WO2024132315A1 - Verbesserter betrieb eines induktionsofens - Google Patents

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WO2024132315A1
WO2024132315A1 PCT/EP2023/082206 EP2023082206W WO2024132315A1 WO 2024132315 A1 WO2024132315 A1 WO 2024132315A1 EP 2023082206 W EP2023082206 W EP 2023082206W WO 2024132315 A1 WO2024132315 A1 WO 2024132315A1
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induction
modules
induction modules
module
rolling stock
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PCT/EP2023/082206
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Kerstin Baumgartner
Markus Mohr
Gero Schwarz
Andrej Umbrasko
Michael Zahedi
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Abp Induction Systems Gmbh
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F27D99/0006—Electric heating elements or system
    • F27D2099/0015—Induction heating

Definitions

  • the present invention is based on a heating method for a flat rolled metal product in an induction furnace,
  • the rolling stock passes through the induction furnace in a longitudinal direction and extends in a transverse direction transverse to the longitudinal direction from a first to a second rolling stock edge
  • the induction furnace comprises a plurality of module pairs
  • module pairs follow one another sequentially in the longitudinal direction and each have a first and a second induction module
  • the induction modules are each supplied with electrical energy via their own energy supply device which is proprietary to the respective induction module,
  • the present invention is further based on a control program for a control device of an induction furnace in which a flat rolled metal product is to be heated,
  • the rolling stock passes through the induction furnace in a longitudinal direction and extends in a transverse direction transverse to the longitudinal direction from a first to a second rolling stock edge
  • the induction furnace comprises a plurality of module pairs
  • module pairs follow one another sequentially in the longitudinal direction and each have a first and a second induction module
  • the induction modules are positioned at a respective initial position in the transverse direction, - wherein the initial positions are determined such that the first induction modules are arranged offset towards the first rolling stock edge and the second induction modules are arranged offset towards the second rolling stock edge,
  • the induction modules are each supplied with electrical energy via their own energy supply device which is proprietary to the respective induction module,
  • control program comprises machine code which can be processed by the control device, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device to monitor whether electrical actual values with which the induction modules are operated correspond to their respective target values.
  • the present invention further relates to a control device of an induction furnace in which a flat rolled metal product is to be heated, wherein the control device is programmed with such a control program, so that the control device operates the induction furnace according to such a heating method.
  • the present invention further relates to an induction furnace for heating a flat rolled metal stock which passes through the induction furnace in a longitudinal direction and extends in a transverse direction running transversely to the longitudinal direction from a first to a second rolled stock edge,
  • the induction furnace comprises a plurality of module pairs
  • module pairs follow one another sequentially in the longitudinal direction and each have a first and a second induction module
  • the induction modules are each supplied with electrical energy via their own energy supply device which is proprietary to the respective induction module,
  • the induction furnace comprises such a control device which controls the induction furnace according to such a heating method.
  • WO 2011/009 819 A1 discloses a heating method for a flat rolled metal product in an induction furnace, in which the rolled product passes through the induction furnace in a longitudinal direction and extends in a transverse direction running transversely to the longitudinal direction from a first to a second rolled product edge.
  • the induction furnace has a plurality of module pairs which follow one another sequentially in the longitudinal direction and each have a first and a second induction module.
  • the induction modules are positioned at a respective starting position in the transverse direction.
  • the starting positions are determined in such a way that the first induction modules are arranged offset towards the first rolled product edge and the second induction modules are arranged offset towards the second rolled product edge. This is intended to influence the temperature profile of the rolled product in the transverse direction.
  • the rolled product Before hot rolling a flat rolled metal product, especially steel, the rolled product must be heated to the temperature required for hot rolling. Furthermore, temperature differences that occur within the flat rolled product must be equalized as far as possible. Heating such flat rolled products and equalizing temperature differences take place in a furnace.
  • the associated furnaces can be designed in different ways. They are often induction furnaces through which the rolling stock passes in a longitudinal direction. This procedure is particularly common in a continuous system in which the rolling stock is fed into the rolling train directly from the casting heat.
  • the rolling stock can be divided into individual slabs or the like before rolling, or not divided at all, as required.
  • longitudinal field modules or transverse field modules can be used as induction modules.
  • heating is usually carried out using longitudinal field modules.
  • Longitudinal field modules are positioned in the middle of the rolled stock. Their positioning is not changed afterwards.
  • heating is usually carried out using transverse field modules.
  • Cross-field modules are usually positioned off-center to the rolling stock.
  • a single cross-field module therefore generally causes asymmetrical heating of the rolling stock in the cross direction of the rolling stock.
  • one of the two rolling stock edges is heated more than the other rolling stock edge.
  • the cross-field modules are therefore combined into module pairs, with one of the two modules heating one or the other rolling stock edge more strongly.
  • the combination of the two transverse field modules of the respective module pair causes - at least essentially - symmetrical heating of the rolled material.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which the effects of the - complete or partial - failure of a single induction module or even several induction modules are kept as low as possible.
  • a heating method of the type mentioned at the outset is designed in such a way that, in the event that only one actual variable with which one of the first induction modules is operated has a reduced value compared to its corresponding target variable, while maintaining the operation of all second induction modules, both the target variables for the first induction modules which are arranged upstream of the first induction module whose actual variable has a reduced value compared to its corresponding target variable and the target variables for the first induction modules which are arranged downstream of the first induction module whose actual variable has a reduced value compared to its corresponding target variable are increased, so that a reduced heating of the rolling stock caused by the reduced actual variable is compensated as far as possible.
  • the target values for the second induction modules can often be kept unchanged. But even if the target values of the second induction modules are varied, the second induction modules continue to operate.
  • the second setpoint values of several of the second induction modules are usually reduced.
  • uniform or at least symmetrical heating of the rolling stock in the width direction of the rolling stock can be ensured, whereby the change in heating is distributed over the areas of influence of several second induction modules.
  • the second induction modules can also be moved from their respective starting positions. This can counteract asymmetries in the temperature profile of the rolled material.
  • the target variables for the first induction modules which are arranged upstream of the first induction module whose actual variable has a reduced value compared to their corresponding target variable the target variables for the first induction modules which are arranged downstream of the first induction module whose actual variable has a reduced value compared to their corresponding target variable
  • the target variables for the second induction modules which are arranged downstream of the second induction module whose actual variable has a reduced value compared to their corresponding target variable are increased, so that a reduced heating of the rolling stock caused by the reduced actual variables is so is compensated as much as possible.
  • first and second induction modules can also be moved from their respective starting positions. This can also counteract one-sided heating of one edge of the rolling stock compared to the other edge of the rolling stock.
  • Additional values by which the target values for the first and second induction modules are increased or reduced can be determined as required. In the simplest case, an even distribution to the remaining induction modules is carried out - separately for the first and second induction modules. Better results are achieved, however, if the additional values are determined depending on an initial temperature profile of the flat rolling stock before feeding to the induction furnace, operating parameters of the induction furnace (for example a transport speed at which the rolled stock is conveyed through the induction furnace or a throughput time that the rolled stock needs to pass through the induction furnace) and a desired final temperature profile of the flat rolled stock after it leaves the induction furnace. The same applies, if necessary, to position changes by which the induction modules are moved.
  • control program with the features of claim 7.
  • An advantageous embodiment of the control program is the subject of dependent claim 8.
  • the processing of the control program by the control device causes the control device, in addition to the measures already mentioned, in the event that only one actual variable with which one of the first induction modules is operated has a reduced value compared to its corresponding target variable, to increase both the target variables for the first induction modules which are arranged upstream of the first induction module whose actual variable has a reduced value compared to its corresponding target variable, and the target variables for the first induction modules which are arranged downstream of the first induction module whose actual variable has a reduced value compared to its corresponding target variable, while maintaining the operation of all second induction modules, so that a reduced heating of the rolling stock caused by the reduced actual variable is compensated as far as possible.
  • the processing of the machine code by the control device additionally causes the control device to also implement the additional measures of the advantageous embodiments of the heating method.
  • control device with the features of claim 9.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device operates the induction furnace according to a heating method according to the invention.
  • the control device of the induction furnace is designed as a control device according to the invention.
  • FIG 1 an induction furnace and a rolling stock from the side
  • FIG 2 the induction furnace and the rolling stock of FIG 1 from above
  • FIG 3 is a flow chart
  • FIG 4 another flow chart
  • FIG 5 another flow chart
  • FIG 6 another flow chart
  • FIG 7 shows another flow chart.
  • a flat rolled stock 2 is to be heated in an induction furnace 1.
  • the rolled stock 2 consists of metal, often steel.
  • the rolled stock 2 passes through the induction furnace 1 in a longitudinal direction x. According to FIG 2, it extends in a transverse direction y, which runs transversely to the longitudinal direction x, from a first rolled stock edge 3 to a second rolled stock edge 4.
  • the rolled stock 2 has an initial temperature profile T1.
  • the rolled stock 2 has a final temperature profile T2.
  • the temperature profiles T1, T2 are spatially resolved at least in the transverse direction y.
  • the temperature profiles T1, T2 can also vary in the longitudinal direction x.
  • Such an induction furnace 1 is often used in a rolling line. It is used to heat the rolling stock 2 before rolling and/or to even out the final temperature profile T2 in the transverse direction y.
  • the final temperature profile T2 should generally be symmetrical in the transverse direction y.
  • the temperature of the rolling stock 2 is already relatively high when it enters the induction furnace 1. This is particularly true when the induction furnace 1 is arranged between a continuous casting plant and a rolling mill or between a roughing mill and a finishing mill.
  • the induction furnace 1 has a plurality of module pairs 5.
  • the module pairs are each supplemented with a further number in FIGS. 1 and 2, i.e. referred to as module pair 51, 52, etc.
  • module pair 51, 52, etc. As long as a very specific module pair 5 is not important below, only the abbreviated reference number 5 is used below. As long as reference is made to a very specific module pair 51 to 55, the complete reference number 51, 52, etc. is used. Purely by way of example, it is also assumed below that five module pairs 5 are present. The present invention is explained below in connection with this number of module pairs 5. However, the number of module pairs 5 could also be greater, for example six, seven or eight. The number of Module pairs 5 can also be smaller, for example three or four. However, there are a minimum of two module pairs 5.
  • the module pairs 5 follow one another sequentially in the longitudinal direction x. They each have a first and a second induction module 6, 7.
  • the induction modules 6, 7 each have their own proprietary energy supply device 8.
  • the respective energy supply device 8 is only shown for the front two induction modules 6, 7. It can, for example, be designed as a converter that is fed via a DC voltage circuit.
  • the respective induction module 6, 7 is supplied with electrical energy via the respective energy supply device 8.
  • the induction modules 6, 7 are supplemented below with a further number if required for individualization, i.e. as induction module 61, 62, etc. Unless a very specific induction module 6, 7 is important below, only the shortened reference number 6 or 7 is used below.
  • the induction furnace 1 also has - see FIG 1 - a control device 9.
  • the control device 9 is programmed with a control program 10.
  • the control program 10 includes machine code 11.
  • the machine code 11 can be processed by the control device 9. Due to the programming of the control device 9 with the control program 10 or the processing of the machine code 11 by the control device 9, the control device 9 operates the induction furnace 1 according to a heating process for the rolling stock 2. This heating process is explained in more detail below - initially in connection with FIG 3, later also with reference to FIGS 4 and 5.
  • the control device 9 defines respective first starting positions p1* for the first induction modules 6 and respective second starting positions p2* for the second induction modules 7.
  • the first and second starting positions p1*, p2* are determined by the control device 9 depending on the width b of the rolling stock 2.
  • the first and second starting positions p1*, p2* are determined by the control device 9 in such a way that - assuming appropriate positioning of the induction modules 6, 7 - the first induction modules 6 are arranged offset towards the first rolling stock edge 3 and the second induction modules 7 are arranged offset towards the second rolling stock edge 4. This is particularly evident from FIG 2.
  • the first starting positions p1* are generally uniform for the first induction modules 6. In principle, however, they can also be determined individually.
  • the second initial positions p2* are usually uniform for the second induction modules 7. In principle, however, they can also be determined individually.
  • the control device 9 outputs the initial positions p1*, p2* (more precisely: the corresponding values) to corresponding positioning devices 12 (see FIG 2).
  • the positioning devices 12 are also only shown in FIG 2 for the two front induction modules 6, 7.
  • the positioning devices 12 can be designed, for example, as hydraulic cylinder units.
  • the control device 9 defines first electrical target values 11* for the first induction modules 6 and second electrical target values I2* for the second induction modules 6.
  • the first target values 11* are uniform for the first induction modules 6.
  • the second target values I2* are also generally uniform for the second induction modules 7.
  • the target values 11*, I2* can also be determined individually.
  • the target values 11*, I2* can increase or decrease linearly in the longitudinal direction x or can increase or decrease more or less than linearly.
  • the control device 9 outputs the determined target values 11*, I2* (more precisely: the corresponding values) to the corresponding energy supply devices 8 in a step S4. Based on this specification, the energy supply devices 8 apply the corresponding load to the induction modules 6, 7. The induction modules 6, 7 are therefore operated with actual values 11, I2 that correspond to the target values 11*, I2*.
  • the target values 11*, I2* and thus also the actual values 11, I2 can be determined as required. In particular, they can be voltages, currents or powers.
  • target values 11*, I2* and the actual values 11, I2 are supplemented with a further number below for individualization if required, for example as target value 112* or as actual value 111. Unless a very specific target value 11*, I2* or actual value 11, I2 is required below, only the abbreviated reference symbol 11*, I2* or 11, I2 is used below.
  • control device 9 receives the actual variables 11, I2 (more precisely: the corresponding values) - for example from the energy supply devices 8.
  • step S6 the control device 9 checks whether the first actual values 11 match the first target values 11*. If this is the case, the control device 9 goes to a step S7. In step S7, the control device 9 checks whether the second actual values I2 match the second target values I2*. If this is also the case, both the first and the second induction modules 6, 7 are working properly, so that no further measures need to be taken. Instead, it is possible to go back directly to step S5.
  • step S7 If the test in step S7 is negative, (at least) one of the second actual variables 12 is reduced (compared to the associated second target variable 12*). In this case, the first induction modules 6 are working properly, but not the second induction modules 7. Therefore, the control device 9 proceeds to a step S8 in which it carries out a corresponding error handling.
  • step S6 If the test in step S6 is negative, the control device 9 moves to a step S9. In this case, at least one of the first induction modules 6 is not working properly.
  • step S9 the control device 9 checks whether the second actual values I2 match the second target values I2*. If this is the case, the second induction modules 7 are working properly. In this case, the control device 9 moves to a step S10 in which it carries out appropriate error handling.
  • step S9 If the test in step S9 is also negative, both the first and the second induction modules 6, 7 are not working properly. In this case, the control device 9 goes to a step S11 in which it carries out appropriate error handling.
  • step S10 A possible implementation of step S10 is explained below in conjunction with FIG 4, i.e. the situation in which the second induction modules 7 are working properly, but not the first induction modules 6. Without restricting generality, it is assumed in the following explanations that the first induction module 61 of the first module pair 51 is not working properly, i.e. the actual size 111 is smaller than the associated target size 111*. If another of the first induction modules 6 were not working properly, analogous implementations would result. If several of the first induction modules 6 were not working properly, the properly working first induction modules 6 and the improperly working first induction modules 6 would form two mutually complementary groups. Analogous implementations would then also result.
  • the control device 9 can, for example, first calculate the difference ⁇ I1 between the target value 111* and the actual value 111 in a step S21. Then, in a step S22, the control device 9 can determine first additional values ⁇ I12* to ⁇ I15* for the remaining first induction modules 62 to 65 based on the difference ⁇ I1. In the simplest case, the control device 9 can, for example, attempt to distribute the difference ⁇ I1 evenly over the remaining (i.e. the properly functioning) first induction modules 62 to 65, but taking into account the corresponding maximum permissible electrical values I12max to I15max of the induction modules 62 to 65.
  • the division of the difference oil 1 into quarters results in this case from the fact that it was assumed that a total of five module pairs 5 are present, of which, according to the prerequisite, the first induction module 6 of one of the module pairs 5 has failed and consequently the difference oil 1 can only be divided between the first induction modules 6 of the other four module pairs 5.
  • the first target values 112* to 115* are then increased by the first additional values ⁇ I12* to ⁇ I15*.
  • the control device 9 determines the remaining difference oil 1.
  • steps S22 to S24 can be carried out several times. In this case, however, the distribution of the remaining difference oil 1 varies from iteration to iteration, namely from a quarter to a third to half and finally to the complete difference oil 1 .
  • a step S25 the control device 9 checks whether the remaining difference oil 1 has the value 0, i.e. whether the difference oil 1 originally determined in step S21 could be completely distributed among the remaining first induction modules 62 to 65. If this is the case, the procedure of FIG 4 can be terminated. If this is not the case, the control device 9 can proceed to a step S26 and then to a step S27. Alternatively, steps S25 to S27 can also be omitted or measures other than those explained below can be taken in steps S26 and S27.
  • step S26 the control device 9 determines second additional values ⁇ I21* to ⁇ I25* for the second induction modules 71 to 75. This determination is made based on the remaining difference ⁇ I1, i.e. the difference oil 1 determined during the (possibly last) execution of step S24. In the simplest case, the control device 9 can, for example, distribute the remaining difference oil 1 evenly between the second induction modules 71 to 75.
  • step S27 the second target values 121* to I25* are then reduced by the second additional values ⁇ I21* to ⁇ I25*.
  • the priority is to try to compensate for this failure by a correspondingly increased application of the remaining first induction modules 62 to 65 to the rolling stock 2.
  • the compensation is carried out as far as possible. This means that the first target values 112* to 115* are increased by the first additional values ⁇ I12* to ⁇ I15*, but no more than up to their maximum permissible values I12max to I15max.
  • an asymmetry in the heating of the rolling stock 2 can be tolerated, provided that this is acceptable or is associated with minor disadvantages than the reduction of the power introduced into the rolling stock 2.
  • step S8 arises automatically from the implementation of step S10. This is because step S8 and step S10 can be viewed as mirror images of each other. Therefore, only step S11 is explained in more detail below, i.e. the situation in which both the first and the second induction modules 6, 7 are not working properly.
  • step S11 A possible implementation of step S11 is explained below in conjunction with FIG 5, i.e. the situation in which both the first induction modules 6 and the second induction modules 7 are not working properly. Without restricting generality, it is assumed in the following explanations that the first induction module 61 of the first module pair 51 and the second induction module 75 of the fifth module pair 55 are not working properly, i.e. the actual size 111 is smaller than the associated target size 111* and the actual size I25 is smaller than the associated target size I25*. If other of the first and second induction modules 6, 7 were not working properly, analogous embodiments would result. Analogous embodiments would also result if several of the first induction modules 6 and/or several of the second induction modules 7 were not working properly. In this case, four groups may have to be formed, namely one group each for the properly functioning first induction modules 6, the improperly functioning first induction modules 6, the properly functioning second induction modules 7 and the improperly functioning second induction modules 7.
  • the control device 9 can, for example, first calculate the difference öl 1 between the target value 111* and the actual value 111 in a step S31 and then, in a step S32, determine the first additional values ⁇ I12* to ⁇ I15* for the remaining first induction modules 62 to 65 based on the difference öl 1. In a step S33, the first target values 112* to 115* are then increased by the first additional values ⁇ I12* to ⁇ I15*. increased. Furthermore, the control device 9 determines the remaining difference oil 1 in a step S34.
  • the control device 9 can then further calculate the difference ⁇ I2 between the target value I25* and the actual value I25 in a step S35 and, in a step S36, determine second additional values ⁇ I21* to ⁇ I24* for the remaining second induction modules 71 to 74 based on the difference ⁇ I2.
  • the second target values 121* to I24* are increased by the second additional values ⁇ I21* to ⁇ I24*.
  • the control device 9 determines the now remaining difference ⁇ I2 in a step S38.
  • the steps S31 to S34 correspond in content to the steps S21 to S24 of FIG 4.
  • the steps S35 to S38 also correspond in content to the steps S21 to S24 of FIG 4, but with the difference that they are not carried out with respect to the first induction modules 62 to 65, but with respect to the second induction modules 71 to 74. In both cases, however, reference can be made to the above explanations for FIG 4 for details.
  • step S39 the control device 9 checks whether the differences oil 1 and oil 2 determined in steps S34 and S38 have the same value. If this is the case, the control device 9 goes to a step S40. In step S40, no further measures often have to be taken. However, this may be necessary in individual cases. This may apply in particular if the differences oil 1 and oil 2 have the same value but are different from 0.
  • control device 9 can check in a step S41 whether the difference oil 1 is greater than the difference oil2. If this is the case, the control device 9 goes to a step S42. Otherwise, the control device 9 goes to a step S43.
  • FIGS. 6 and 7 show possible implementations of the steps S42 and S43.
  • step S42 the control device 9 according to FIG 6 can first determine the difference between the differences oil 1 and ⁇ I2 in a step S51 as the resulting difference oil 1. Furthermore, the control device 9 can again determine second additional values ⁇ I21* to ⁇ I24* for the second induction modules 71 to 74 in a step S52. In a step S53, the second target values 121* to I24* can be reduced or decreased by the second additional values ⁇ I21* to ⁇ I24*.
  • steps S52 and S53 essentially corresponds to steps S26 and S27 of FIG 4. For details, reference can therefore be made to the above explanations for FIG 4.
  • steps S26 and S27 are carried out for all second induction modules 71 to 75, while steps S51 and S52 are only carried out for the second induction modules 71 to 74 (i.e. without the second induction module 75) and the difference oil 1 still to be divided, i.e. the difference in step S51 determined difference oil 1 is not divided by 5, but only by 4, because only four second induction modules 7 are available.
  • control device 9 can determine the difference between the differences ⁇ I2 and oil 1 as the resulting difference ⁇ I2 in a step S61 to implement step S43. Furthermore, the control device 9 can again determine first additional values ⁇ I12* to ⁇ I15* for the first induction modules 62 to 65 in a step S62. In step S63, the first target values 112* to 115* can be reduced or decreased by the first additional values oil 12* to oil 15*.
  • the steps S61 to S63 correspond in content to the steps S51 to S53, but with the difference that they are not carried out with respect to the second induction modules 71 to 74, but with respect to the first induction modules 62 to 65.
  • the priority is to try to compensate for these two failures by a correspondingly increased application of the rolling stock 2 by the remaining first and second induction modules 62 to 65, 71 to 74, i.e. to operate the remaining first and second induction modules 62 to 65, 71 to 74 with 2.5 MW each. Compensation is carried out as far as possible.
  • first target values 112* to 115* and the second target values 121* to I24* are increased, but not more than up to their maximum permissible values I12max to I15max, I21max to I24max. If such compensation leads to asymmetrical results, the control of the first or second induction modules 62 to 65, 71 to 74 can be reduced. This is achieved in steps S53 and S63, which are carried out alternatively, by the corresponding reduction of the respective target values 112* to 115*, 121* to I24* by the respective additional values ⁇ I12* to ⁇ I15*, ⁇ I21* to ⁇ I24*.
  • an asymmetry in the heating of the rolling stock 2 can also be accepted in connection with the procedure according to FIG 5 (and based on this, FIGS 6 and 7), provided that this is acceptable or is associated with smaller disadvantages than the reduction in the power introduced into the rolling stock 2.
  • the procedure of FIGS. 3 to 7 ensures that measures are taken in every case to compensate as far as possible for a reduced heating of the rolling stock 2 caused by a reduced actual size 111, I25.
  • the same measure is not always rigidly applied. Rather than taking action, the respective situation is reacted to individually and in an adapted manner.
  • the behavior of the other induction modules 6, 7 is taken into account across all modules. This is in particular in contrast to the state of the art. In the state of the art, if a first induction module 6 of a certain module pair 5 fails, the second induction module 7 of this module pair 5 is always switched off as well. The reverse is also the case. Only the first and second induction modules 6, 7 of the remaining module pairs 5 continue to operate.
  • the induction module 71 would also be switched off if the induction module 61 failed. Furthermore, in the prior art, the induction module 65 would also be switched off if the induction module 75 failed. This means that the 20 MW with which the rolling stock 2 was previously supplied by a total of 10 induction modules 6, 7 according to the numerical example would have to be supplied by the remaining six induction modules 62 to 64, 72 to 74 in the prior art. Each remaining induction module 6, 7 would therefore have to supply the rolling stock 2 with around 3.3 MW.
  • the temperature profile T2 can be recorded on the outlet side of the induction furnace 1 and compared with a desired outlet-side temperature profile T2* (i.e. a target value for the final temperature profile T2) so that a control loop is formed.
  • a desired outlet-side temperature profile T2* i.e. a target value for the final temperature profile T2
  • control device 9 knows various other variables as shown in FIG 1 and the control device 9 determines the additional values ⁇ I12* to ⁇ I15*, ⁇ I21* to ⁇ I25* depending on these variables. The same applies if necessary to the determination of the position changes öp1, öp2.
  • the variables mentioned can include in particular the initial temperature profile T1, the desired final temperature profile T2* and operating parameters of the induction furnace 1.
  • the operating parameters of the induction furnace 1 can in particular be the thickness and the speed v of the rolling stock 2 and/or the time period t that a certain section of the rolling stock 2 requires to pass through the induction furnace 1.
  • the control device 9 can, for example, implement a model of the induction furnace 1 and the rolling stock 2. In the model, for example, radiation losses can be calculated and thus taken into account.
  • the present invention has many advantages.
  • reliable operation of the induction furnace 1 is ensured. This is especially true if several induction modules 6, 7 belonging to different module pairs 5 fail.
  • the operation of the induction furnace 1 is guaranteed for longer than if - as in the prior art - if one induction module 6, 7 of a certain module pair 5 fails, the other induction module 7, 6 of this module pair 5 is also switched off. The result is significantly greater flexibility and process stability.

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Abstract

In einem Induktionsofen (1) wird ein flaches Walzgut (2) aus Metall erwärmt. Das Walzgut (2) durchläuft den Induktionsofen (1) in einer Längsrichtung (x). Es erstreckt sich quer dazu von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante (3, 4). Der Induktionsofen (1) weist mehrere Modulpaare (5) auf, die in der Längsrichtung (x) gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul (6, 7) aufweisen. Die Induktionsmodule (6, 7) sind in der Querrichtung (y) gesehen an einer jeweiligen Änfangsposition (p1*, p2*) positioniert, so dass die ersten Induktionsmodule (6) auf die erste Walzgutkante (3) zu und die zweiten Induktionsmodule (7) auf die zweite Walzgutkante (4) zu versetzt angeordnet sind. Die Induktionsmodule (6, 7) werden jeweils über eine eigene, dem jeweiligen Induktionsmodul (6, 7) proprietär zugeordnete Energieversorgungseinrichtung (8) mit elektrischer Energie versorgt. Für jedes Induktionsmodul (6, 7) ist eine jeweilige elektrische Sollgröße (I1*, I2*) festgelegt. Es wird überwacht, ob Istgrößen (I1, I2), mit denen die Induktionsmodule (6, 7) betrieben werden, mit ihren jeweiligen Sollgrößen (I1*, I2*) übereinstimmen. In dem Fall, dass ausschließlich eine Istgröße (I11), mit der eines der ersten Induktionsmodule (61) betrieben wird, gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (I11*) einen reduzierten Wert aufweist, werden unter Beibehaltung des Betriebs aller zweiten Induktionsmodule (71 bis 75) die Sollgrößen (I12* bis I15*) für die verbleibenden ersten Induktionsmodule (62 bis 65) erhöht, so dass eine durch die reduzierte Istgröße (I11) bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts (2) so weit wie möglich kompensiert wird. Dies gilt sowohl für diejenigen ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (I11) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (I11*) einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, als auch für die ersten Induktionsmodule (62 bis 65), die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (I11) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (I11*) einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Verbesserter Betrieb eines Induktionsofens
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Erwärmungsverfahren für ein flaches Walzgut aus Metall in einem Induktionsofen,
- wobei das Walzgut den Induktionsofen in einer Längsrichtung durchläuft und sich in einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante erstreckt,
- wobei der Induktionsofen eine Mehrzahl von Modulpaaren aufweist,
- wobei die Modulpaare in der Längsrichtung gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul aufweisen,
- wobei die Induktionsmodule in der Querrichtung gesehen an einer jeweiligen Anfangsposition positioniert werden,
- wobei die Anfangspositionen derart bestimmt sind, dass die ersten Induktionsmodule auf die erste Walzgutkante zu und die zweiten Induktionsmodule auf die zweite Walzgutkante zu versetzt angeordnet sind,
- wobei die Induktionsmodule jeweils über eine eigene, dem jeweiligen Induktionsmodul proprietär zugeordnete Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden,
- wobei für die Induktionsmodule eine jeweilige elektrische Sollgröße festgelegt ist,
- wobei überwacht wird, ob elektrische Istgrößen, mit denen die Induktionsmodule betrieben werden, mit ihren jeweiligen Sollgrößen übereinstimmen,
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung eines Induktionsofens, in dem ein flaches Walzgut aus Metall erwärmt werden soll,
- wobei das Walzgut den Induktionsofen in einer Längsrichtung durchläuft und sich in einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante erstreckt,
- wobei der Induktionsofen eine Mehrzahl von Modulpaaren aufweist,
- wobei die Modulpaare in der Längsrichtung gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul aufweisen,
- wobei die Induktionsmodule in der Querrichtung gesehen an einer jeweiligen Anfangsposition positioniert werden, - wobei die Anfangspositionen derart bestimmt sind, dass die ersten Induktionsmodule auf die erste Walzgutkante zu und die zweiten Induktionsmodule auf die zweite Walzgutkante zu versetzt angeordnet sind,
- wobei die Induktionsmodule jeweils über eine eigene, dem jeweiligen Induktionsmodul proprietär zugeordnete Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden,
- wobei für die Induktionsmodule eine jeweilige elektrische Sollgröße festgelegt ist, wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung überwacht, ob elektrische Istgrößen, mit denen die Induktionsmodule betrieben werden, mit ihren jeweiligen Sollgrößen übereinstimmen.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung eines Induktionsofens, in dem ein flaches Walzgut aus Metall erwärmt werden soll, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung den Induktionsofen gemäß einem derartigen Erwärmungsverfahren betreibt.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Induktionsofen zum Erwärmen eines flachen Walzguts aus Metall, das den Induktionsofen in einer Längsrichtung durchläuft und sich in einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante erstreckt,
- wobei der Induktionsofen eine Mehrzahl von Modulpaaren aufweist,
- wobei die Modulpaare in der Längsrichtung gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul aufweisen,
- wobei die Induktionsmodule in der Querrichtung gesehen an einer jeweiligen Anfangsposition positioniert werden,
- wobei die Anfangspositionen derart bestimmt sind, dass die ersten Induktionsmodule auf die erste Walzgutkante zu und die zweiten Induktionsmodule auf die zweite Walzgutkante zu versetzt angeordnet sind,
- wobei die Induktionsmodule jeweils über eine eigene, dem jeweiligen Induktionsmodul proprietär zugeordnete Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden,
- wobei der Induktionsofen eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche den Induktionsofen gemäß einem derartigen Erwärmungsverfahren steuert.
Stand der Technik
Die genannten Gegenstände sind Fachleuten allgemein bekannt. Rein beispielhaft kann auf die WO 2011/009 819 A1 verwiesen werden. Aus der WO 2004/000 476 A1 ist ein Erwärmungsverfahren für ein flaches Walzgut aus Metall in einem Induktionsofen bekannt, bei dem das Walzgut den Induktionsofen in einer Längsrichtung durchläuft und sich in einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante erstreckt. Der Induktionsofen weist eine Mehrzahl von Modulpaaren auf, die in der Längsrichtung gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul aufweisen. Die Induktionsmodule werden in der Querrichtung gesehen an einer jeweiligen Anfangsposition positioniert. Die Anfangspositionen sind derart bestimmt, dass die ersten Induktionsmodule auf die erste Walzgutkante zu und die zweiten Induktionsmodule auf die zweite Walzgutkante zu versetzt angeordnet sind. Dadurch soll das Temperaturprofil des Walzguts in der Querrichtung beeinflusst werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Vor dem Warmwalzen eines flachen Walzguts aus Metall, insbesondere aus Stahl, muss das Walzgut auf die für das Warmwalzen erforderliche Temperatur gebracht werden. Weiterhin müssen auch Temperaturunterschiede, die innerhalb des flachen Walzguts auftreten, so weit wie möglich ausgeglichen werden. Das Aufheizen eines derartigen flachen Walzguts und der Ausgleich von Temperaturunterschieden erfolgen in einem Ofen.
Die zugehörigen Öfen können auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein. Oftmals handelt es sich um Induktionsöfen, die von dem Walzgut in einer Längsrichtung durchlaufen werden. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei einer Endlosanlage, bei welcher das Walzgut der Walzstraße direkt aus der Gießhitze heraus zugeführt wird üblich. Das Walzgut kann vor dem Walzen nach Bedarf in einzelne Brammen oder dergleichen unterteilt werden oder auch nicht unterteilt werden.
Zum Erzeugen der Wirbelströme in dem flachen Walzgut, die über den intrinsischen ohmschen Widerstand des flachen Walzguts die entsprechende Erwärmung bewirken, können als Induktionsmodule Längsfeldmodule oder Querfeldmodule eingesetzt werden. In der Praxis erfolgt bei einem relativ dicken Walzgut die Erwärmung meist mittels Längsfeldmodulen. Längsfeldmodule werden mittig zum Walzgut positioniert. Ihre Positionierung wird danach nicht mehr geändert. Bei einem relativ dünnen Walzgut erfolgt die Erwärmung meist mittels Querfeldmodulen.
Querfeldmodule werden in der Regel außermittig zum Walzgut positioniert. Ein einzelnes Querfeldmodul bewirkt daher in aller Regel eine in Querrichtung des Walzguts gesehen unsymmetrische Erwärmung des Walzguts. Insbesondere wird eine der beiden Walzgutkanten stärker erwärmt als die andere Walzgutkante. Zur Vermeidung einer unsymmetrischen Erwärmung des Walzguts werden die Querfeldmodule daher zu Modulpaaren zusammengefasst, wobei je eines der beiden Module die eine bzw. die andere Walzgutkante stärker erwärmt. Die Kombination der beiden Querfeldmodule des jeweiligen Modulpaares bewirkt eine - zumindest im wesentlichen - symmetrische Erwärmung des Walzguts.
Im Betrieb des Induktionsofens kann es geschehen, dass ein einzelnes Induktionsmodul vollständig oder teilweise ausfällt. Im Stand der Technik wird in diesem Fall das jeweils andere Induktionsmodul des entsprechenden Modulpaares abgeschaltet bzw. dessen Betrieb reduziert, um weiterhin eine symmetrische Erwärmung des Walzguts zu bewirken. Bereits dies bewirkt eine deutliche Reduktion der Gesamtenergie, die mittels des Induktionsofens in das flache Walzgut eingebracht werden kann. Wenn zusätzlich ein weiteres Induktionsmodul eines anderen Modulpaares vollständig oder teilweise ausfällt, wird die gleiche Vorgehensweise auch für das andere Induktionsmodul dieses Modulpaares ergriffen. Dadurch verschärft sich diese Situation noch weiter. Die Folge können Störungen im Betrieb der dem Induktionsofen nachgeordneten Walzstraße sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Auswirkungen des - vollständigen oder teilweisen - Ausfalls eines einzelnen Induktionsmoduls oder auch mehrerer Induktionsmodule so gering wie möglich gehalten werden.
Die Aufgabe wird durch ein Erwärmungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erwärmungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Erfindungsgemäß wird ein Erwärmungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass in dem Fall, dass ausschließlich eine Istgröße, mit der eines der ersten Induktionsmodule betrieben wird, gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, unter Beibehaltung des Betriebs aller zweiten Induktionsmodule sowohl die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, als auch die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, erhöht werden, so dass eine durch die reduzierte Istgröße bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts so weit wie möglich kompensiert wird.
Dadurch bleibt insbesondere die Belastung der zweiten Induktionsmodule so gering wie möglich. Oftmals können die Sollgrößen für die zweiten Induktionsmodule unverändert beibehalten werden. Aber auch wenn die Sollgrößen der zweiten Induktionsmodule variiert werden, werden die zweiten Induktionsmodule weiter betrieben.
Soweit eine Kompensation der verringerten Erwärmung des Walzguts nicht möglich ist, werden in der Regel die zweiten Sollgrößen mehrerer der zweiten Induktionsmodule reduziert. Dadurch kann zum einen weiterhin eine in Breitenrichtung des Walzguts gesehen gleichmäßige oder zumindest symmetrische Erwärmung des Walzguts gewährleistet werden, wobei weiterhin die Änderung der Erwärmung auf die Einwirkungsbereiche mehrerer zweiter Induktionsmodule verteilt wird.
Oftmals sind bei einem vollständigen oder teilweisen Ausfall ausschließlich eines ersten Induktionsmoduls keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Gegebenenfalls können aber zusätzlich die zweiten Induktionsmodule, ausgehend von ihren jeweiligen Anfangspositionen, zu verfahren werden. Dadurch kann Unsymmetrien im Temperaturprofil des Walzguts entgegengewirkt werden.
Vorzugsweise werden weiterhin in dem Fall, dass sowohl eine Istgröße, mit der eines der ersten Induktionsmodule betrieben wird, als auch eine Istgröße, mit der eines der zweiten Induktionsmodule betrieben wird, gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweisen, die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, die Sollgrößen für die zweiten Induktionsmodule, die demjenigen zweiten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, und die Sollgrößen für die zweiten Induktionsmodule, die demjenigen zweiten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, erhöht, so dass eine durch die reduzierten Istgrößen bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts so weit wie möglich kompensiert wird. Dadurch können die Auswirkungen des vollständigen oder teilweisen gleichzeitigen Ausfalls eines ersten und eines zweiten Induktionsmoduls so gering wie möglich gehalten werden.
Auch bei einem vollständigen oder teilweisen gleichzeitigen Ausfall sowohl eines ersten Induktionsmoduls als auch eines zweiten Induktionsmoduls sind oftmals keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Gegebenenfalls können aber zusätzlich die ersten und zweiten Induktionsmodule, ausgehend von ihren jeweiligen Anfangspositionen, verfahren werden. Auch dadurch kann gegebenenfalls einer einseitigen Erwärmung einer Walzgutkante gegenüber der anderen Walzgutkante entgegengewirkt werden.
Zusatzwerte, um welche die Sollgrößen für die ersten und zweiten Induktionsmodule erhöht oder reduziert werden, können nach Bedarf bestimmt werden. Im einfachsten Fall erfolgt - getrennt für erste und zweite Induktionsmodule - eine gleichmäßige Verteilung auf die verbleibenden Induktionsmodule. Zu besseren Ergebnissen führt es jedoch, wenn die Zusatzwerte in Abhängigkeit von einem anfänglichen Temperaturprofil des flachen Walzguts vor dem Zuführen zum Induktionsofen, Betriebsparametern des Induktionsofens (beispielsweise einer Transportgeschwindigkeit, mit der das Walzgut durch den Induktionsofen gefördert wird, oder einer Durchlaufzeit, die das Walzgut zum Durchlaufen des Induktionsofens benötigt) und einem gewünschten finalen Temperaturprofil des flachen Walzguts nach dem Auslaufen aus dem Induktionsofen bestimmt werden. Gleiches gilt gegebenenfalls auch für Positionsänderungen, um welche die Induktionsmodule verfahren werden.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Steuerprogramms ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 8.
Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Steuerprogramms durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung zusätzlich zu den bereits genannten Maßnahmen in dem Fall, dass ausschließlich eine Istgröße, mit der eines der ersten Induktionsmodule betrieben wird, gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, unter Beibehaltung des Betriebs aller zweiten Induktionsmodule sowohl die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, als auch die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul, dessen Istgröße gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, erhöht, so dass eine durch die reduzierte Istgröße bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts so weit wie möglich kompensiert wird.
Vorzugsweise bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung zusätzlich, dass die Steuereinrichtung auch die zusätzlichen Maßnahmen der vorteilhaften Ausgestaltungen des Erwärmungsverfahrens realisiert.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung den Induktionsofen gemäß einem erfindungsgemäßen Erwärmungsverfahren betreibt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Induktionsofen mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß ist bei einem Induktionsofen der eingangs genannten Art die Steuereinrichtung des Induktionsofens als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:
FIG 1 einen Induktionsofen und ein Walzgut von der Seite,
FIG 2 den Induktionsofen und das Walzgut von FIG 1 von oben,
FIG 3 ein Ablaufdiagramm,
FIG 4 ein weiteres Ablaufdiagramm,
FIG 5 ein weiteres Ablaufdiagramm,
FIG 6 ein weiteres Ablaufdiagramm und
FIG 7 ein weiteres Ablaufdiagramm.
Beschreibung der Ausführungsformen
Gemäß FIG 1 soll in einem Induktionsofen 1 ein flaches Walzgut 2 erwärmt werden. Das Walzgut 2 besteht aus Metall, oftmals aus Stahl. Das Walzgut 2 durchläuft den Induktionsofen 1 in einer Längsrichtung x. Es erstreckt sich gemäß FIG 2 in einer Querrichtung y, die quer zur Längsrichtung x verläuft, von einer ersten Walzgutkante 3 zu einer zweiten Walzgutkante 4. Das Walzgut 2 weist beim Einlaufen in den Induktionsofen 1 ein anfängliches Temperaturprofil T1 auf. Beim Auslaufen aus dem Induktionsofen 1 weist das Walzgut 2 ein finales Temperaturprofil T2 auf. Die Temperaturprofile T1, T2 sind zumindest in der Querrichtung y ortsaufgelöst. Die Temperaturprofile T1, T2 können auch in der Längsrichtung x variieren.
Ein derartiger Induktionsofen 1 wird oftmals in einer Walzlinie eingesetzt. Er wird dazu verwendet, das Walzgut 2 vor dem Walzen aufzuheizen und/oder in Querrichtung y eine Vergleichmäßigung des finalen Temperaturprofils T2 zu bewirken. Insbesondere soll das finale Temperaturprofil T2 in aller Regel in Querrichtung y gesehen symmetrisch sein. In vielen Fällen ist bereits die Temperatur des Walzguts 2 beim Einlaufen in den Induktionsofen 1 relativ hoch. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Induktionsofen 1 zwischen einer Stranggießanlage und einer Walzstraße angeordnet ist oder zwischen einem Vorwalzwerk und einer Fertigstraße angeordnet ist.
Der Induktionsofen 1 weist eine Mehrzahl von Modulpaaren 5 auf. Die Modulpaare sind in den FIG 1 und 2 jeweils mit einer weiteren Ziffer ergänzt, also als Modulpaar 51 , 52 usw. bezeichnet. Soweit es nachstehend nicht auf ein ganz spezielles Modulpaar 5 ankommt, wird nachstehend nur das sozusagen verkürzte Bezugszeichen 5 verwendet. Soweit auf ein ganz bestimmtes Modulpaar 51 bis 55 Bezug genommen wird, wird das sozusagen vollständige Bezugszeichen 51 , 52 usw. verwendet. Rein beispielhaft wird weiterhin nachfolgend angenommen, dass fünf Modulpaare 5 vorhanden sind. In Verbindung mit dieser Anzahl an Modulpaaren 5 wird die vorliegende Erfindung nachstehend erläutert. Die Anzahl an Modulpaaren 5 könnte jedoch auch größer sein, beispielsweise sechs, sieben oder acht betragen. Ebenso könnte die Anzahl an Modulpaaren 5 auch kleiner sein, beispielsweise drei oder vier. Minimal sind jedoch zwei Modulpaare 5 vorhanden.
Die Modulpaare 5 folgen in der Längsrichtung x gesehen sequenziell aufeinander. Sie weisen jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul 6, 7 auf. Den Induktionsmodulen 6, 7 ist jeweils eine eigene Energieversorgungseinrichtung 8 proprietär zugeordnet. Die jeweilige Energieversorgungseinrichtung 8 ist nur bei den vordersten beiden Induktionsmodulen 6, 7 dargestellt. Sie kann beispielsweise als Umrichter ausgebildet sein, der über einen Gleichspannungskreis gespeist wird. Über die jeweilige Energieversorgungseinrichtung 8 wird das jeweilige Induktionsmodul 6, 7 mit elektrischer Energie versorgt. Analog zu den Modulpaaren 5 werden die Induktionsmodule 6, 7 nachstehend bei Bedarf zur Individualisierung mit einer weiteren Ziffer ergänzt, also als Induktionsmodul 61 , 62 usw. Soweit es nachstehend nicht auf ein ganz spezielles Induktionsmodul 6, 7 ankommt, wird nachstehend nur das sozusagen verkürzte Bezugszeichen 6 bzw. 7 verwendet.
Der Induktionsofen 1 weist - siehe FIG 1 - weiterhin eine Steuereinrichtung 9 auf. Die Steuereinrichtung 9 ist mit einem Steuerprogramm 10 programmiert. Das Steuerprogramm 10 umfasst Maschinencode 11. Der Maschinencode 11 ist von der Steuereinrichtung 9 abarbeitbar. Aufgrund der Programmierung der Steuereinrichtung 9 mit dem Steuerprogramm 10 bzw. der Abarbeitung des Maschinencodes 11 durch die Steuereinrichtung 9 betreibt die Steuereinrichtung 9 den Induktionsofen 1 gemäß einem Erwärmungsverfahren für das Walzgut 2. Dieses Erwärmungsverfahren wird nachstehend - zunächst in Verbindung mit FIG 3, später auch unter Bezugnahme auf die FIG 4 und 5 - näher erläutert.
Gemäß FIG 3 legt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S1 für die ersten Induktionsmodule 6 jeweilige erste Anfangspositionen p1* und für die zweiten Induktionsmodule 7 jeweilige zweite Anfangspositionen p2* fest. Die ersten und zweiten Anfangspositionen p1*, p2* werden von der Steuereinrichtung 9 in Abhängigkeit von der Breite b des Walzguts 2 bestimmt. Die ersten und zweiten Anfangspositionen p1*, p2* werden von der Steuereinrichtung 9 derart bestimmt, dass - eine entsprechende Positionierung der Induktionsmodule 6, 7 vorausgesetzt - die ersten Induktionsmodule 6 auf die erste Walzgutkante 3 zu und die zweiten Induktionsmodule 7 auf die zweite Walzgutkante 4 zu versetzt angeordnet sind. Dies ist insbesondere aus FIG 2 ersichtlich. Die ersten Anfangspositionen p1* sind in der Regel einheitlich für die ersten Induktionsmodule 6. Prinzipiell können sie aber auch individuell bestimmt sein. Ebenso sind auch die zweiten Anfangspositionen p2* in der Regel einheitlich für die zweiten Induktionsmodule 7. Prinzipiell können sie aber auch individuell bestimmt sein.
In einem Schritt S2 gibt die Steuereinrichtung 9 die Anfangspositionen p1*, p2* (genauer: die entsprechenden Werte) an entsprechende Positioniereinrichtungen 12 (siehe FIG 2) aus. Dadurch werden die ersten und zweiten Induktionsmodule 6, 7 auf ihrer jeweiligen Anfangsposi- tion p1*, p2* positioniert. Auch die Positioniereinrichtungen 12 sind in FIG 2 nur für die vordersten beiden Induktionsmodule 6, 7 dargestellt. Die Positioniereinrichtungen 12 können beispielsweise als Hydraulikzylindereinheiten ausgebildet sein.
Weiterhin legt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S3 für die ersten Induktionsmodule 6 erste elektrische Sollgrößen 11* und für die zweiten Induktionsmodule 6 zweite elektrische Sollgrößen I2* fest. In der Regel sind die ersten Sollgrößen 11* einheitlich für die ersten Induktionsmodule 6. Ebenso sind auch in der Regel die zweiten Sollgrößen I2* einheitlich für die zweiten Induktionsmodule 7. Prinzipiell können die Sollgrößen 11*, I2* aber auch individuell bestimmt sein. Beispielsweise können die Sollgrößen 11*, I2* in der Längsrichtung x gesehen linear ansteigen oder abfallen oder auch stärker oder schwächer als linear ansteigen oder abfallen.
Die ermittelten Sollgrößen 11*, I2* (genauer: die entsprechenden Werte) gibt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S4 an die entsprechenden Energieversorgungseinrichtungen 8 aus. Aufgrund dieser Vorgabe beaufschlagen die Energieversorgungseinrichtungen 8 die Induktionsmodule 6, 7 entsprechend. Die Induktionsmodule 6, 7 werden also mit Istgrößen 11 , I2 betrieben, die den Sollgrößen 11*, I2* entsprechen.
Die Sollgrößen 11*, I2* und damit auch die Istgrößen 11 , I2 können nach Bedarf bestimmt sein. Es kann sich insbesondere um Spannungen, Ströme oder Leistungen handeln.
Analog zu den Induktionsmodulen 6, 7 werden die Sollgrößen 11*, I2* und die Istgrößen 11 , I2 nachstehend bei Bedarf zur Individualisierung mit einer weiteren Ziffer ergänzt, also beispielsweise als Sollgröße 112* oder als Istgröße 111 bezeichnet. Soweit es nachstehend nicht auf eine ganz spezielle Sollgröße 11*, I2* bzw. Istgröße 11 , I2 ankommt, wird nachstehend nur das sozusagen verkürzte Bezugszeichen 11*, I2* bzw. 11 , I2 verwendet.
In einem Schritt S5 nimmt die Steuereinrichtung 9 - beispielsweise von den Energieversorgungseinrichtungen 8 - die Istgrößen 11 , I2 (genauer: die entsprechenden Werte) entgegen.
In einem Schritt S6 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die ersten Istgrößen 11 mit den ersten Sollgrößen 11* übereinstimmen. Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S7 über. Im Schritt S7 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die zweiten Istgrößen I2 mit den zweiten Sollgrößen I2* übereinstimmen. Wenn auch dies der Fall ist, arbeiten sowohl die ersten als auch die zweiten Induktionsmodule 6, 7 ordnungsgemäß, so dass keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden müssen. Vielmehr kann direkt zum Schritt S5 zurückgegangen werden.
Wenn die Prüfung des Schrittes S7 negativ verläuft, ist (mindestens) eine der zweiten Istgrößen 12 (gegenüber der zugehörigen zweiten Sollgröße 12*) reduziert. In diesem Fall arbeiten zwar die ersten Induktionsmodule 6 ordnungsgemäß, nicht aber die zweiten Induktionsmodule 7. Daher geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S8 über, in dem sie eine entsprechende Fehlerbehandlung durchführt.
Wenn die Prüfung des Schrittes S6 negativ verläuft, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S9 über. In diesem Fall arbeitet mindestens eines der ersten Induktionsmodule 6 nicht ordnungsgemäß. Im Schritt S9 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die zweiten Istgrößen I2 mit den zweiten Sollgrößen I2* übereinstimmen. Wenn dies der Fall ist, arbeiten die zweiten Induktionsmodule 7 ordnungsgemäß. In diesem Fall geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S10 über, in dem sie eine entsprechende Fehlerbehandlung durchführt.
Wenn auch die Prüfung des Schrittes S9 negativ ausfällt, arbeiten sowohl die ersten als auch die zweiten Induktionsmodule 6, 7 nicht ordnungsgemäß. In diesem Fall geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S11 über, in dem sie eine entsprechende Fehlerbehandlung durchführt.
Nachstehend wird in Verbindung mit FIG 4 eine mögliche Implementierung des Schrittes S10 erläutert, also der Situation, dass zwar die zweiten Induktionsmodule 7, nicht aber die ersten Induktionsmodule 6 ordnungsgemäß arbeiten. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Rahmen der nachfolgenden Erläuterungen angenommen, dass das erste Induktionsmodul 61 des ersten Modulpaares 51 nicht ordnungsgemäß arbeitet, also die Istgröße 111 kleiner als die zugehörige Sollgröße 111* ist. Würde ein anderes der ersten Induktionsmodule 6 nicht ordnungsgemäß arbeiten, ergäben sich analoge Ausführungen. Würden mehrere der ersten Induktionsmodule 6 nicht ordnungsgemäß arbeiten, würden die ordnungsgemäß arbeitenden ersten Induktionsmodule 6 und die nicht ordnungsgemäß arbeitenden ersten Induktionsmodule 6 zwei zueinander komplementäre Gruppen bilden. Auch dann ergäben sich analoge Ausführungen.
Zur Implementierung des Schrittes S10 kann die Steuereinrichtung 9 beispielsweise zunächst in einem Schritt S21 die Differenz ÖI1 zwischen der Sollgröße 111* und der Istgröße 111 bilden. Sodann kann die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S22, basierend auf der Differenz ÖI1 , für die verbleibenden ersten Induktionsmodule 62 bis 65 erste Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15* ermitteln. Im einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung 9 beispielsweise versuchen, die Differenz ÖI1 gleichmäßig auf die verbleibenden (d.h. die ordnungsgemäß arbeitenden) ersten Induktionsmodule 62 bis 65 zu verteilen, wobei jedoch entsprechende maximal zulässige elektrische Größen I12max bis I15max der Induktionsmodule 62 bis 65 berücksichtigt werden. Die Aufteilung der Differenz öl 1 in Viertel ergibt sich vorliegend konkret dadurch, dass angenommen wurde, dass insgesamt fünf Modulpaare 5 vorhanden sind, von denen gemäß Voraussetzung das erste Induktionsmodul 6 eines der Modulpaare 5 ausgefallen ist und demzufolge die Differenz ÖI1 nur auf die ersten Induktionsmodule 6 der anderen vier Modulpaare 5 aufgeteilt werden kann. In einem Schritt S23 werden sodann die ersten Sollgrößen 112* bis 115* um die ersten Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15* erhöht. Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S24 die nunmehr noch verbleibende Differenz öl 1.
Gegebenenfalls können die Schritte S22 bis S24 mehrfach ausgeführt werden. In diesem Fall variiert jedoch die Aufteilung der jeweils noch verbleibenden Differenz öl 1 von Iteration zu Iteration, nämlich von einem Viertel über ein Drittel auf die Hälfte und schließlich auf die vollständige Differenz öl 1 .
In einem Schritt S25 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die verbleibende Differenz öl 1 den Wert 0 aufweist, ob also die im Schritt S21 ursprünglich ermittelte Differenz öl 1 vollständig auf die verbleibenden ersten Induktionsmodule 62 bis 65 aufgeteilt werden konnte. Wenn dies der Fall ist, kann die Vorgehensweise von FIG 4 beendet sein. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S26 und darauf folgend zu einem Schritt S27 übergehen. Alternativ können die Schritte S25 bis S27 auch entfallen oder können in den Schritten S26 und S27 andere als die nachstehend erläuterten Maßnahmen ergriffen werden.
Im Schritt S26 ermittelt die Steuereinrichtung 9 für die zweiten Induktionsmodule 71 bis 75 zweite Zusatzwerte ÖI21* bis ÖI25*. Diese Ermittlung erfolgt basierend auf der verbleibenden Differenz ÖI1 , also der bei der (gegebenenfalls letztmaligen) Ausführung des Schrittes S24 ermittelten Differenz öl 1. Im einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung 9 beispielsweise die verbleibende Differenz öl 1 gleichmäßig auf die zweiten Induktionsmodule 71 bis 75 verteilen. In einem Schritt S27 werden sodann die zweiten Sollgrößen 121* bis I25* um die zweiten Zusatzwerte ÖI21* bis ÖI25* verringert bzw. reduziert.
Hierzu ein Zahlenbeispiel:
Wenn beispielsweise die ersten und zweiten Induktionsmodule 6, 7 das Walzgut 2 mit jeweils 2 MW (Megawatt) beaufschlagen sollen, die ersten und zweiten Sollgrößen 11*, I2* also entsprechend festgelegt sind, und das erste Induktionsmodul 61 vollständig ausfällt (111 = 0), so wird vorrangig versucht, diesen Ausfall durch eine entsprechend erhöhte Beaufschlagung des Walzguts 2 durch die verbleibenden ersten Induktionsmodule 62 bis 65 zu kompensieren. Die Kompensation wird vorgenommen, so weit wie möglich ist. Das bedeutet im Ergebnis, dass die ersten Sollgrößen 112* bis 115* um die ersten Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15* erhöht werden, jedoch maximal bis auf ihre maximal zulässigen Werte I12max bis I15max. Wenn die maximal zulässige Leistung der Induktionsmodule 6, 7 bei 2,5 MW oder darüber liegt, kann diese Aufteilung vorgenommen werden. Wenn die maximal zulässige Leistung der Induktionsmodule 6, 7 jedoch beispielsweise bei 2,25 MW liegt, kann nur bis zu diesem Wert gegangen werden. In diesem Fall verbleibt 1 MW, das mittels der verbleibenden ersten Induktionsmodule 6 nicht kompensiert werden kann. Soweit eine derartige Kompensation nicht möglich ist, wird in der Regel die Aussteuerung der zweiten Induktionsmodule 71 bis 75 reduziert. Dies wird durch die Reduzierung der zweiten Sollgrößen 121* bis I25* um die zweiten Zusatzwerte ÖI21* bis ÖI25* bewirkt. Gemäß dem Zahlenbeispiel würden somit die zweiten Sollgrößen 121* bis I25* derart reduziert werden, dass die zweiten Induktionsmodule 7 nur noch jeweils 1 ,8 MW in das Walzgut 2 einbringen. Denn dann gilt 4 x 2,25 MW = 9 MW = 5 x 1 ,8 MW.
Alternativ kann eine Unsymmetrie in der Erwärmung des Walzguts 2 hingenommen werden, sofern dies akzeptabel ist oder mit kleineren Nachteilen als die Reduzierung der in das Walzgut 2 eingebrachten Leistung verbunden ist.
Eine mögliche Implementierung des Schrittes S8 ergibt sich aufgrund der Implementierung des Schrittes S10 von selbst. Denn der Schritt S8 und der Schritt S10 können spiegelbildlich zueinander betrachtet werden. Nachstehend wird daher nur noch der Schritt S11 näher erläutert, also die Situation, in der sowohl die ersten als auch die zweiten Induktionsmodule 6, 7 nicht ordnungsgemäß arbeiten.
Nachstehend wird in Verbindung mit FIG 5 eine mögliche Implementierung des Schrittes S11 erläutert, also der Situation, dass sowohl die ersten Induktionsmodule 6 als auch die zweiten Induktionsmodule 7 nicht ordnungsgemäß arbeiten. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Rahmen der nachfolgenden Erläuterungen angenommen, dass das erste Induktionsmodul 61 des ersten Modulpaares 51 und das zweite Induktionsmodul 75 des fünften Modulpaares 55 nicht ordnungsgemäß arbeiten, also die Istgröße 111 kleiner als die zugehörige Sollgröße 111* und die Istgröße I25 kleiner als die zugehörige Sollgröße I25* sind. Würden andere der ersten und zweiten Induktionsmodule 6, 7 nicht ordnungsgemäß arbeiten, ergäben sich analoge Ausführungen. Ebenso würden sich auch analoge Ausführungen ergeben, wenn mehrere der ersten Induktionsmodule 6 und/oder mehrere der zweiten Induktionsmodule 7 nicht ordnungsgemäß arbeiten würden. In diesem Fall müssten gegebenenfalls vier Gruppen gebildet werden, nämlich je eine Gruppe für die ordnungsgemäß arbeitenden ersten Induktionsmodule 6, die nicht ordnungsgemäß arbeitenden ersten Induktionsmodule 6, die ordnungsgemäß arbeitenden zweiten Induktionsmodule 7 und die nicht ordnungsgemäß arbeitenden zweiten Induktionsmodule 7.
Zur Implementierung des Schrittes S11 kann die Steuereinrichtung 9 beispielsweise zunächst in einem Schritt S31 die Differenz öl 1 zwischen der Sollgröße 111* und der Istgröße 111 bilden und sodann in einem Schritt S32, basierend auf der Differenz öl 1 , für die verbleibenden ersten Induktionsmodule 62 bis 65 die ersten Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15* ermitteln. In einem Schritt S33 werden sodann die ersten Sollgrößen 112* bis 115* um die ersten Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15* erhöht. Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S34 die nunmehr noch verbleibende Differenz öl 1.
Zur Implementierung des Schrittes S11 kann die Steuereinrichtung 9 sodann weiterhin in einem Schritt S35 die Differenz ÖI2 zwischen der Sollgröße I25* und der Istgröße I25 bilden und in einem Schritt S36, basierend auf der Differenz ÖI2, für die verbleibenden zweiten Induktionsmodule 71 bis 74 zweite Zusatzwerte ÖI21* bis ÖI24* ermitteln. In einem Schritt S37 werden die zweiten Sollgrößen 121* bis I24* um die zweiten Zusatzwerte ÖI21* bis ÖI24* erhöht. Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S38 die nunmehr noch verbleibende Differenz ÖI2.
Die Schritte S31 bis S34 korrespondieren inhaltlich mit den Schritten S21 bis S24 von FIG 4. Die Schritte S35 bis S38 korrespondieren inhaltlich ebenfalls mit den Schritten S21 bis S24 von FIG 4, allerdings mit dem Unterschied, dass sie nicht bezüglich der ersten Induktionsmodule 62 bis 65 durchgeführt werden, sondern bezüglich der zweiten Induktionsmodule 71 bis 74. In beiden Fällen kann jedoch für Details auf die obigen Ausführungen zu FIG 4 verwiesen werden.
In einem Schritt S39 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die in den Schritten S34 und S38 ermittelten Differenzen öl 1 und ÖI2 den gleichen Wert aufweisen. Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S40 über. Im Schritt S40 müssen oftmals keine weiteren Maßnahmen mehr ergriffen werden. In Einzelfällen kann dies jedoch erforderlich sein. Dies kann insbesondere dann gelten, wenn Differenzen öl 1 und ÖI2 zwar den gleichen Wert aufweisen, aber von 0 verschieden sind.
Anderenfalls kann die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S41 prüfen, ob die Differenz öl 1 größer als die Differenz ÖI2 ist. Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S42 über. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S43 über. Die FIG 6 und 7 zeigen mögliche Implementierungen der Schritte S42 und S43.
Zur Implementierung des Schrittes S42 kann die Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 6 zunächst in einem Schritt S51 als resultierende Differenz öl 1 die Differenz der Differenzen öl 1 und ÖI2 ermitteln. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S52 für die zweiten Induktionsmodule 71 bis 74 erneut zweite Zusatzwerte ÖI21* bis ÖI24* ermitteln. In einem Schritt S53 können die zweiten Sollgrößen 121* bis I24* um die zweiten Zusatzwerte ÖI21* bis ÖI24* verringert bzw. reduziert werden. Die Schritte S52 und S53 korrespondieren inhaltlich im wesentlichen mit den Schritten S26 und S27 von FIG 4. Für Details kann daher auf die obigen Ausführungen zu FIG 4 verwiesen werden. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Schritte S26 und S27 für alle zweiten Induktionsmodule 71 bis 75 durchgeführt werden, während die Schritte S51 und S52 nur für die zweiten Induktionsmodule 71 bis 74 (also ohne das zweite Induktionsmodul 75) durchgeführt werden und weiterhin die noch aufzuteilende Differenz öl 1 , also die im Schritt S51 ermittelte Differenz öl 1 nicht durch 5, sondern nur durch 4 geteilt wird, weil auch nur noch vier zweite Induktionsmodule 7 zur Verfügung stehen.
In analoger Weise kann die Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 7 zur Implementierung des Schrittes S43 in einem Schritt S61 als resultierende Differenz ÖI2 die Differenz der Differenzen ÖI2 und öl 1 ermitteln. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S62 für die ersten Induktionsmodule 62 bis 65 erneut erste Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15* ermitteln. Im Schritt S63 können die ersten Sollgrößen 112* bis 115* um die ersten Zusatzwerte öl 12* bis öl 15* verringert bzw. reduziert werden. Die Schritte S61 bis S63 korrespondieren inhaltlich mit den Schritten S51 bis S53, allerdings mit dem Unterschied, dass sie nicht bezüglich der zweiten Induktionsmodule 71 bis 74 durchgeführt werden, sondern bezüglich der ersten Induktionsmodule 62 bis 65.
Hierzu wieder ein Zahlenbeispiel:
Wenn beispielsweise die ersten und zweiten Induktionsmodule 6, 7 das Walzgut 2 mit jeweils 2 MW (Megawatt) beaufschlagen sollen, die ersten und zweiten Sollgrößen 11*, I2* also entsprechend festgelegt sind, und das erste Induktionsmodul 61 und das zweite Induktionsmodul 75 vollständig ausfallen (111 = I25 = 0), so wird vorrangig versucht, diese beiden Ausfälle durch eine entsprechend erhöhte Beaufschlagung des Walzguts 2 durch die verbleibenden ersten und zweiten Induktionsmodule 62 bis 65, 71 bis 74 zu kompensieren, die verbleibenden ersten und zweiten Induktionsmodule 62 bis 65, 71 bis 74 also mit jeweils 2,5 MW zu betreiben. Die Kompensation wird vorgenommen, so weit wie möglich ist. Das bedeutet im Ergebnis, dass die ersten Sollgrößen 112* bis 115* und die zweiten Sollgrößen 121* bis I24* erhöht werden, jedoch maximal bis auf ihre maximal zulässigen Werte I12max bis I15max, I21max bis I24max. Soweit eine derartige Kompensation zu unsymmetrischen Ergebnissen führt, kann die Aussteuerung der ersten oder der zweiten Induktionsmodule 62 bis 65, 71 bis 74 reduziert werden. Dies wird in den Schritten S53 und S63, die alternativ ausgeführt werden, durch die entsprechende Reduzierung der jeweiligen Sollgrößen 112* bis 115*, 121* bis I24* um die jeweiligen Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15*, ÖI21* bis ÖI24* bewirkt.
Gegebenenfalls kann auch in Verbindung mit der Vorgehensweise gemäß FIG 5 (und hierauf aufbauend den FIG 6 und 7) eine Unsymmetrie in der Erwärmung des Walzguts 2 hingenommen werden, sofern dies akzeptabel ist oder mit kleineren Nachteilen als die Reduzierung der in das Walzgut 2 eingebrachten Leistung verbunden ist.
Im Ergebnis wird durch die Vorgehensweise der FIG 3 bis 7 somit erreicht, dass zwar in jedem Fall Maßnahmen ergriffen werden, aufgrund derer eine durch eine reduzierte Istgröße 111 , I25 bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts 2 so weit wie möglich kompensiert wird. Jedoch wird bei einem Ausfall eines bestimmten Induktionsmodul 6, 7 nicht starr stets dieselbe Maß- nähme ergriffen, sondern es wird individuell und angepasst auf die jeweilige Situation reagiert. Insbesondere wird modulübergreifend das Verhalten der anderen Induktionsmodule 6, 7 berücksichtigt. Dies steht insbesondere im Gegensatz zum Stand der Technik. Denn im Stand der Technik wird bei einem Ausfall eines ersten Induktionsmoduls 6 eines bestimmten Mod ul paares 5 stets auch das zweite Induktionsmodul 7 dieses Modulpaares 5 abgeschaltet. Auch umgekehrt ist dies der Fall. Nur die ersten und zweiten Induktionsmodule 6, 7 der verbleibenden Modulpaare 5 werden weiter betrieben.
Der Unterschied in der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zeigt sich am deutlichsten in der vorstehend in Verbindung mit FIG 5 erläuterten Vorgehensweise. Im Stand der Technik würde wegen des Ausfalls des Induktionsmoduls 61 auch das Induktionsmodul 71 mit abgeschaltet werden. Weiterhin würde im Stand der Technik wegen des Ausfalls des Induktionsmoduls 75 auch das Induktionsmodul 65 mit abgeschaltet werden. Damit müssten die 20 MW, mit denen das Walzgut 2 gemäß Zahlenbeispiel zuvor von insgesamt 10 Induktionsmodulen 6, 7 beaufschlagt wurde, im Stand der Technik von den verbleibenden sechs Induktionsmodulen 62 bis 64, 72 bis 74 aufgebracht werden. Jedes verbleibende Induktionsmodul 6, 7 müsste das Walzgut 2 also mit rund 3,3 MW beaufschlagen. Wenn - beispielsweise - ein einzelnes Induktionsmodul 6, 7 das Walzgut 2 maximal mit 3,0 MW beaufschlagen könnte, könnte dieser Wert jedoch nicht mehr erreicht werden. Es wäre nur eine Beaufschlagung mit maximal 6 x 3,0 MW = 18 MW möglich. Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise hingegen bleiben insgesamt acht Induktionsmodule 62 bis 65, 71 bis 74 in Betrieb. Damit muss, um das Walzgut 2 insgesamt mit 20 MW zu beaufschlagen, jedes verbleibende Induktionsmodul 62 bis 65, 71 bis 74 das Walzgut 2 nur mit 2,5 MW beaufschlagen, was gemäß Zahlenbeispiel innerhalb der zulässigen Belastungsgrenzen liegt.
In vielen Fällen sind über die Vorgehensweisen der FIG 3 bis 7 hinaus keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Im Falle von FIG 5 ist jedoch möglich, im Rahmen der Schritte S40, S42 und S43 zusätzlich die ersten Induktionsmodule 6 bzw. zumindest die verbleibenden ersten Induktionsmodule 62 bis 65 um Positionsänderungen öp1 zu verfahren, und zwar ausgehend von ihren jeweiligen Anfangspositionen p1*. Ebenso ist es umgekehrt möglich, die zweiten Induktionsmodule 7 bzw. zumindest die verbleibenden zweiten Induktionsmodule 71 bis 74 um Positionsänderungen öp2 zu verfahren, und zwar ausgehend von ihren jeweiligen Anfangspositionen p2*. Die entsprechenden Verfahrbewegungen sind in FIG 2 für die vordersten beiden Induktionsmodule 6, 7 durch Pfeile 13 angedeutet. Im Falle von FIG 4 erfolgt das Verfahren nur für die zweiten Induktionsmodule 7 bzw. zumindest die verbleibenden zweiten Induktionsmodule 71 bis 74.
Weiterhin kann auslaufseitig des Induktionsofens 1 das Temperaturprofil T2 erfasst werden und mit einem gewünschten auslaufseitigen Temperaturprofil T2* (also einer Soll- oder Zielgröße für das finale Temperaturprofil T2) verglichen werden, so dass im Ergebnis ein Regelkreis gebildet wird.
Vorstehend wurde eine sehr einfache Vorgehensweise dafür erläutert, mittels derer die Sollgrößen 112* bis 115* und/oder 121* bis I24* für die verbleibenden ersten und/oder zweiten Induktionsmodule 62 bis 65, 71 bis 74 ermittelt werden können. Ebenso ist auch eine progressive oder degressive Abstaffelung möglich, dass also die Zusatzwerte öl 11* bis öl 15*, ÖI21* bis ÖI25* umso größer (degressiver Fall) oder kleiner (progressiver Fall) sind, je näher ein betrachtetes Induktionsmodul 6, 7 an einem ausgefallenen Induktionsmodul 6, 7 angeordnet ist.
Bereits diese Vorgehensweise führt oftmals zu deutlichen Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik. Noch besser ist es, wenn der Steuereinrichtung 9 entsprechend der Darstellung in FIG 1 verschiedene weitere Größen bekannt sind und die Steuereinrichtung 9 die Zusatzwerte ÖI12* bis ÖI15*, ÖI21* bis ÖI25* in Abhängigkeit von diesen Größen bestimmt. Gleiches gilt gegebenenfalls für die Bestimmung der Positionsänderungen öp1 , öp2. Die genannten Größen können insbesondere das anfängliche Temperaturprofil T1 , das gewünschte finale Temperaturprofil T2* und Betriebsparameter des Induktionsofens 1 umfassen. Als Betriebsparameter des Induktionsofens 1 kommen insbesondere die Dicke und die Geschwindigkeit v des Walzguts 2 und/oder die Zeitspanne t, die ein bestimmter Abschnitt des Walzguts 2 zum Durchlaufen des Induktionsofens 1 benötigt, in Frage. Die Steuereinrichtung 9 kann in diesem Fall beispielsweise ein Modell des Induktionsofens 1 und des Walzguts 2 implementieren. In dem Modell können beispielsweise Abstrahlungsverluste berechnet und damit berücksichtigt werden
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere wird ein zuverlässiger Betrieb des Induktionsofens 1 gewährleistet. Dies gilt ganz besonders dann, wenn mehrere Induktionsmodule 6, 7 ausfallen, die verschiedenen Modulpaaren 5 zugehörig sind. Insbesondere in diesem Fall wird der Betrieb des Induktionsofens 1 länger gewährleistet, als wenn - wie im Stand der Technik - bei Ausfall eines Induktionsmodul 6, 7 eines bestimmten Modulpaares 5 stets auch das andere Induktionsmodul 7, 6 dieses Modulpaares 5 mit abgeschaltet würde. Im Ergebnis ergibt sich somit eine deutlich höhere Flexibilität und Prozessstabilität.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele 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. Bezugszeichenliste
1 Induktionsofen
2 Walzgut
3, 4 Walzgutkanten
5, 51 bis 55 Modulpaare
6, 61 bis 66 Induktionsmodule
7, 71 bis 75 Induktionsmodule
8 Energieversorgungseinrichtungen
9 Steuereinrichtung
10 Steuerprogramm
11 Maschinencode
12 Positioniereinrichtungen
13 Pfeile b Breite
11 , 111 bis 115 Istg roßen 11*, 111* bis 115* Sollgrößen I12max bis I15max maximal zulässige Größen 121 max bis I24max maximal zulässige Größen
12, 121 bis I25 Istg roßen
I2*, 121* bis I25* Sollgrößen p1* Anfangspositionen p2* Anfangspositionen
S1 bis S62 Schritte t Zeitspanne
T1 , T2, T2* Temperaturprofile v Geschwindigkeit
X Längsrichtung y Querrichtung
ÖI1, ÖI2 Differenzen
ÖI12* bis ÖI15* Zusatzwerte
ÖI21* bis ÖI25* Zusatzwerte öp1, öp2 Positionsänderungen

Claims

Ansprüche
1. Erwärmungsverfahren für ein flaches Walzgut (2) aus Metall in einem Induktionsofen (1),
- wobei das Walzgut (2) den Induktionsofen (1) in einer Längsrichtung (x) durchläuft und sich in einer quer zur Längsrichtung (x) verlaufenden Querrichtung (y) von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante (3, 4) erstreckt,
- wobei der Induktionsofen (1) eine Mehrzahl von Modulpaaren (5) aufweist,
- wobei die Modulpaare (5) in der Längsrichtung (x) gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul (6, 7) aufweisen,
- wobei die Induktionsmodule (6, 7) in der Querrichtung (y) gesehen an einer jeweiligen Anfangsposition (p1*, p2*) positioniert werden,
- wobei die Anfangspositionen (p1*, p2*) derart bestimmt sind, dass die ersten Induktionsmodule (6) auf die erste Walzgutkante (3) zu und die zweiten Induktionsmodule (7) auf die zweite Walzgutkante (4) zu versetzt angeordnet sind,
- wobei die Induktionsmodule (6, 7) jeweils über eine eigene, dem jeweiligen Induktionsmodul (6, 7) proprietär zugeordnete Energieversorgungseinrichtung (8) mit elektrischer Energie versorgt werden,
- wobei für die Induktionsmodule (6, 7) eine jeweilige elektrische Sollgröße (11*, I2*) festgelegt ist,
- wobei überwacht wird, ob elektrische Istgrößen (11 , I2), mit denen die Induktionsmodule (6, 7) betrieben werden, mit ihren jeweiligen Sollgrößen (11*, I2*) übereinstimmen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Fall, dass ausschließlich eine Istgröße (111), mit der eines der ersten Induktionsmodule (61) betrieben wird, gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, unter Beibehaltung des Betriebs aller zweiten Induktionsmodule (71 bis 75) die Sollgrößen (112* bis 115*) sowohl die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (111) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, als auch die Sollgrößen (112* bis 115*) für die ersten Induktionsmodule (62 bis 65), die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (111) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, erhöht werden, so dass eine durch die reduzierte Istgröße (111) bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts (2) so weit wie möglich kompensiert wird.
2. Erwärmungsverfahren 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, soweit eine Kompensation der verringerten Erwärmung des Walzguts (2) nicht möglich ist, die zweiten Sollgrößen (121* bis I25*) mehrerer der zweiten Induktionsmodule (71 bis 75) reduziert werden.
3. Erwärmungsverfahren 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 zusätzlich die zweiten Induktionsmodule (7), ausgehend von ihren jeweiligen Anfangspositionen (p2*), verfahren werden.
4. Erwärmungsverfahren 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 in dem Fall, dass sowohl eine Istgröße (111), mit der eines der ersten Induktionsmodule (61) betrieben wird, als auch eine Istgröße (I25), mit der eines der zweiten Induktionsmodule (75) betrieben wird, gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*, I25*) einen reduzierten Wert aufweisen, die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (111) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, die Sollgrößen (112* bis 115*) für die ersten Induktionsmodule (62 bis 65), die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (111) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, die Sollgrößen für die zweiten Induktionsmodule (71 bis 74), die demjenigen zweiten Induktionsmodul (75), dessen Istgröße (I75) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (I75*) einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, und die Sollgrößen für die zweiten Induktionsmodule, die demjenigen zweiten Induktionsmodul (75), dessen Istgröße (I75) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (I75*) einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, erhöht werden, so dass eine durch die reduzierten Istgrößen (111, I25) bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts (2) so weit wie möglich kompensiert wird.
5. Erwärmungsverfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zusätzlich die verbleibenden ersten und zweiten Induktionsmodule (6), ausgehend von ihren jeweiligen Anfangspositionen (p1*, p2*), verfahren werden.
6. Erwärmungsverfahren 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 Zusatzwerte (ÖI12* bis ÖI15*, ÖI21* bis ÖI24*), um welche die Sollgrößen (112* bis 115*, 121* bis I24*) für die ersten und zweiten Induktionsmodule (62 bis 65, 71 bis 74) erhöht oder reduziert werden, in Abhängigkeit von einem anfänglichen Temperaturprofil (T1) des flachen Walzguts (2) vordem Zuführen zum Induktionsofen (1), Betriebsparametern des Induktionsofens (1) und einem gewünschten finalen Temperaturprofil (T2*) des flachen Walzguts (2) nach dem Auslaufen aus dem Induktionsofen (1) bestimmt werden.
7. Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung (9) eines Induktionsofens (1), in dem ein flaches Walzgut (2) aus Metall erwärmt werden soll, - wobei das Walzgut (2) den Induktionsofen (1) in einer Längsrichtung (x) durchläuft und sich in einer quer zur Längsrichtung (x) verlaufenden Querrichtung (y) von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante (3, 4) erstreckt,
- wobei der Induktionsofen (1) eine Mehrzahl von Modulpaaren (5) aufweist,
- wobei die Modulpaare (5) in der Längsrichtung (x) gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul (6, 7) aufweisen,
- wobei die Induktionsmodule (6, 7) in der Querrichtung (y) gesehen an einer jeweiligen Anfangsposition (p1*, p2*) positioniert werden,
- wobei die Anfangspositionen (p1*, p2*) derart bestimmt sind, dass die ersten Induktionsmodule (6) auf die erste Walzgutkante (3) zu und die zweiten Induktionsmodule (7) auf die zweite Walzgutkante (4) zu versetzt angeordnet sind,
- wobei die Induktionsmodule (6, 7) jeweils über eine eigene, dem jeweiligen Induktionsmodul (6, 7) proprietär zugeordnete Energieversorgungseinrichtung (8) mit elektrischer Energie versorgt werden,
- wobei für die Induktionsmodule (6, 7) eine jeweilige elektrische Sollgröße (11*, I2*) festgelegt ist, wobei das Steuerprogramm Maschinencode (11) umfasst, der von der Steuereinrichtung (9) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Steuereinrichtung (9) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (9)
- überwacht, ob elektrische Istgrößen (11 , I2), mit denen die Induktionsmodule (6, 7) betrieben werden, mit ihren jeweiligen Sollgrößen (11*, I2*) übereinstimmen, und
- in dem Fall, dass ausschließlich eine Istgröße (111), mit der eines der ersten Induktionsmodule (61) betrieben wird, gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, unter Beibehaltung des Betriebs aller zweiten Induktionsmodule (71 bis 75) sowohl die Sollgrößen für die ersten Induktionsmodule, die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (111) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, vorgeordnet sind, als auch die Sollgrößen (112* bis 115*) für die ersten Induktionsmodule (62 bis 65), die demjenigen ersten Induktionsmodul (61), dessen Istgröße (111) gegenüber ihrer korrespondierenden Sollgröße (111*) einen reduzierten Wert aufweist, nachgeordnet sind, erhöht, so dass eine durch die reduzierte Istgröße (111) bewirkte verringerte Erwärmung des Walzguts (2) so weit wie möglich kompensiert wird.
8. Steuerprogramm nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Steuereinrichtung (9) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (9) die zusätzlichen Maßnahmen eines der Ansprüche 2 bis 6 realisiert.
9. Steuereinrichtung eines Induktionsofens (1), in dem ein flaches Walzgut (2) aus Metall erwärmt werden soll, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (10) nach Anspruch 7 oder 8 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung den Induktionsofen (1) gemäß einem Erwärmungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 betreibt.
10. Induktionsofen zum Erwärmen eines flachen Walzguts (2) aus Metall, das den Induktionsofen in einer Längsrichtung durchläuft und sich in einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung von einer ersten zu einer zweiten Walzgutkante erstreckt,
- wobei der Induktionsofen (1) eine Mehrzahl von Modulpaaren (5) aufweist,
- wobei die Modulpaare (5) in der Längsrichtung (x) gesehen sequenziell aufeinanderfolgen und jeweils ein erstes und ein zweites Induktionsmodul (6, 7) aufweisen,
- wobei die Induktionsmodule (6, 7) in der Querrichtung (y) gesehen an einer jeweiligen Anfangsposition (p1*, p2*) positioniert werden,
- wobei die Anfangspositionen (p1*, p2*) derart bestimmt sind, dass die ersten Induktionsmodule (6) auf die erste Walzgutkante (3) zu und die zweiten Induktionsmodule (7) auf die zweite Walzgutkante (4) zu versetzt angeordnet sind,
- wobei die Induktionsmodule (6, 7) jeweils über eine eigene, dem jeweiligen Induktionsmodul (6, 7) proprietär zugeordnete Energieversorgungseinrichtung (8) mit elektrischer Energie versorgt werden,
- wobei der Induktionsofen eine Steuereinrichtung (9) nach Anspruch 9 aufweist, welche den Induktionsofen gemäß einem Erwärmungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 steuert.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004000476A1 (en) 2002-06-07 2003-12-31 Nippon Steel Corporation Hot rolling method and apparatus for hot steel sheet
WO2011009819A1 (de) 2009-07-23 2011-01-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur steuerung und/oder regelung eines induktionsofens für eine walzanlage, steuer- und/oder regeleinrichtung für eine walzanlage und walzanlage zum herstellen von walzgut

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