EP3099430A1 - Kühlstrecke mit zweifacher kühlung auf eine jeweilige sollgrösse - Google Patents

Kühlstrecke mit zweifacher kühlung auf eine jeweilige sollgrösse

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EP3099430A1
EP3099430A1 EP15700669.3A EP15700669A EP3099430A1 EP 3099430 A1 EP3099430 A1 EP 3099430A1 EP 15700669 A EP15700669 A EP 15700669A EP 3099430 A1 EP3099430 A1 EP 3099430A1
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EP
European Patent Office
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cooling
section
control device
rolling stock
phase
Prior art date
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EP15700669.3A
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Klaus Weinzierl
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
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Publication date
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Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Publication of EP3099430A1 publication Critical patent/EP3099430A1/de
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Publication of EP3099430B1 publication Critical patent/EP3099430B1/de
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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 relates to an operating method for a cooling line for cooling a rolling stock
  • portions of the rolling stock are first cooled in a first cooling phase by means of front cooling means of the cooling section with a liquid coolant during the passage of the cooling section, then not cooled in a subsequent to the first cooling phase second cooling phase with the liquid coolant and finally in one of the second cooling phase subsequent third cooling phase are cooled by means of rear cooling means of the cooling section again with the liquid coolant,
  • a control device of the cooling section in each case receives an initial quantity of energy, which have the Ab ⁇ sections before passing through the cooling section, - wherein the control means further comprises a target energy ent ⁇ against takes
  • control device determines based on the initial quantity of energy and the target energy a first desired coolant ⁇ running, with which the respective portion of the rolling stock is to be loaded in the first cooling phase,
  • control means controls the front cooling means according to the first target coolant flow path, while the respective section of the rolling stock passes through the front cooling means.
  • the present invention further relates to a Computerpro ⁇ program comprising machine code that is processable by a controller for a cooling section, wherein the execution of the machine code effected by the control means that the control means operates the cooling section according ei ⁇ nem such a method of operation.
  • the present invention further relates to a control device for a cooling section, wherein the control device is programmed with such a computer program.
  • the present invention further relates to a cooling section for cooling a rolling stock,
  • said cooling section having front and rear cooling devices, by means of which a respective in-an effective range of the respective cooling device portion of the rolling material with a respective coolant quantity beaufschlag ⁇ bar,
  • cooling section has a transport device, from which the rolling stock can be transported through the cooling section, so that the sections of the rolling stock pass through the effective areas of the cooling devices in succession,
  • cooling section has such a control device on ⁇ which operates the cooling section according to such Be ⁇ operating method.
  • Such an operating method is for example from the
  • WO 2005/099 923 AI known operating method is carried out in the third cooling phase quenching of the rolling stock to a desired temperature or below.
  • a hot strip mill or plate mill steel is provided ⁇ forth.
  • the material properties of the rolling stock are adjusted by the there taking place cooling of the rolling stock.
  • the time course of the cooling process the material properties achieved are fixed.
  • the temporal cooling course is often prescribed as a time stamp ⁇ raturverlauf.
  • 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. It is also possible a two-stage
  • the operating method known from DE 10 2008 011 303 B4 works quite well even for steels with a high carbon content.
  • a disadvantage of this method that the phase transformation can be controlled as such only suboptimal.
  • the cooling is often not the ⁇ art determined that the phase conversion requires the shortest possible time. This is disadvantageous especially for relatively short cooling distances. If cooling provides a relatively high contribution to the overall cooling through the rolling surrounding air and by contact with the transport ⁇ roll of the cooling section, it is still difficult to keep the material properties constant.
  • the object of the present invention is to provide possibilities by means of which an improved operation of the cooling section is possible.
  • the object is achieved by an operating method for a cooling section with the features of claim 1.
  • An operating method of the type called ge ⁇ is configured by
  • control device determined based on an expected for each section in the second cooling phase enthalpy and the desired enthalpy a second desired coolant flow, with which the respective section of the rolling stock is to be acted upon in the third cooling phase, and
  • control means controls the rear cooling means according to the second target coolant flow path, while the respective section of the rolling stock passes through the rear cooling means.
  • the initial energy size and the target energy are temperatures. This procedure is the special ⁇ possible if a possible phase transition has not yet begun at the end of the first cooling phase. In any case, it is possible that the initial energy size and energy energy are enthalpies. In this case, however, the target energy is - although it is an enthalpy han ⁇ delt - one different from the Sollenthalpie size.
  • 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.
  • There- by the length of the portion of the cooling section is mini ⁇ mized, which is required to achieve the target energy.
  • the Steuereinrich- processing determines the second target refrigerant course such that the respective portion of the rolling stock up to the exit from the cooling section with the maximum possible amount of coolant be ⁇ is alsschlagt, so that the third cooling phase, as late as possible starts. This leaves the largest possible time span for carrying out the phase transformation.
  • the rolling stock is transported by means of transport rollers through thedestre ⁇ bridge.
  • the control means based on the target power or a Istenergy determined based on the target power and an actual first coolant course, and a chemical composition of the rolled stock a desired roller cooling curve for in a corresponding with the second cooling phase region determines the cooling section arranged transport rollers and cools these transport rollers according to the determined target roll cooling curve.
  • the desired roll cooling history may be for a particular one of the transport rollers or a particular group of transport rollers as a simple binary (on-off) function of the time or location of the transport
  • 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.
  • 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 there is no rolling stock in the corresponding area of the cooling path.
  • this Küh ⁇ ment be realized in that the transport rollers are acted upon by those cooling means 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 controller determines the expected in the two ⁇ th cooling phase for the respective section En ⁇ enthalpy based on the initial energy size of the respective portion of the rolling stock and the actuation of the respective portion of the rolling material with an actual first coolant course.
  • This provides a particularly reliable value for the expected enthalpy.
  • control device for a cooling section with the features of claim 10.
  • control device is programmed with a computer program according to the invention.
  • a cooling section for cooling a rolling stock with the features of claim 11.
  • He ⁇ invention has, according to the cooling section has a control device according to the invention, which operates the cooling line according to one he ⁇ inventive operating method.
  • 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 rolling mill tigides - downstream, in which the rolling stock 1 was warmed warge ⁇ .
  • the mill on several roll ⁇ scaffolding.
  • 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.
  • Tem ⁇ pera tower space 4 is often arranged to 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. By means of the transport rollers 5, the rolling stock 1 is transported through the cooling section 2. As a rule, 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 also has a multiplicity of front cooling devices 6, middle cooling devices 7 and rear cooling devices 8.
  • the cooling means 6 to 8 act in a respective active area on the rolling stock 1.
  • the rolling stock 1 is (ge ⁇ more precisely, which exploiting Dende at this time, in the effective range of the respective cooling device 6 to 8 portion of the rolling guts 1 ) is acted upon by a respective amount of coolant of a liquid, mostly water-based coolant 9.
  • 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 an exclusively machine-readable form, in particular in electronic form).
  • the data carrier 12 can be configured as desired.
  • the illustration in FIG 1, in which the disk 12 is shown as a USB memory stick, is only by way of example ⁇ .
  • the computer program 11 comprises machine code 13, which can be processed by the control device 10.
  • the processing of the machine code 13 by the control device 10 causes the control device 10 operates the cooling section 2 in accordance with a loading ⁇ operating method, which will be explained in more detail below in connection with FIG 2.
  • the controller 9 receives first counter in a step Sl, an information about the chemical composition C ⁇ reduction of the rolling stock. 1
  • the rolling stock 1 within the control device 9 is subdivided into a plurality of sections 14 in a step S2 (see FIG. 3).
  • the sections 14 are only present virtually 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.
  • the controller 10 takes a respective section 14, an initial quantity of energy EA against ⁇ ent.
  • 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 tax direction 10 are given a temperature. 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, directly the enthalpy can be determined as anfängli ⁇ che energy EA size without mare- res based on the temperature. 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 with a jewei ⁇ term thermal energy corresponds to the initial energy quantity EA with a jewei ⁇ term thermal energy, which has the respective section 14 before passing through the cooling section 2.
  • EA size for example, a detected at the input-side temperature measuring station 4 temperature T of the corresponding portion 14.
  • EA is optionally additionally taken into account to ⁇ for temperature T and the phase state of the corresponding section 14 in the initial energy quantity.
  • the control device 10 also receives a target energy E1 * and a target enthalpy E2 * for the corresponding section 14.
  • the desired energy El * is of the same type as the initial energy quantity EA.
  • the target energy El * is also a temperature.
  • the target energy El * is also an enthalpy.
  • the target energy El * is in any case a variable different from the target enthalpy E2 *.
  • the target ⁇ enthalpy E2 * is always an enthalpy in the result.
  • the desired enthalpy E2 * alternatively directly by specifying an enthalpy or indirectly by specifying a
  • the target energy El * indicates which Istenergy the El ent ⁇ speaking portion 14 of the rolling material 1 on the end of a first cooling phase I (see FIG 4) is intended to have.
  • the desired enthalpy E2 * indicates which actual enthalpy E2 the corresponding section 14 of the rolling stock 1 should have at the end of a third cooling phase III (see FIG. 4).
  • the first and the third cooling phase I, III are separated according to FIG 4 by a second Abkühl ⁇ 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 path Kl *.
  • the first Sollkühlsch- course Kl * indicates which amount of coolant the jeweili ⁇ ge section 14 of the rolling stock 1 in the first cooling phase I to be acted upon.
  • the control device 10 determines the first desired coolant course K1 * based on the initial energy quantity EA and the target energy E1 *.
  • the determination of ER follows such that a Istenergy El from the corresponding ⁇ section 14 of the rolling material 1 corresponds at the end of the first cooling phase I as well as possible with the target energy El *.
  • the determination of the first desired coolant path Kl * by the control device 10 can take place as required.
  • the controller determines the first target refrigerant course Kl * such that the respective portion 14 of the rolling material 1 from the occurrence is loaded in the cooling section 2 with the ma ⁇ ximal possible amount of coolant until the total required amount of refrigerant of the first Abkühlpha ⁇ se I to the corresponding section 14 is applied. Since ⁇ is achieved by that the first cooling phase I ends as soon as possible.
  • the corresponding procedure is indicated in FIG. 4 by an arrow A which is intended to indicate the displacement of the end of the first cooling phase I to the earliest possible point in time.
  • the control device 10 controls the front cooling devices 6 in accordance with the determined first desired coolant path K1 *. The unit is controlled, currency ⁇ end of the corresponding section 14 of the rolling stock 1, the vorde- ren cooling means 6 passes.
  • control device 10 preferably also detects an actual activation state of the corresponding front cooling devices 6 and determines therefrom an actual first coolant path K1.
  • the difference between the first target coolant path K1 * and the actual first coolant path K1 consists in that the first target cooling ⁇ medium extending Kl * a desired control of the front cooling devices 6 corresponding to the actual first coolant ⁇ extending Kl, however, corresponds to the time course of the application of an actual amount of refrigerant to the corresponding section 14 of the rolling material 1 through the front cooling devices 6 ,
  • 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 on the basis of the initial energy quantity EA and the first setpoint coolant gradient K1 *.
  • ⁇ preferably determines the control means 10, however, the expected enthalpy EZ, as shown in FIG 2 on the basis of the initial quantity of energy EA of the respective section 14 of the rolling material 1 and the loading of the respective section 14 of the rolling material 1 with the actual ers ⁇ th coolant course Kl .
  • the control device 10 determines a second desired coolant flow path K2 *.
  • the second desired coolant ⁇ course K2 * indicates which amount of coolant the respec ⁇ ge section 14 of the rolling stock 1 is to be acted upon in the third cooling phase III.
  • the controller 10 determines the second target refrigerant course K2 * on the basis of job for each ⁇ portion 14 in the second cooling phase II expect ⁇ th enthalpy EZ and Sollenthalpie 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 control device 10 determines the second set coolant course K2 * such that the respective section 14 of the rolling stock 1 until it leaves the cooling section 2
  • 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 carried out as shown in FIG. 2 for each section 14 of the rolling stock 1.
  • a (further) temperature measuring station is as shown in FIG 1 downstream of the cooling section 2 arranged 15 on which also a temperature T of the roll 1 is detected ⁇ guts.
  • the temperature measuring Platz 15 is nachfol ⁇ quietly referred to distinguish it from the input-side temperature measuring station 4 as the output-side temperature measuring 15th.
  • 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 point 16 can also be arranged in the region of the cooling section 2 corresponding to the second cooling phase II, referred to below as a mean temperature measuring point 16 for distinguishing between the input-side and output-side 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 El * is preferably determined so that a phase transformation of the corresponding section 14 of the rolling material 1 has not started or has just begun, and further includes a conversion rate of Me ⁇ talls at the corresponding temperature T of the corresponding section 14 of the rolling material 1 is maximum.
  • the Tempe ⁇ temperature T should 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. For this purpose, it is advantageous to adjust the heat output as possible so that the heat output as a result corresponds as possible with the heat of transformation generated by the Phasenum ⁇ conversion.
  • 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 Trans ⁇ portrollen 5 - flowed through by 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 nominal cooling curve for a region of the cooling section 2 corresponding to the second cooling phase II. ment of arranged in this area transport rollers 5 at.
  • the determination of the step Sil is carried out on the basis of the Sollener ⁇ gie El * or the Istenergy El.
  • 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 in this area of the cooling section 2 is maintained.
  • 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 by way of example - shown in FIG.
  • 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 relates to fol ⁇ constricting facts:
  • Portions 14 of a rolling material 1 is first cooled during the pres ⁇ fens a cooling section 2 in a first cooling phase I by means of front cooling means 6, then in egg ner subsequent thereto second cooling phase II is not cooled and finally cooled in a subsequent third cooling phase III by means of rear cooling means 8 of the cooling section 2 again.
  • 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. She continues to be a target energy El * and ei ⁇ ne Sollenthalpie E2 * contrary. Based on the initial energy quantity EA and the setpoint energy El *, the control device 10 determines a first setpoint coolant flow rate Kl *.
  • the controller 10 determines a second set coolant path K2. It controls the rear cooling means 8 * corresponding to the second target refrigerant course K2 during the jewei ⁇ celled section 14 of the rolling material 1 passes through the rear cooling devices.
  • the present invention has many advantages. Insbeson ⁇ particular to the material properties are set to ⁇ reliably even in steels with a high carbon content. Furthermore, 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 can be one sailed ⁇ hen adjusted very evenly. As a result, the rolling stock 1 seen over its length has a relatively low
  • Cooling section 2 is given a good planarity. In the case of a strip as rolling stock 1 tape running problems and reel ⁇ leme be avoided. Finally, the Umwandlungsgeschwindig ⁇ ness can be maximized.

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Abstract

Kühlstrecke mit zweifacher Kühlung auf eine jeweilige Sollgröße Abschnitte eines Walzguts (1) werden während des Durchlaufens einer Kühlstrecke (2) zunächst in einer ersten Abkühlphase mittels vorderer Kühleinrichtungen (6) gekühlt, sodann in einer daran anschließenden zweiten Abkühlphase nicht gekühlt und schließlich in einer daran anschließenden dritten Abkühlphase mittels hinterer Kühleinrichtungen (8) der Kühlstrecke (2) erneut gekühlt. Eine Steuereinrichtung (10) der Kühlstrecke nimmt jeweils eine anfängliche Energiegröße (EA) entgegen, welche die Abschnitte 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 erwarteten Enthalpie 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

Beschreibung
Kühlstrecke mit zweifacher Kühlung auf eine jeweilige Soll¬ größe
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 Ab¬ schnitte vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke aufweisen, - wobei die Steuereinrichtung weiterhin eine Sollenergie ent¬ gegennimmt,
- wobei die Steuereinrichtung anhand der anfänglichen Energiegröße und der Sollenergie einen ersten Sollkühlmittel¬ verlauf 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 Computerpro¬ gramm, 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 ei¬ nem 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 beaufschlag¬ bar 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 auf¬ weist, welche die Kühlstrecke gemäß einem derartigen Be¬ triebsverfahren 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 AI (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 AI bekannten Betriebsverfahren erfolgt in der dritten Abkühlphase ein Abschrecken des Walzguts auf eine Solltemperatur oder darunter.
In einer Warmbandstraße oder Grobblechstraße wird Stahl her¬ gestellt. In der Kühlstrecke der Warmbandstraße bzw. Grob¬ blechstraße 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 Tempe¬ raturverlauf 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 weite¬ ren Temperatur an einem Messort innerhalb der Kühlstrecke. Aufgrund von auftretenden Phasenumwandlungen ist die Vorgabe einer Temperatur jedoch oftmals von Nachteil bzw. problema- tisch. Denn aufgrund der bei der Phasenumwandlungen auftretenden Umwandlungswärme ist die Vorgabe einer auf der Tempe¬ ratur basierenden Kühlung in vielen Fällen nicht mehr eindeutig, das heißt, es gibt mehr als eine Lösung für die Wasser¬ menge, 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 der¬ art ermittelbar, dass die Phasenumwandlung möglichst kurze Zeit benötigt. Dies ist insbesondere bei relativ kurzen Kühl- strecken von Nachteil. Falls die Kühlung durch die das Walzgut umgebende Luft und durch den Kontakt mit den Transport¬ rollen der Kühlstrecke einen relativ hohen Beitrag zur Gesamtkühlung liefert, ist es weiterhin schwierig, die Materialeigenschaften konstant zu halten. Für relativ lange Kühl- strecken 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 Re- gelung nicht mehr eindeutig bleibt, falls die Phasenumwand¬ lung 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. Vorteilhaf¬ te Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8. Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs ge¬ nannten 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 ins¬ besondere 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 han¬ delt - 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. Da- durch wird die Länge des Teilabschnitts der Kühlstrecke mini¬ miert, der zum Erreichen der Sollenergie erforderlich ist.
In analoger Weise ist es von Vorteil, dass die Steuereinrich- tung den zweiten Sollkühlmittelverlauf derart ermittelt, dass der jeweilige Abschnitt des Walzguts bis zum Austreten aus der Kühlstrecke mit der maximal möglichen Kühlmittelmenge be¬ aufschlagt wird, so dass die dritte Abkühlphase so spät wie möglich beginnt. Dadurch verbleibt eine möglichst große Zeit- spanne zum Durchführen der Phasenumwandlung.
Das Walzgut wird mittels Transportrollen durch die Kühlstre¬ cke transportiert. In einer besonders bevorzugten Ausgestal¬ tung 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 einfa- che binäre (ein-aus) Funktion der Zeit oder des Ortes des
Walzgutes bestimmt sein. Es sind jedoch auch feinere Unter¬ teilungen 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 aufge- spritzt 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 Kühl- strecke kein Walzgut befindet. Gegebenenfalls kann diese Küh¬ lung 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 zwei¬ ten Abkühlphase für den jeweiligen Abschnitt erwartete En¬ thalpie 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. Er¬ findungsgemäß weist die Kühlstrecke eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung auf, welche die Kühlstrecke gemäß einem er¬ findungsgemäßen 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 Fer- tigstraße - nachgeordnet, in welcher das Walzgut 1 warmge¬ walzt wurde. Üblicherweise weist die Walzstraße mehrere Walz¬ gerüste 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 Tem¬ peraturmessplatz 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 hinte- ren 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 (ge¬ nauer: der sich zu diesem Zeitpunkt im Wirkbereich der jeweiligen Kühleinrichtung 6 bis 8 befindende Abschnitt des Walz- guts 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 Steuereinrich- tung 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) gespei- chert 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 beispiel¬ haft . 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 Be¬ triebsverfahren betreibt, das nachstehend in Verbindung mit FIG 2 näher erläutert wird.
Gemäß FIG 2 nimmt die Steuereinrichtung 9 zunächst in einem Schritt Sl eine Information C über die chemische Zusammen¬ setzung des Walzguts 1 entgegen.
Als nächstes wird das Walzgut 1 innerhalb der Steuereinrich¬ tung 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 vor- handen. 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 ent¬ gegen .
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 Steuerein- richtung 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 weite- res anhand der Temperatur direkt die Enthalpie als anfängli¬ che 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 jewei¬ ligen 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 anfängli¬ chen Energiegröße EA jedoch um eine Enthalpie. In diesem Fall wird bei der anfänglichen Energiegröße EA gegebenenfalls zu¬ sätzlich 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 El* und eine Sollenthalpie E2* entgegen. Die Sollenergie El* ist vom gleichen Typ wie die anfängliche Energiegröße EA. Wenn die anfängliche Energiegröße EA eine Temperatur ist, ist auch die Sollenergie El* eine Temperatur. Wenn die anfängliche Ener- giegröße EA eine Enthalpie ist, ist auch die Sollenergie El* eine Enthalpie. Die Sollenergie El* ist jedoch in jedem Fall eine von der Sollenthalpie E2* verschiedene Größe. Die Soll¬ enthalpie 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 spezifizie¬ ren . Die Sollenergie El* gibt an, welche Istenergie El der ent¬ sprechende 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 Ab- schnitt 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 Abkühl¬ phase 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 Kl*. Der erste Sollkühlmittel- verlauf Kl* gibt an, mit welcher Kühlmittelmenge der jeweili¬ ge Abschnitt 14 des Walzguts 1 in der ersten Abkühlphase I beaufschlagt werden soll. Die Steuereinrichtung 10 ermittelt den ersten Sollkühlmittelverlauf Kl* anhand der anfänglichen Energiegröße EA und der Sollenergie El*. Die Ermittlung er- folgt derart, dass eine Istenergie El des entsprechenden Ab¬ schnitts 14 des Walzguts 1 am Ende der ersten Abkühlphase I möglichst gut mit der Sollenergie El* korrespondiert.
Die Ermittlung des ersten Sollkühlmittelverlaufs Kl* durch die Steuereinrichtung 10 kann nach Bedarf erfolgen. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung 10 den ersten Sollkühlmittelverlauf Kl* derart, dass der jeweilige Abschnitt 14 des Walzguts 1 ab dem Eintreten in die Kühlstrecke 2 mit der ma¬ ximal möglichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird, bis die insgesamt erforderliche Kühlmittelmenge der ersten Abkühlpha¬ se I auf den entsprechenden Abschnitt 14 aufgebracht ist. Da¬ durch 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 Kl* an. Die Ansteuerung erfolgt, wäh¬ rend der entsprechende Abschnitt 14 des Walzguts 1 die vorde- ren 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 Kl. Der Unterschied zwischen dem ersten Sollkühlmittelverlauf Kl* und dem tatsächlichen ersten Kühlmittelverlauf Kl besteht darin, dass der erste Sollkühl¬ mittelverlauf Kl* einer Sollansteuerung der vorderen Kühlein- richtungen 6 entspricht, der tatsächliche erste Kühlmittel¬ verlauf Kl 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 En- thalpie 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 Kl* ermittelt. Vor¬ zugsweise 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 jewei- ligen Abschnitts 14 des Walzguts 1 mit dem tatsächlichen ers¬ ten Kühlmittelverlauf Kl . In einem Schritt S7 ermittelt die Steuereinrichtung 10 einen zweiten Sollkühlmittelverlauf K2*. Der zweite Sollkühlmittel¬ verlauf K2* gibt an, mit welcher Kühlmittelmenge der jeweili¬ ge 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 je¬ weiligen Abschnitt 14 in der zweiten Abkühlphase II erwarte¬ ten 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. Vorzugs- weise 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 erfor- derliche 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 An- fangs 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 zwei- ten 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 korrespondieren¬ den mittleren Kühleinrichtungen 7 werden von der Steuereinrichtung 10 also nicht angesteuert. In der zweiten Abkühlpha¬ se 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 Walz¬ guts 1 erfasst wird. Der Temperaturmessplatz 15 wird nachfol¬ gend zur Unterscheidung vom eingangsseitigen Temperaturmess- platz 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 Temperaturmess¬ platz 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 El* 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 Me¬ talls bei der korrespondierenden Temperatur T des entspre- chenden Abschnitts 14 des Walzguts 1 maximal ist. Die Tempe¬ ratur 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 Phasenum¬ wandlung 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 Trans¬ portrollen 5 - von einem flüssigen Kühlmedium durchflössen. Alternativ kann das Kühlmedium durch Spritzdüsen oder der- gleichen 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 Außen- kühlung, kann die Vorgehensweise von FIG 2 entsprechend FIG 5 modifiziert werden.
Auch bei der Vorgehensweise gemäß FIG 5 sind die Schritte Sl bis S8 vorhanden. Zusätzlich sind jedoch Schritte Sil und S12 vorhanden. Im Schritt Sil 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 Sollküh- lung der in diesem Bereich angeordneten Transportrollen 5 an. Die Ermittlung des Schrittes Sil erfolgt anhand der Sollener¬ gie El* oder der Istenergie El. 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 Sil ist es mög- lieh, 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 bei- spielhaft - in FIG 6 dargestellt.
In einer vereinfachten Vorgehensweise ist es alternativ möglich, gemäß FIG 7 die Ermittlung des Schrittes Sil entfallen zu lassen und statt des Schrittes S12 einen Schritt S13 aus- zuführen. 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 fol¬ genden Sachverhalt:
Abschnitte 14 eines Walzguts 1 werden während des Durchlau¬ fens einer Kühlstrecke 2 zunächst in einer ersten Abkühlphase I mittels vorderer Kühleinrichtungen 6 gekühlt, sodann in ei- ner 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 Kühlstre- cke nimmt jeweils eine anfängliche Energiegröße EA entgegen, welche die Abschnitte 14 vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke 2 aufweisen. Sie nimmt weiterhin eine Sollenergie El* und ei¬ ne Sollenthalpie E2* entgegen. Die Steuereinrichtung 10 ermittelt anhand der anfänglichen Energiegröße EA und der Soll- energie El* einen ersten Sollkühlmittelverlauf Kl*. Sie steu¬ ert die vorderen Kühleinrichtungen 6 entsprechend dem ersten Sollkühlmittelverlauf Kl* 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 jewei¬ lige Abschnitt 14 des Walzguts 1 die hinteren Kühleinrichtun- gen 8 passiert.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson¬ dere können auch bei Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt zu¬ verlässig die Materialeigenschaften eingestellt werden. Wei- terhin ist die vorliegende Erfindung auch dann anwendbar, wenn die Kühlstrecke 2 relativ kurz ist. Auch können die Materialeigenschaften über die Gesamtlänge des Walzguts 1 gese¬ hen 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 Haspelprob¬ leme vermieden. Schließlich kann die Umwandlungsgeschwindig¬ keit 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 einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke (2) zum Kühlen eines Walzguts (1) aus Metall, insbesondere Stahl,
- wobei Abschnitte (14) des Walzguts (1) während des Durch¬ laufens der Kühlstrecke (2) zunächst in einer ersten Ab¬ kühlphase (I) mittels vorderer Kühleinrichtungen (6) der Kühlstrecke (2) mit einem flüssigen Kühlmittel (9) gekühlt werden, sodann in einer an die erste Abkühlphase (I) an- schließenden zweiten Abkühlphase (II) nicht mit dem flüssi¬ gen Kühlmittel (9) gekühlt werden und schließlich in einer an die zweite Abkühlphase (II) anschließenden dritten Ab¬ kühlphase (III) mittels hinterer Kühleinrichtungen (8) der Kühlstrecke (2) erneut mit dem flüssigen Kühlmittel (9) ge- kühlt werden,
- wobei eine Steuereinrichtung (10) der Kühlstrecke (2) je¬ weils eine anfängliche Energiegröße (EA) entgegennimmt, welche die Abschnitte (14) vor dem Durchlaufen der Kühlstrecke (2) aufweisen,
- wobei die Steuereinrichtung (10) weiterhin eine Sollenergie (El*) entgegennimmt,
- wobei die Steuereinrichtung (10) anhand der anfänglichen Energiegröße (EA) und der Sollenergie (El*) einen ersten Sollkühlmittelverlauf (Kl*) ermittelt, mit dem der jeweili- ge Abschnitt (14) des Walzguts (1) in der ersten Abkühlpha¬ se (I) beaufschlagt werden soll,
- wobei die Steuereinrichtung (10) die vorderen Kühleinrichtungen (6) entsprechend dem ersten Sollkühlmittelverlauf (Kl*) ansteuert, während der jeweilige Abschnitt (14) des Walzguts (1) die vorderen Kühleinrichtungen (6) passiert,
- wobei die Steuereinrichtung (10) weiterhin eine Sollenthal¬ pie (E2*) entgegennimmt,
- wobei die Steuereinrichtung (10) anhand einer für den jeweiligen Abschnitt (14) in der zweiten Abkühlphase (II) er- warteten 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,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die anfängliche Energiegröße (EA) und die Sollenergie (El*) Enthalpien sind.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Steuereinrichtung (10) den ersten Sollkühlmittelverlauf (Kl*) 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,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
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 mög¬ lich beginnt.
5. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Walzgut (1) mittels Transportrollen (5) durch die Kühlstrecke (2) transportiert wird und dass die Steuerein¬ richtung (10) anhand der Sollenergie (El*) oder einer anhand der Sollenergie (El*) und eines tatsächlichen ersten Kühlmit¬ telverlaufs (Kl) ermittelten Istenergie (El) und einer chemi- sehen 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
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,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
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 tat- sächlichen ersten Kühlmittelverlauf (Kl) 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
Steuereinrichtung mit einem Computerprogramm (11) nach spruch 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 Wirkbe¬ reich der jeweiligen Kühleinrichtung (6, 8) befindlicher Abschnitt (14) des Walzguts (1) mit einer jeweiligen Kühl¬ mittelmenge beaufschlagbar ist,
- wobei die Kühlstrecke eine Transporteinrichtung (5) auf¬ weist, von der das Walzgut (1) durch die Kühlstrecke transportierbar ist, so dass die Abschnitte (14) des Walz- guts (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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