresponding section 14.
  • the desired energy E1 * is of the same type as the initial energy quantity EA.
  • the target energy E1 * is also a temperature.
  • the target energy E1 * is also an enthalpy.
  • the target energy E1 * is in any case a variable different from the target enthalpy E2 *.
  • the target enthalpy E2 * is always an enthalpy in the result.
  • the target energy E1 * indicates which energy I1 the corresponding section 14 of the rolling stock 1 at the end of a first cooling phase I (see FIG. 4 ) should have.
  • the desired enthalpy E2 * indicates which actual enthalpy E2 is the corresponding section 14 of the rolling stock 1 at the end of a third cooling phase III (see FIG FIG. 4 ) should have.
  • the first and third cooling phases I, III are according to FIG. 4 separated by a second cooling phase II. However, the second cooling phase II follows directly on the first cooling phase I. Similarly, the third cooling phase III follows directly on the second cooling II.
  • the control device 10 determines a first desired coolant flow path K1 *.
  • the first set coolant course K1 * indicates with which amount of coolant the respective section 14 of the rolling stock 1 is to be acted upon in the first cooling phase I.
  • the control device 10 determines the first setpoint coolant course K1 * based on the initial energy quantity EA and the target energy E1 *. The determination takes place in such a way that an energy I1 of the corresponding section 14 of the rolling stock 1 at the end of the first cooling phase I corresponds as well as possible to the target energy E1 *.
  • the determination of the first desired coolant flow path K1 * by the control device 10 can take place as required.
  • the control device 10 determines the first desired coolant flow path K1 * such that the respective section 14 of the rolling stock 1 is charged with the maximum possible coolant quantity from entering the cooling section 2 until the total required coolant quantity of the first cooling phase I is applied to the corresponding section 14 is. This ensures that the first cooling phase I ends as early as possible.
  • the appropriate procedure is in FIG. 4 indicated by an arrow A, which is intended to indicate the shift of the end of the first cooling phase I at the earliest possible time.
  • step S5 the control device 10 controls the front cooling devices 6 in accordance with the determined first target coolant flow path K1 *. The control takes place while the corresponding section 14 of the rolling stock 1 passes through the front cooling devices 6.
  • the control device 10 preferably also detects an actual activation state of the corresponding front cooling devices 6 and determines therefrom an actual first coolant flow K1.
  • the difference between the first desired coolant flow path K1 * and the actual first coolant flow K1 is that the first desired coolant flow K1 * corresponds to a desired control of the front cooling devices 6, whereas the actual first coolant flow K1 corresponds to the time profile of the application of an actual coolant amount to the corresponding section 14 of the rolling stock 1 by the front cooling means 6 corresponds.
  • the control device 10 determines an expected enthalpy EZ.
  • the expected enthalpy EZ is an enthalpy which the corresponding section 14 of the rolling stock 1 has in the second cooling phase II.
  • the expected enthalpy EZ can be assumed by the corresponding section 14 of the rolling stock 1 at the beginning, in a middle region or at the end of the second cooling phase II. It is possible for the control device 10 to determine the expected enthalpy EZ within the scope of the step S6 based on the initial energy quantity EA and the first setpoint coolant flow rate K1 *. However, the control device 10 preferably determines the expected enthalpy EZ as shown in FIG FIG. 2 on the basis of the initial energy quantity EA of the respective section 14 of the rolling stock 1 and the loading of the respective section 14 of the rolling stock 1 with the actual first coolant path K1.
  • the control device 10 determines a second desired coolant flow path K2 *.
  • the second desired coolant flow path K2 * indicates with which amount of coolant the respective section 14 of the rolling stock 1 in the third cooling phase III is to be acted upon.
  • the control device 10 determines the second desired coolant course K2 * based on the expected for the respective section 14 in the second cooling phase II enthalpy EZ and the target enthalpy E2 *. The determination takes place in such a way that an actual enthalpy E2 of the corresponding section 14 of the rolling stock 1 at the end of the third cooling phase III corresponds as well as possible to the desired enthalpy E2 *.
  • the determination of the second desired coolant flow K2 by the control device 10 can take place as required.
  • the appropriate procedure is in FIG. 4 indicated by an arrow B, which is intended to indicate the shift of the beginning of the third cooling phase III at the earliest possible date.
  • control device 10 controls the rear cooling devices 8 in accordance with the determined second desired coolant flow path K2 *.
  • the control takes place while the corresponding section 14 of the rolling stock 1 passes through the rear cooling devices 8.
  • the steps S3 to S8 are as shown in FIG. 2 executed for each section 14 of the rolling stock 1.
  • the portions 14 of the rolling stock 1 during the passage of the cooling section 2 first in the cooled first phase I by means of the front cooling means 6 of the cooling section 2 with the liquid coolant 9.
  • the sections 14 are not cooled with the liquid coolant 9.
  • the middle cooling devices 7 corresponding therewith are therefore not activated by the control device 10.
  • the second cooling phase II only the unavoidable heat release to the environment, in particular to the air and to the transport rollers 5.
  • the sections 14 by means of the rear cooling means 8 again with the liquid coolant. 9 cooled.
  • a (further) temperature measuring station 15 is arranged, on which also a temperature T of the rolling stock 1 is detected.
  • the temperature measuring station 15 is referred to below as the output temperature measuring station 15 for distinguishing the input-side temperature measuring station. If the output-side temperature measuring station 15 is present, the temperature T of the rolling stock 1 detected there is compared by the control device 10 with an expected temperature in a step S9.
  • the expected temperature can be determined by the control device 10, for example, based on the expected enthalpy EZ and the second desired coolant flow K2 * or - preferably - based on the expected enthalpy EZ and an actual second target coolant flow K2. Based on the comparison, for example, within the control device 10, a model of the cooling section 2 (not shown in the FIG) can be adapted.
  • a temperature measuring station 16 may be arranged, referred to below as a mean temperature measuring station 16 for distinguishing between the input and output temperature measuring stations 4, 15.
  • a detection of a temperature T of the rolling stock 1 can take place.
  • an adaptation of the model of the cooling section 2 can take place.
  • the target energy E1 * is preferably determined such that a phase transformation of the corresponding section 14 of the rolling stock 1 has not yet begun or has just begun and additionally a conversion rate of the metal at the corresponding temperature T of the corresponding section 14 of the rolling stock 1 is maximum.
  • the temperature T should therefore be kept as constant as possible in the second cooling phase II. At 100%, this constant is generally not possible, but it should be sought as far as possible.
  • the transport rollers 5 often have a cooling.
  • the cooling may be formed, for example, as internal cooling.
  • the transport rollers 5 - preferably in particular in the vicinity of the outer periphery of the transport rollers 5 - flows through a liquid cooling medium.
  • the cooling medium can be sprayed onto the transport rollers 5 from the outside by means of spray nozzles or the like (external cooling).
  • the liquid cooling medium in both cases is mostly water or at least based on water.
  • step S11 the controller 10 determines a target roll cooling history KR *.
  • the desired roll cooling curve KR * gives a desired cooling for a region of the cooling section 2 corresponding to the second cooling phase II the transport rollers 5 arranged in this area.
  • the determination of step S11 is based on the target energy E1 * or the Istenergy E1.
  • the control device 10 additionally uses the information C about the chemical composition of the rolling stock 1.
  • step S12 the cooling of the corresponding transport rollers 5 takes place in accordance with the desired roll cooling curve KR *.
  • the cooling of the transport rollers 5 it is possible for the cooling of the transport rollers 5 to be maintained in this region of the cooling section 2.
  • the cooling of the transport rollers 5 is reduced in this area of the cooling section 2 or in extreme cases even completely switched off. This extreme case is - purely exemplary - in FIG. 6 shown.
  • step S13 the cooling of the transport rollers 5 in the region of the cooling section 2 corresponding to the second cooling phase II is reduced or simply switched off.
  • the adaptation of the cooling of the transport rollers 5 takes place only during the period during which the rolling stock 1 is in the corresponding area - that is the area corresponding to the second cooling phase II - the cooling section 2. If there is no rolling stock in this area, the transport rollers 5 are temporarily or permanently cooled.
  • the present invention thus relates to the following facts:
  • Sections 14 of a rolling stock 1 are first cooled during the passage of a cooling section 2 in a first cooling phase I by means of front cooling means 6, then in a subsequent second cooling phase II is not cooled and finally cooled again in a subsequent third cooling phase III by means of rear cooling means 8 of the cooling section 2.
  • a control device 10 of the cooling section in each case receives an initial energy quantity EA which the sections 14 have before passing through the cooling section 2. It continues to receive a target energy E1 * and a target enthalpy E2 *. Based on the initial energy quantity EA and the target energy E1 *, the control device 10 determines a first setpoint coolant course K1 *.
  • the controller 10 determines a second set coolant path K2. It controls the rear cooling devices 8 in accordance with the second set coolant course K 2 *, while the respective section 14 of the rolling stock 1 passes the rear cooling devices 8.
  • the present invention has many advantages.
  • the material properties can be set reliably even for steels with a high carbon content.
  • the present invention is also applicable when the cooling section 2 is relatively short.
  • the material properties over the entire length of the rolling stock 1 can be set very evenly.
  • Also behind the cooling section 2 is given a good planarity. In the case of a strip as rolling stock 1 tape running problems and reel problems are avoided.
  • the conversion speed can be maximized.

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Abstract

Abschnitte eines Walzguts (1) werden während des Durchlaufens einer Kühlstrecke (2) zunächst in einer ersten Abkühlphase I mittels vorderer Kühleinrichtungen (6) gekühlt, sodann in einer daran anschließenden zweiten Abkühlphase II nicht gekühlt und schließlich in einer daran anschließenden dritten Abkühlphase III mittels hinterer Kühleinrichtungen (8) der Kühlstrecke (2) erneut gekühlt. Eine Steuereinrichtung (10) der Kühlstrecke nimmt jeweils eine anfängliche Energiegröße EA entgegen, welche die Abschnitte (14) vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke (2) aufweisen. Sie nimmt weiterhin eine Sollenergie E1* und eine Sollenthalpie E2* entgegen. Die Steuereinrichtung (10) ermittelt anhand der anfänglichen Energiegröße EA und der Sollenergie E1* einen ersten Sollkühlmittelverlauf K1*. Sie steuert die vorderen Kühleinrichtungen (6) entsprechend dem ersten Sollkühlmittelverlauf K1* an, während der jeweilige Abschnitt die vorderen Kühleinrichtungen (6) passiert. Anhand einer für den jeweiligen Abschnitt in der zweiten Abkühlphase II erwarteten Enthalpie EZ und der Sollenthalpie E2* ermittelt die Steuereinrichtung (10) einen zweiten Sollkühlmittelverlauf K2. Sie steuert die hinteren Kühleinrichtungen (8) entsprechend dem zweiten Sollkühlmittelverlauf K2* an, während der jeweilige Abschnitt des Walzguts (1) die hinteren Kühleinrichtungen (8) passiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts,
    • wobei Abschnitte des Walzguts während des Durchlaufens der Kühlstrecke zunächst in einer ersten Abkühlphase mittels vorderer Kühleinrichtungen der Kühlstrecke mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt werden, sodann in einer an die erste Abkühlphase anschließenden zweiten Abkühlphase nicht mit dem flüssigen Kühlmittel gekühlt werden und schließlich in einer an die zweite Abkühlphase anschließenden dritten Abkühlphase mittels hinterer Kühleinrichtungen der Kühlstrecke erneut mit dem flüssigen Kühlmittel gekühlt werden,
    • wobei eine Steuereinrichtung der Kühlstrecke jeweils eine anfängliche Energiegröße entgegennimmt, welche die Abschnitte vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke aufweisen,
    • wobei die Steuereinrichtung weiterhin eine Sollenergie entgegennimmt,
    • wobei die Steuereinrichtung anhand der anfänglichen Energiegröße und der Sollenergie einen ersten Sollkühlmittelverlauf ermittelt, mit dem der jeweilige Abschnitt des Walzguts in der ersten Abkühlphase beaufschlagt werden soll,
    • wobei die Steuereinrichtung die vorderen Kühleinrichtungen entsprechend dem ersten Sollkühlmittelverlauf ansteuert, während der jeweilige Abschnitt des Walzguts die vorderen Kühleinrichtungen passiert.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Kühlstrecke gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts,
    • wobei die Kühlstrecke vordere und hintere Kühleinrichtungen aufweist, mittels derer jeweils ein in einem Wirkbereich der jeweiligen Kühleinrichtung befindlicher Abschnitt des Walzguts mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge beaufschlagbar ist,
    • wobei die Kühlstrecke eine Transporteinrichtung aufweist, von der das Walzgut durch die Kühlstrecke transportierbar ist, so dass die Abschnitte des Walzguts die Wirkbereiche der Kühleinrichtungen nacheinander durchlaufen,
    • wobei die Kühlstrecke eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche die Kühlstrecke gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
  • Ein derartiges Betriebsverfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2008 011 303 B4 (korrespondierend: US 8 369 979 B2 ) und auch aus der WO 2005/099 923 A1 (korrespondierend:
    • US 7 853 348 B2 ) bekannt. Bei dem aus der DE 10 2008 011 303 B4 bekannten Betriebsverfahren sind über die Ausgestaltung der Kühlung während der dritten Abkühlphase keine näheren Ausführungen getroffen. Bei dem aus der WO 2005/099 923 A1 bekannten Betriebsverfahren erfolgt in der dritten Abkühlphase ein Abschrecken des Walzguts auf eine Solltemperatur oder darunter.
  • In einer Warmbandstraße oder Grobblechstraße wird Stahl hergestellt. In der Kühlstrecke der Warmbandstraße bzw. Grobblechstraße werden durch die dort erfolgende Kühlung des Walzguts die Materialeigenschaften des Walzguts eingestellt. Mit dem zeitlichen Verlauf des Abkühlvorgangs liegen auch die erzielten Materialeigenschaften fest.
  • Der zeitliche Kühlverlauf wird oftmals als zeitlicher Temperaturverlauf vorgegeben. In manchen Fällen wird auch eine Verteilung einer Wassermenge nach einer vorgegebenen Kühlstrategie in Verbindung mit einer Temperatur am Ende der Kühlstrecke vorgegeben. Möglich ist auch eine zweistufige Vorgehensweise, das heißt zusätzlich die Vorgabe einer weiteren Temperatur an einem Messort innerhalb der Kühlstrecke. Aufgrund von auftretenden Phasenumwandlungen ist die Vorgabe einer Temperatur jedoch oftmals von Nachteil bzw. problematisch. Denn aufgrund der bei der Phasenumwandlungen auftretenden Umwandlungswärme ist die Vorgabe einer auf der Temperatur basierenden Kühlung in vielen Fällen nicht mehr eindeutig, das heißt, es gibt mehr als eine Lösung für die Wassermenge, die auf das Walzgut aufzubringen ist. Die sich für die verschiedenen Lösungen ergebenden Materialeigenschaften sind jedoch voneinander verschieden.
  • Das aus der DE 10 2008 011 303 B4 bekannte Betriebsverfahren arbeitet auch bei Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt bereits recht gut. Nachteilig ist bei diesem Verfahren jedoch, dass die Phasenumwandlung als solche nur suboptimal kontrolliert werden kann. Insbesondere ist die Kühlung oftmals nicht derart ermittelbar, dass die Phasenumwandlung möglichst kurze Zeit benötigt. Dies ist insbesondere bei relativ kurzen Kühlstrecken von Nachteil. Falls die Kühlung durch die das Walzgut umgebende Luft und durch den Kontakt mit den Transportrollen der Kühlstrecke einen relativ hohen Beitrag zur Gesamtkühlung liefert, ist es weiterhin schwierig, die Materialeigenschaften konstant zu halten. Für relativ lange Kühlstrecken ist es hingegen bekannt, im Rahmen einer zweistufigen Kühlung mit einer Zwischentemperaturmessung zu arbeiten. In diesem Fall kann die Phasenumwandlung relativ schnell erfolgen. Dieses Verfahren stößt jedoch an seine Grenzen, wenn die Phasenumwandlung bereits eingesetzt hat, da dann die Regelung nicht mehr eindeutig bleibt, falls die Phasenumwandlung am Ende der Kühlstrecke noch nicht beendet ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer ein verbesserter Betrieb der Kühlstrecke möglich ist.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
  • Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
    • dass die Steuereinrichtung weiterhin eine Sollenthalpie entgegennimmt,
    • dass die Steuereinrichtung anhand einer für den jeweiligen Abschnitt in der zweiten Abkühlphase erwarteten Enthalpie und der Sollenthalpie einen zweiten Sollkühlmittelverlauf ermittelt, mit dem der jeweilige Abschnitt des Walzguts in der dritten Abkühlphase beaufschlagt werden soll, und
    • dass die Steuereinrichtung die hinteren Kühleinrichtungen entsprechend dem zweiten Sollkühlmittelverlauf ansteuert, während der jeweilige Abschnitt des Walzguts die hinteren Kühleinrichtungen passiert.
  • Es ist möglich, dass die anfängliche Energiegröße und die Sollenergie Temperaturen sind. Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann möglich, wenn eine etwaige Phasenumwandlung am Ende der ersten Abkühlphase noch nicht begonnen hat. In jedem Fall ist es aber möglich, dass die anfängliche Energiegröße und die Sollenergie Enthalpien sind. In diesem Fall ist die Sollenergie jedoch - obwohl es sich um eine Enthalpie handelt - eine von der Sollenthalpie verschiedene Größe.
  • Es ist von Vorteil, dass die Steuereinrichtung den ersten Sollkühlmittelverlauf derart ermittelt, dass der jeweilige Abschnitt des Walzguts ab dem Eintreten in die Kühlstrecke mit der maximal möglichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird, so dass die erste Abkühlphase so früh wie möglich endet. Dadurch wird die Länge des Teilabschnitts der Kühlstrecke minimiert, der zum Erreichen der Sollenergie erforderlich ist.
  • In analoger Weise ist es von Vorteil, dass die Steuereinrichtung den zweiten Sollkühlmittelverlauf derart ermittelt, dass der jeweilige Abschnitt des Walzguts bis zum Austreten aus der Kühlstrecke mit der maximal möglichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird, so dass die dritte Abkühlphase so spät wie möglich beginnt. Dadurch verbleibt eine möglichst große Zeitspanne zum Durchführen der Phasenumwandlung.
  • Das Walzgut wird mittels Transportrollen durch die Kühlstrecke transportiert. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung anhand der Sollenergie oder einer anhand der Sollenergie und eines tatsächlichen ersten Kühlmittelverlaufs ermittelten Istenergie und einer chemischen Zusammensetzung des Walzguts einen Soll-Rollenkühlungsverlauf für in einem mit der zweiten Abkühlphase korrespondierenden Bereich der Kühlstrecke angeordnete Transportrollen ermittelt und diese Transportrollen entsprechend dem ermittelten Soll-Rollenkühlungsverlauf kühlt. Der Soll-Rollenkühlungsverlauf kann für eine bestimmte der Transportrollen oder eine bestimmte Gruppe von Transportrollen beispielsweise als einfache binäre (ein-aus) Funktion der Zeit oder des Ortes des Walzgutes bestimmt sein. Es sind jedoch auch feinere Unterteilungen mit Zwischenstufen der Kühlung der jeweiligen Transportrolle bzw. Gruppe von Transportrollen möglich.
  • Oftmals wird der Soll-Rollenkühlungsverlauf derart bestimmt sein, dass die Kühlung der Transportrollen abgeschaltet ist, während das Walzgut den entsprechenden Bereich der Kühlstrecke passiert. In der verbleibenden Zeit, während also kein Walzgut den entsprechenden Bereich der Kühlstrecke passiert, werden die Transportrollen in diesem Fall aktiv gekühlt. Gegebenenfalls kann die Kühlung bereits kurz bevor das Walzgut den entsprechenden Bereich erreicht, abgeschaltet werden. In einer etwas vereinfachten Ausgestaltung ist es alternativ möglich, dass die Kühlung der entsprechenden Transportrollen reduziert oder abgeschaltet wird, während das Walzgut den entsprechenden Bereich passiert.
  • Durch beide Vorgehensweisen ist es möglich, die Temperatur bzw. die Enthalpie der Abschnitte des Walzguts zumindest in begrenztem Umfang gezielt zu beeinflussen. Durch die entsprechende Beeinflussung der Kühlung der Transportrollen kann weiterhin der resultierende Stellbereich der insgesamt auf das Walzgut wirkenden Kühlung vergrößert werden. Insbesondere bei dünnem Walzgut kann dadurch die Qualität der Kühlung verbessert werden. Dies gilt ganz besonders, wenn die Kühlung der Transportrollen als Außenkühlung realisiert ist, dass also das Kühlmittel von außen auf die Transportrollen aufgespritzt wird.
  • Unabhängig davon, ob die eine oder die andere Möglichkeit realisiert wird, werden die Transportrollen jedoch nur dann gekühlt, wenn sich in dem entsprechenden Bereich der Kühlstrecke kein Walzgut befindet. Gegebenenfalls kann diese Kühlung dadurch realisiert werden, dass die Transportrollen über diejenigen Kühleinrichtungen mit Kühlmittel beaufschlagt werden, mittels derer normalerweise das Walzgut mit Kühlmittel beaufschlagt wird. Alternativ können für die Transportrollen eigene Kühleinrichtungen vorhanden sein.
  • Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung die in der zweiten Abkühlphase für den jeweiligen Abschnitt erwartete Enthalpie anhand der anfänglichen Energiegröße des jeweiligen Abschnitts des Walzguts und der Beaufschlagung des jeweiligen Abschnitts des Walzguts mit einem tatsächlichen ersten Kühlmittelverlauf. Dadurch steht ein besonders zuverlässiger Wert für die erwartete Enthalpie zur Verfügung.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren - so wie obenstehend erläutert - ausführt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Kühlstrecke eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung auf, welche die Kühlstrecke gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
    • FIG 1
    eine Kühlstrecke,
    FIG 2
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 3
    einen Ausschnitt eines Walzguts,
    FIG 4
    einen Abkühlverlauf eines Abschnitts des Walzguts als Funktion der Zeit,
    FIG 5
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 6
    einen Ansteuerzustand der Kühlstrecke als Funktion des Ortes und
    FIG 7
    ein Ablaufdiagramm.
  • Gemäß FIG 1 soll ein Walzgut 1 in einer Kühlstrecke 2 gekühlt werden. Das Walzgut 1 besteht aus Metall. Oftmals handelt es sich bei dem Walzgut 1 um ein flaches Walzgut, beispielsweise ein Metallband, insbesondere ein Stahlband. Alternativ kann es sich im Falle eines flachen Walzguts 1 um ein Grobblech (in der Regel ebenfalls aus Stahl) handeln. Die Kühlstrecke 2 ist in der Regel einer Walzstraße - beispielsweise einer Fertigstraße - nachgeordnet, in welcher das Walzgut 1 warmgewalzt wurde. Üblicherweise weist die Walzstraße mehrere Walzgerüste auf. In FIG 1 ist der Übersichtlichkeit halber nur ein Walzgerüst 3 - beispielsweise das letzte Walzgerüst 3 der Walzstraße - dargestellt.
  • Zwischen der Walzstraße und der Kühlstrecke 2 (bzw. hiermit korrespondierend vor der Kühlstrecke 2) ist oftmals ein Temperaturmessplatz 4 angeordnet, an dem eine Temperatur T des Walzguts 1 erfasst wird. Der Temperaturmessplatz 4 wird nachfolgend zur Unterscheidung von weiteren, später eingeführten Temperaturmessplätzen als eingangsseitiger Temperaturmessplatz 4 bezeichnet.
  • Die Kühlstrecke 2 weist eine Vielzahl von Transportrollen 5 auf. Mittels der Transportrollen 5 wird das Walzgut 1 durch die Kühlstrecke 2 transportiert. In der Regel sind zumindest einige der Transportrollen 5 angetrieben. Die Transportrollen 5 bilden in ihrer Gesamtheit eine Transporteinrichtung, von der das Walzgut 1 mit einer Transportgeschwindigkeit v durch die Kühlstrecke 2 transportiert wird.
  • Die Kühlstrecke 2 weist weiterhin eine Vielzahl von vorderen Kühleinrichtungen 6, mittleren Kühleinrichtungen 7 und hinteren Kühleinrichtungen 8 auf. Die Kühleinrichtungen 6 bis 8 wirken in einem jeweiligen Wirkbereich auf das Walzgut 1. Mittels der Kühleinrichtungen 6 bis 8 wird das Walzgut 1 (genauer: der sich zu diesem Zeitpunkt im Wirkbereich der jeweiligen Kühleinrichtung 6 bis 8 befindende Abschnitt des Walzguts 1) mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge eines flüssigen, meist auf Wasser basierenden Kühlmittels 9 beaufschlagt.
  • Die Kühlstrecke 2 weist weiterhin eine Steuereinrichtung 10 auf. Unter Steuerung und Kontrolle durch die Steuereinrichtung 10 wird die Kühlstrecke 2 betrieben.
  • Die Steuereinrichtung 10 ist in der Regel mit einem Computerprogramm 11 programmiert. Das Computerprogramm 11 kann der Steuereinrichtung 10 beispielsweise über einen Datenträger 12 zugeführt werden, auf dem das Computerprogramm 11 in maschinenlesbarer Form (vorzugsweise in ausschließlich maschinenlesbarer Form, insbesondere in elektronischer Form) gespeichert ist. Der Datenträger 12 kann beliebig ausgestaltet sein. Die Darstellung in FIG 1, in welcher der Datenträger 12 als USB-Memorystick dargestellt ist, ist nur rein beispielhaft.
  • Das Computerprogramm 11 umfasst Maschinencode 13, der von der Steuereinrichtung 10 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 13 durch die Steuereinrichtung 10 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 10 die Kühlstrecke 2 gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend in Verbindung mit FIG 2 näher erläutert wird.
  • Gemäß FIG 2 nimmt die Steuereinrichtung 9 zunächst in einem Schritt S1 eine Information C über die chemische Zusammensetzung des Walzguts 1 entgegen.
  • Als nächstes wird das Walzgut 1 innerhalb der Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S2 datentechnisch in eine Vielzahl von Abschnitten 14 unterteilt (siehe FIG 3). Die Abschnitte 14 sind nur virtuell innerhalb der Steuereinrichtung 9 vorhanden. Die Abschnitte 14 können beispielsweise durch eine vorbestimmte Länge, durch eine vorbestimmte Masse oder durch einen Zeittakt bestimmt sein. Auch andere Unterteilungen sind möglich.
  • In einem Schritt S3 nimmt die Steuereinrichtung 10 für einen jeweiligen Abschnitt 14 eine anfängliche Energiegröße EA entgegen.
  • Es ist möglich, dass der Steuereinrichtung 10 die anfängliche Energiegröße EA als solche vorgegeben wird. Alternativ ist es möglich, dass der Steuereinrichtung 10 Größen vorgegeben werden, anhand derer die Steuereinrichtung 10 die anfängliche Energiegröße EA ermittelt. Beispielsweise kann der Steuereinrichtung 10 eine Temperatur vorgegeben werden. Wenn die Temperatur groß genug ist, kann ohne weiteres angenommen werden, dass der jeweilige Abschnitt 14 des Walzguts 1 vollständig in der Phase Austenit vorliegt. In diesem Fall kann ohne weiteres anhand der Temperatur direkt die Enthalpie als anfängliche Energiegröße EA ermittelt werden. Auch ist es möglich, die Temperatur und mindestens einen Phasenanteil vorzugeben und anhand der Temperatur und des mindestens einen Phasenanteils die Enthalpie zu ermitteln.
  • Unabhängig davon, welche Vorgehensweise ergriffen wird, korrespondiert die anfängliche Energiegröße EA mit einer jeweiligen thermischen Energie, welche der jeweilige Abschnitt 14 vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke 2 aufweist. Es kann sich bei der anfänglichen Energiegröße EA um eine Temperatur handeln, beispielsweise um eine am eingangsseitigen Temperaturmessplatz 4 erfasste Temperatur T des entsprechenden Abschnitts 14. Vorzugsweise handelt es sich bei der anfänglichen Energiegröße EA jedoch um eine Enthalpie. In diesem Fall wird bei der anfänglichen Energiegröße EA gegebenenfalls zusätzlich zur Temperatur T auch der Phasenzustand des entsprechenden Abschnitts 14 mit berücksichtigt.
  • Die Steuereinrichtung 10 nimmt im Rahmen des Schrittes S3 für den entsprechenden Abschnitt 14 auch eine Sollenergie E1* und eine Sollenthalpie E2* entgegen. Die Sollenergie E1* ist vom gleichen Typ wie die anfängliche Energiegröße EA. Wenn die anfängliche Energiegröße EA eine Temperatur ist, ist auch die Sollenergie E1* eine Temperatur. Wenn die anfängliche Energiegröße EA eine Enthalpie ist, ist auch die Sollenergie E1* eine Enthalpie. Die Sollenergie E1* ist jedoch in jedem Fall eine von der Sollenthalpie E2* verschiedene Größe. Die Sollenthalpie E2* ist im Ergebnis stets eine Enthalpie. Es ist jedoch möglich, die Sollenthalpie E2* alternativ direkt durch Vorgabe einer Enthalpie oder indirekt durch Vorgabe einer Temperatur und mindestens eines Phasenanteils zu spezifizieren.
  • Die Sollenergie E1* gibt an, welche Istenergie E1 der entsprechende Abschnitt 14 des Walzguts 1 am Ende einer ersten Abkühlphase I (siehe FIG 4) aufweisen soll. Die Sollenthalpie E2* gibt an, welche Istenthalpie E2 der entsprechende Abschnitt 14 des Walzguts 1 am Ende einer dritten Abkühlphase III (siehe FIG 4) aufweisen soll. Die erste und die dritte Abkühlphase I, III sind gemäß FIG 4 durch eine zweite Abkühlphase II voneinander getrennt. Die zweite Abkühlphase II folgt jedoch unmittelbar auf die erste Abkühlphase I. Ebenso folgt die dritte Abkühlphase III unmittelbar auf die zweite Abkühlphase II.
  • In einem Schritt S4 ermittelt die Steuereinrichtung 10 einen ersten Sollkühlmittelverlauf K1*. Der erste Sollkühlmittelverlauf K1* gibt an, mit welcher Kühlmittelmenge der jeweilige Abschnitt 14 des Walzguts 1 in der ersten Abkühlphase I beaufschlagt werden soll. Die Steuereinrichtung 10 ermittelt den ersten Sollkühlmittelverlauf K1* anhand der anfänglichen Energiegröße EA und der Sollenergie E1*. Die Ermittlung erfolgt derart, dass eine Istenergie E1 des entsprechenden Abschnitts 14 des Walzguts 1 am Ende der ersten Abkühlphase I möglichst gut mit der Sollenergie E1* korrespondiert.
  • Die Ermittlung des ersten Sollkühlmittelverlaufs K1* durch die Steuereinrichtung 10 kann nach Bedarf erfolgen. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung 10 den ersten Sollkühlmittelverlauf K1* derart, dass der jeweilige Abschnitt 14 des Walzguts 1 ab dem Eintreten in die Kühlstrecke 2 mit der maximal möglichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird, bis die insgesamt erforderliche Kühlmittelmenge der ersten Abkühlphase I auf den entsprechenden Abschnitt 14 aufgebracht ist. Dadurch wird erreicht, dass die erste Abkühlphase I so früh wie möglich endet. Die entsprechende Vorgehensweise ist in FIG 4 durch einen Pfeil A angedeutet, welcher die Verschiebung des Endes der ersten Abkühlphase I auf einen möglichst frühen Zeitpunkt andeuten soll.
  • In einem Schritt S5 steuert die Steuereinrichtung 10 die vorderen Kühleinrichtungen 6 entsprechend dem ermittelten ersten Sollkühlmittelverlauf K1* an. Die Ansteuerung erfolgt, während der entsprechende Abschnitt 14 des Walzguts 1 die vorderen Kühleinrichtungen 6 passiert.
  • Vorzugsweise erfasst die Steuereinrichtung 10 während dieses Zeitraums, das heißt im Rahmen des Schrittes S5, auch einen tatsächlichen Ansteuerzustand der entsprechenden vorderen Kühleinrichtungen 6 und ermittelt daraus einen tatsächlichen ersten Kühlmittelverlauf K1. Der Unterschied zwischen dem ersten Sollkühlmittelverlauf K1* und dem tatsächlichen ersten Kühlmittelverlauf K1 besteht darin, dass der erste Sollkühlmittelverlauf K1* einer Sollansteuerung der vorderen Kühleinrichtungen 6 entspricht, der tatsächliche erste Kühlmittelverlauf K1 hingegen dem zeitlichen Verlauf der Aufbringung einer tatsächlichen Kühlmittelmenge auf den entsprechenden Abschnitt 14 des Walzguts 1 durch die vorderen Kühleinrichtungen 6 entspricht.
  • In einem Schritt S6 ermittelt die Steuereinrichtung 10 eine erwartete Enthalpie EZ. Die erwartete Enthalpie EZ ist eine Enthalpie, welche der entsprechende Abschnitt 14 des Walzguts 1 in der zweiten Abkühlphase II aufweist. Die erwartete Enthalpie EZ kann von dem entsprechenden Abschnitt 14 des Walzguts 1 am Anfang, in einem mittleren Bereich oder am Ende der zweiten Abkühlphase II angenommen werden. Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung 10 die erwartete Enthalpie EZ im Rahmen des Schrittes S6 anhand der anfänglichen Energiegröße EA und des ersten Sollkühlmittelverlaufs K1* ermittelt. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung 10 die erwartete Enthalpie EZ jedoch entsprechend der Darstellung in FIG 2 anhand der anfänglichen Energiegröße EA des jeweiligen Abschnitts 14 des Walzguts 1 und der Beaufschlagung des jeweiligen Abschnitts 14 des Walzguts 1 mit dem tatsächlichen ersten Kühlmittelverlauf K1.
  • In einem Schritt S7 ermittelt die Steuereinrichtung 10 einen zweiten Sollkühlmittelverlauf K2*. Der zweite Sollkühlmittelverlauf K2* gibt an, mit welcher Kühlmittelmenge der jeweilige Abschnitt 14 des Walzguts 1 in der dritten Abkühlphase III beaufschlagt werden soll. Die Steuereinrichtung 10 ermittelt den zweiten Sollkühlmittelverlauf K2* anhand der für den jeweiligen Abschnitt 14 in der zweiten Abkühlphase II erwarteten Enthalpie EZ und der Sollenthalpie E2*. Die Ermittlung erfolgt derart, dass eine Istenthalpie E2 des entsprechenden Abschnitts 14 des Walzguts 1 am Ende der dritten Abkühlphase III möglichst gut mit der Sollenthalpie E2* korrespondiert.
  • Die Ermittlung des zweiten Sollkühlmittelverlaufs K2 durch die Steuereinrichtung 10 kann nach Bedarf erfolgen. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung 10 den zweiten Sollkühlmittelverlauf K2* derart, dass der jeweilige Abschnitt 14 des Walzguts 1 bis zum Austreten aus der Kühlstrecke 2 (= letztmöglicher Zeitpunkt) mit der maximal möglichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird, so dass die insgesamt erforderliche Kühlmittelmenge der dritten Abkühlphase III auf den entsprechenden Abschnitt 14 aufgebracht wird. Dadurch wird erreicht, dass die dritte Abkühlphase III so spät wie möglich beginnt. Die entsprechende Vorgehensweise ist in FIG 4 durch einen Pfeil B angedeutet, welcher die Verschiebung des Anfangs der dritten Abkühlphase III auf einen möglichst späten Zeitpunkt andeuten soll.
  • In einem Schritt S8 steuert die Steuereinrichtung 10 die hinteren Kühleinrichtungen 8 entsprechend dem ermittelten zweiten Sollkühlmittelverlauf K2* an. Die Ansteuerung erfolgt, während der entsprechende Abschnitt 14 des Walzguts 1 die hinteren Kühleinrichtungen 8 passiert.
  • Die Schritte S3 bis S8 werden entsprechend der Darstellung in FIG 2 für jeden Abschnitt 14 des Walzguts 1 ausgeführt.
  • Im Ergebnis werden somit die Abschnitte 14 des Walzguts 1 während des Durchlaufens der Kühlstrecke 2 zunächst in der ersten Abkühlphase I mittels der vorderen Kühleinrichtungen 6 der Kühlstrecke 2 mit dem flüssigen Kühlmittel 9 gekühlt. In der an die erste Abkühlphase I anschließenden zweiten Abkühlphase II werden die Abschnitte 14 hingegen nicht mit dem flüssigen Kühlmittel 9 gekühlt. Die hiermit korrespondierenden mittleren Kühleinrichtungen 7 werden von der Steuereinrichtung 10 also nicht angesteuert. In der zweiten Abkühlphase II erfolgt lediglich die unvermeidbare Wärmeabgabe an die Umgebung, insbesondere an die Luft und an die Transportrollen 5. In der an die zweite Abkühlphase II anschließenden dritten Abkühlphase III werden die Abschnitte 14 mittels der hinteren Kühleinrichtungen 8 erneut mit dem flüssigen Kühlmittel 9 gekühlt.
  • In vielen Fällen ist entsprechend der Darstellung in FIG 1 hinter der Kühlstrecke 2 ein (weiterer) Temperaturmessplatz 15 angeordnet, an dem ebenfalls eine Temperatur T des Walzguts 1 erfasst wird. Der Temperaturmessplatz 15 wird nachfolgend zur Unterscheidung vom eingangsseitigen Temperaturmessplatz 4 als ausgangsseitiger Temperaturmessplatz 15 bezeichnet. Falls der ausgangsseitige Temperaturmessplatz 15 vorhanden ist, wird die dort erfasste Temperatur T des Walzguts 1 von der Steuereinrichtung 10 in einem Schritt S9 mit einer erwarteten Temperatur verglichen. Die erwartete Temperatur kann von der Steuereinrichtung 10 beispielsweise anhand der erwarteten Enthalpie EZ und des zweiten Sollkühlmittelverlaufs K2* oder - bevorzugt - anhand der erwarteten Enthalpie EZ und eines tatsächlichen zweiten Sollkühlmittelverlaufs K2 ermittelt werden. Anhand des Vergleichs kann beispielsweise innerhalb der Steuereinrichtung 10 ein Modell der Kühlstrecke 2 (in den FIG nicht dargestellt) adaptiert werden.
  • In analoger Weise kann entsprechend der Darstellung in FIG 1 auch in demjenigen Bereich der Kühlstrecke 2, der mit der zweiten Abkühlphase II korrespondiert, ein Temperaturmessplatz 16 angeordnet sein, nachfolgend zur Unterscheidung vom eingangsseitigen und ausgangsseitigen Temperaturmessplatz 4, 15 als mittlerer Temperaturmessplatz 16 bezeichnet. Auch hier kann eine Erfassung einer Temperatur T des Walzguts 1 erfolgen. Auch in diesem Fall kann - analog zur vorigen Adaption - eine Adaption des Modells der Kühlstrecke 2 erfolgen.
  • Die Sollenergie E1* ist vorzugsweise derart bestimmt, dass eine Phasenumwandlung des entsprechenden Abschnitts 14 des Walzguts 1 noch nicht begonnen hat oder gerade erst begonnen hat und zusätzlich eine Umwandlungsgeschwindigkeit des Metalls bei der korrespondierenden Temperatur T des entsprechenden Abschnitts 14 des Walzguts 1 maximal ist. Die Temperatur T sollte daher in der zweiten Abkühlphase II möglichst konstant gehalten werden. Zu 100% ist diese Konstanthaltung zwar in der Regel nicht möglich, sie sollte jedoch so weit wie möglich angestrebt werden. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, die Wärmeabgabe möglichst so einzustellen, dass die Wärmeabgabe im Ergebnis möglichst mit der durch die Phasenumwandlung generierten Umwandlungswärme korrespondiert.
  • Die Transportrollen 5 weisen oftmals eine Kühlung auf. Die Kühlung kann beispielsweise als Innenkühlung ausgebildet sein. In diesem Fall werden die Transportrollen 5 - vorzugsweise insbesondere in der Nähe des Außenumfangs der Transportrollen 5 - von einem flüssigen Kühlmedium durchflossen. Alternativ kann das Kühlmedium durch Spritzdüsen oder dergleichen von außen auf die Transportrollen 5 aufgespritzt werden (Außenkühlung). Das flüssige Kühlmedium ist in beiden Fällen meistens Wasser oder basiert zumindest auf Wasser.
  • Prinzipiell stets, insbesondere jedoch im Falle einer Außenkühlung, kann die Vorgehensweise von FIG 2 entsprechend FIG 5 modifiziert werden.
  • Auch bei der Vorgehensweise gemäß FIG 5 sind die Schritte S1 bis S8 vorhanden. Zusätzlich sind jedoch Schritte S11 und S12 vorhanden. Im Schritt S11 ermittelt die Steuereinrichtung 10 einen Soll-Rollenkühlungsverlauf KR*. Der Soll-Rollenkühlungsverlauf KR* gibt für einen mit der zweiten Abkühlphase II korrespondierenden Bereich der Kühlstrecke 2 eine Sollkühlung der in diesem Bereich angeordneten Transportrollen 5 an. Die Ermittlung des Schrittes S11 erfolgt anhand der Sollenergie E1* oder der Istenergie E1. Bei der Ermittlung verwendet die Steuereinrichtung 10 zusätzlich die Information C über die chemische Zusammensetzung des Walzguts 1.
  • Im Schritt S12 erfolgt die Kühlung der entsprechenden Transportrollen 5 entsprechend dem Soll-Rollenkühlungsverlauf KR*. Je nach Ergebnis der Ermittlung des Schrittes S11 ist es möglich, dass die Kühlung der Transportrollen 5 in diesem Bereich der Kühlstrecke 2 beibehalten wird. Alternativ ist es möglich, dass die Kühlung der Transportrollen 5 in diesem Bereich der Kühlstrecke 2 reduziert oder im Extremfall sogar völlig abgeschaltet wird. Dieser Extremfall ist - rein beispielhaft - in FIG 6 dargestellt.
  • In einer vereinfachten Vorgehensweise ist es alternativ möglich, gemäß FIG 7 die Ermittlung des Schrittes S11 entfallen zu lassen und statt des Schrittes S12 einen Schritt S13 auszuführen. In diesem Fall wird im Schritt S13 die Kühlung der Transportrollen 5 in dem mit der zweiten Abkühlphase II korrespondierenden Bereich der Kühlstrecke 2 reduziert oder schlichtweg abgeschaltet.
  • In beiden Fällen erfolgt die Anpassung der Kühlung der Transportrollen 5 nur während des Zeitraums, während dessen das Walzgut 1 sich in dem entsprechenden Bereich - also dem mit der zweiten Abkühlphase II korrespondierenden Bereich - der Kühlstrecke 2 befindet. Wenn sich in diesem Bereich kein Walzgut befindet, werden die Transportrollen 5 zeitweise oder permanent gekühlt.
  • Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:
  • Abschnitte 14 eines Walzguts 1 werden während des Durchlaufens einer Kühlstrecke 2 zunächst in einer ersten Abkühlphase I mittels vorderer Kühleinrichtungen 6 gekühlt, sodann in einer daran anschließenden zweiten Abkühlphase II nicht gekühlt und schließlich in einer daran anschließenden dritten Abkühlphase III mittels hinterer Kühleinrichtungen 8 der Kühlstrecke 2 erneut gekühlt. Eine Steuereinrichtung 10 der Kühlstrecke nimmt jeweils eine anfängliche Energiegröße EA entgegen, welche die Abschnitte 14 vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke 2 aufweisen. Sie nimmt weiterhin eine Sollenergie E1* und eine Sollenthalpie E2* entgegen. Die Steuereinrichtung 10 ermittelt anhand der anfänglichen Energiegröße EA und der Sollenergie E1* einen ersten Sollkühlmittelverlauf K1*. Sie steuert die vorderen Kühleinrichtungen 6 entsprechend dem ersten Sollkühlmittelverlauf K1* an, während der jeweilige Abschnitt 14 die vorderen Kühleinrichtungen 6 passiert. Anhand einer für den jeweiligen Abschnitt 14 in der zweiten Abkühlphase II erwarteten Enthalpie EZ und der Sollenthalpie E2* ermittelt die Steuereinrichtung 10 einen zweiten Sollkühlmittelverlauf K2. Sie steuert die hinteren Kühleinrichtungen 8 entsprechend dem zweiten Sollkühlmittelverlauf K2* an, während der jeweilige Abschnitt 14 des Walzguts 1 die hinteren Kühleinrichtungen 8 passiert.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere können auch bei Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt zuverlässig die Materialeigenschaften eingestellt werden. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auch dann anwendbar, wenn die Kühlstrecke 2 relativ kurz ist. Auch können die Materialeigenschaften über die Gesamtlänge des Walzguts 1 gesehen sehr gleichmäßig eingestellt werden. Dadurch weist das Walzgut 1 über seine Länge gesehen eine relativ geringe Streuung seiner Materialeigenschaften auf. Auch hinter der Kühlstrecke 2 ist eine gute Planheit gegeben. Im Falle eines Bandes als Walzgut 1 werden Bandlaufprobleme und Haspelprobleme vermieden. Schließlich kann die Umwandlungsgeschwindigkeit maximiert werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (11)

  1. Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke (2) zum Kühlen eines Walzguts (1) aus Metall, insbesondere Stahl,
    - wobei Abschnitte (14) des Walzguts (1) während des Durchlaufens der Kühlstrecke (2) zunächst in einer ersten Abkühlphase (I) mittels vorderer Kühleinrichtungen (6) der Kühlstrecke (2) mit einem flüssigen Kühlmittel (9) gekühlt werden, sodann in einer an die erste Abkühlphase (I) anschließenden zweiten Abkühlphase (II) nicht mit dem flüssigen Kühlmittel (9) gekühlt werden und schließlich in einer an die zweite Abkühlphase (II) anschließenden dritten Abkühlphase (III) mittels hinterer Kühleinrichtungen (8) der Kühlstrecke (2) erneut mit dem flüssigen Kühlmittel (9) gekühlt werden,
    - wobei eine Steuereinrichtung (10) der Kühlstrecke (2) jeweils eine anfängliche Energiegröße (EA) entgegennimmt, welche die Abschnitte (14) vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke (2) aufweisen,
    - wobei die Steuereinrichtung (10) weiterhin eine Sollenergie (E1*) entgegennimmt,
    - wobei die Steuereinrichtung (10) anhand der anfänglichen Energiegröße (EA) und der Sollenergie (E1*) einen ersten Sollkühlmittelverlauf (K1*) ermittelt, mit dem der jeweilige Abschnitt (14) des Walzguts (1) in der ersten Abkühlphase (I) beaufschlagt werden soll,
    - wobei die Steuereinrichtung (10) die vorderen Kühleinrichtungen (6) entsprechend dem ersten Sollkühlmittelverlauf (K1*) ansteuert, während der jeweilige Abschnitt (14) des Walzguts (1) die vorderen Kühleinrichtungen (6) passiert,
    - wobei die Steuereinrichtung (10) weiterhin eine Sollenthalpie (E2*) entgegennimmt,
    - wobei die Steuereinrichtung (10) anhand einer für den jeweiligen Abschnitt (14) in der zweiten Abkühlphase (II) erwarteten Enthalpie (EZ) und der Sollenthalpie (E2*) einen zweiten Sollkühlmittelverlauf (K2) ermittelt, mit dem der jeweilige Abschnitt (14) des Walzguts (1) in der dritten Abkühlphase (III) beaufschlagt werden soll, und
    - wobei die Steuereinrichtung (10) die hinteren Kühleinrichtungen (8) entsprechend dem zweiten Sollkühlmittelverlauf (K2*) ansteuert, während der jeweilige Abschnitt (14) des Walzguts (1) die hinteren Kühleinrichtungen (8) passiert.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die anfängliche Energiegröße (EA) und die Sollenergie (E1*) Enthalpien sind.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (10) den ersten Sollkühlmittelverlauf (K1*) derart ermittelt, dass der jeweilige Abschnitt (14) des Walzguts (1) ab dem Eintreten in die Kühlstrecke (2) mit der maximal möglichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird, so dass die erste Abkühlphase (I) so früh wie möglich endet.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (10) den zweiten Sollkühlmittelverlauf (K2*) derart ermittelt, dass der jeweilige Abschnitt (14) des Walzguts (1) bis zum Austreten aus der Kühlstrecke (2) mit der maximal möglichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird, so dass die dritte Abkühlphase (III) so spät wie möglich beginnt.
  5. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Walzgut (1) mittels Transportrollen (5) durch die Kühlstrecke (2) transportiert wird und dass die Steuereinrichtung (10) anhand der Sollenergie (E1*) oder einer anhand der Sollenergie (E1*) und eines tatsächlichen ersten Kühlmittelverlaufs (K1) ermittelten Istenergie (E1) und einer chemischen Zusammensetzung des Walzguts (1) einen Soll-Rollenkühlungsverlauf (KR*) für in einem mit der zweiten Abkühlphase (II) korrespondierenden Bereich der Kühlstrecke (2) angeordnete Transportrollen (5) ermittelt und diese Transportrollen (5) entsprechend dem ermittelten Soll-Rollenkühlungsverlauf (KR*) kühlt.
  6. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Walzgut (1) mittels Transportrollen (5) durch die Kühlstrecke (2) transportiert wird und dass eine Kühlung von in einem mit der zweiten Abkühlphase (II) korrespondierenden Bereich der Kühlstrecke (2) angeordneten Transportrollen (5) reduziert oder abgeschaltet wird.
  7. Betriebsverfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Transportrollen (5) nur dann gekühlt werden, wenn sich in dem mit der zweiten Abkühlphase (II) korrespondierenden Bereich der Kühlstrecke (2) kein Walzgut befindet.
  8. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (10) die in der zweiten Abkühlphase (II) für den jeweiligen Abschnitt (14) erwartete Enthalpie (EZ) anhand der anfänglichen Energiegröße (EA) des jeweiligen Abschnitts (14) des Walzguts (1) und der Beaufschlagung des jeweiligen Abschnitts (14) des Walzguts (1) mit einem tatsächlichen ersten Kühlmittelverlauf (K1) ermittelt.
  9. Computerprogramm, das Maschinencode (13) umfasst, der von einer Steuereinrichtung (10) für eine Kühlstrecke (2) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (10) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (10) die Kühlstrecke (2) gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt.
  10. Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke (2), wobei die Steuereinrichtung mit einem Computerprogramm (11) nach Anspruch 9 programmiert ist.
  11. Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts (1),
    - wobei die Kühlstrecke vordere und hintere Kühleinrichtungen (6, 8) aufweist, mittels derer jeweils ein in einem Wirkbereich der jeweiligen Kühleinrichtung (6, 8) befindlicher Abschnitt (14) des Walzguts (1) mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge beaufschlagbar ist,
    - wobei die Kühlstrecke eine Transporteinrichtung (5) aufweist, von der das Walzgut (1) durch die Kühlstrecke transportierbar ist, so dass die Abschnitte (14) des Walzguts (1) die Wirkbereiche der Kühleinrichtungen (6, 8) nacheinander durchlaufen,
    - wobei die Kühlstrecke eine Steuereinrichtung (10) aufweist, welche die Kühlstrecke gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betreibt.
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