用于控制轧机列中的冷却装置的方法制造方法及图纸

用于控制冷却装置(10)的方法和控制装置，所述冷却装置设计用于对轧制物、优选金属带(B)进行调温，所述轧制物沿着输送方向(F)穿行冷却装置(10)，冷却装置(10)优选地设置在轧机列之前，并且该方法包括：求出通过轧制物形成的系统的总焓；求出用于氧化皮形成的量度，该量度优选地包括与轧制物的化学组分以及表面温度相关的氧化皮系数；基于温度计算模型计算轧制物中的温度分布和/或平均温度，将所求出的总焓以及氧化皮形成的量度输入温度计算模型中；并且在考虑轧制物中的计算出的温度分布和/或平均温度的情况下设置冷却装置(10)的冷却功率。却功率。却功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制轧机列中的冷却装置的方法


[0001]本专利技术涉及用于控制冷却装置的方法和控制装置，所述冷却装置设计用于对轧制物、优选金属带进行调温，所述轧制物沿着输送方向穿行冷却装置。冷却装置优选地设置在轧机列之前，尤其设置在粗轧机列和精轧机列之间。

技术介绍

[0002]为了在轧机列中、特别是在带钢热轧机列中进行轧制，跟踪轧制物中的温度分布并且可以有针对性地对其进行调节是非常重要的。因此，轧制期间轧制物中的温度过高或过低都会负面地影响完成轧制的产品的机械特性。在此，不同的金属材料在重成型中通常需要不同的热和机械条件。相应的时间
‑
温度曲线会因材料和重成型而显著不同。
[0003]理想的是：在考虑材料特定的温度、闲置时间等的情况下可以在布置在轧机列前的炉中设置所需的轧制物温度，使得轧制物随后可以在轧机列中在温度分布最佳的情况下重成型，并且可以达到最终尺寸。但是，由于这种炉的惯性，这几乎是不可能的。必须针对每个轧制物根据分别设置的重轧制过程来适配炉温度。因此，将这种炉通常保持在高温度上，所述高温度允许：执行在生产过程或生产循环的范围中全部所需的重成型过程。但是，如此设置的温度针对多种轧制物、特别是金属带来说过高或至少是不必要地过高。此外，不同厚度的金属带不同快速地冷却。因此，要轧制的金属带或一般性的金属物的温度的有针对性的设置不是容易可行的。
[0004]已知的是：在轧制后将金属带停在粗轧机列中或以降低的轧制或输送速度继续移动，使得金属带在其进入精轧机列中之前在空气中冷却。用于设置或适配温度的另一可能性在于：金属带在进入精轧机列后以降低的速度运输，即以降低的轧制速度进行轧制。然而，这种措施导致对轧制计划的限制和轧机列的生产率的损失。此外，通过停住或减慢金属带形成暂停时间，在所述暂停时间中在金属带表面处会出现氧化皮问题。
[0005]轧制过程的进一步改进在于：安装具有所谓的粗轧带冷却器的冷却系统，所述粗轧带冷却器设置在粗轧机列和精轧机列的轧机机架之间。粗轧带冷却器限定对轧制物加载液体冷却介质、通常具有或没有添加剂的水的冷却段。在此，粗轧带冷却器设计用于：根据轧制物、尤其要轧制的材料以及必要时根据过程参数设置终轧所寻求的轧制物温度。借助这种粗轧带冷却器可以有针对性地减小进入终轧机列中的进入温度。在钢带的情况下，要借助这种粗轧带冷却器实现的温度大致处于1050℃到1150℃的范围内。在此，轧制物的温度可以在长度上均匀地降低，或者可以替选地设置楔形的温度下降。在后一种情况下，金属带的头部、即首先进入精轧机列中的部段比带端部更强地冷却。借此可以防止：尤其在缓慢的过程控制的情况下不使带端部过度冷却。
[0006]在这种粗轧带冷却之前和/或之后，可以测量金属带的表面温度。然而，无法容易地测量沿金属带厚度的温度分布或平均温度。
[0007]至少近似确定轧制物中的温度分布或平均温度的可能性在于：使用数学物理模型。因此，DE 10 2012 224 502 A1描述一种轧制方法，其中借助于温度计算模型计算存在
于轧制物中的温度分布，其中在温度计算模型中处理轧制物的总焓。然后将温度计算模型的输出变量用于控制轧制方法。
[0008]为了调节粗轧带冷却器、尤其为了确定所需的水量以设置金属带中的期望的温度分布，需要尽可能精确的计算方法。如果轧机列和进入轧机列中的金属带的温度没有充分地相互协调，则这会导致生产率和/或质量损失。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于：进一步改进轧制物中的温度分布的计算，特别是可以尽可能精确地预测和调节轧制物进入轧机列中的进入温度。
[0010]该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求14的特征的控制装置来实现。有利的改进形式从从属权利要求、本专利技术的以下附图以及对优选的实施例的描述中得出。
[0011]根据本专利技术的方法用于控制冷却装置，所述冷却装置设计用于对轧制物进行调温。轧制物优选地是金属带。即使由钢构成的金属带特别合适，该方法也可用于所有或至少大量其他金属材料，例如由铝合金、镍合金或铜合金构成的金属材料、带形式、板形式、管形式或其他形式的材料。轧制物沿输送方向被运输通过冷却装置。冷却装置特别优选地是轧制设施的一部分。因此，冷却装置例如设置在轧机列之前，以便使轧制物达到适合于轧制的温度。冷却装置优选地设置在粗轧机列和精轧机列之间，所述粗轧机列和精轧机列分别具有一个或多个用于轧制轧制物的轧机机架。
[0012]根据本专利技术，求出通过轧制物形成的系统的总焓。在高温下，在轧制物表面形成氧化皮。氧化皮层减少通过辐射引起的热输出并影响热传导。出于该原因，还求出氧化皮形成的量度。所述量度优选地包括与轧制物的化学组分以及表面温度相关的氧化皮系数。现在，基于温度计算模型计算轧制物中的温度分布和/或平均温度，所求出的总焓以及形成氧化皮的量度被输入温度计算模型中。在已知轧制物中的温度分布之后，在考虑计算出的温度分布和/或平均温度的情况下设置冷却装置的冷却功率。
[0013]该方法改进轧制物温度的计算。特别地，通过考虑氧化皮形成，改进温度分布和/或平均温度的精度。由此可以调节冷却装置，使得轧制物在从冷却装置离开时具有期望的平均温度或温度分布。如果轧机列、例如精轧机列连接于冷却装置，则可以以该方式通过调节冷却功率在轧制期间无间隔时间地设置轧制物进入轧机列中的最佳的进入温度。因此，借助基于温度计算模型计算轧制物中的温度分布或平均温度，优选地计算轧制物进入连接在冷却装置下游的轧机列、优选精轧机列中的进入温度。根据应用，即根据运行的重成型过程，这意味着避免不必要的生产率和/或质量损失。通过冷却装置、特别是作为粗轧带冷却装置，还减少了由于氧化皮形成引起的表面缺陷。此外，该方法实现了经由冷却装置的可限定设置的冷却功率来均匀化轧制物中的温度不均匀性。
[0014]轧制物的总焓优选地从所有存在于轧制物中的纯相和/或相份额的自由的摩尔的焓的总和中计算。通过这种分解，可以借助于同一温度计算模型来计算多个不同的金属材料的总焓。
[0015]温度计算模型优选地基于非稳态热方程，例如基于偏微分方程，所述非稳态热方程将轧制物中的空间温度分布与总焓的时间发展相关联。热方程、例如傅立叶热方程可以
借助于常规的数值技术、例如通过仿真对于相应的边界条件以由冷却段中的工艺环境预设的方式求解。由此可以以期望的精度求出轧制物中的温度分布。
[0016]优选地，迭代地或周期地进行以顺序求出总焓(必要时求出氧化皮形成的亮度)、计算温度分布以及设置冷却功率进行，使得逼近轧制物中的所寻求的温度分布和/或平均温度。因此，在迭代开始时确定初始条件：例如将轧制物温度设置在初始值T0，所述初始值是进入冷却段前的表面温度；例如将氧化皮厚度设置为0毫米，并且平均冷却速率例如设置为5K/s作为默认值。在此基础上启动迭代，由此计算出的温度廓线逐渐逼近准平稳的温度廓线。在此，“准稳态”表示：可以通过调节冷却装置来改变温度廓线并且也用于调整进入任何轧机列中的进入温度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制冷却装置(10)的方法，所述冷却装置用于对轧制物、优选金属带(B)进行调温，所述轧制物沿着输送方向(F)经过所述冷却装置(10)，其中所述冷却装置(10)优选地设置在轧机列上游，并且所述方法包括：求出通过所述轧制物形成的系统的总焓；求出氧化皮形成的量度，所述量度优选地包括与所述轧制物的化学组分以及表面温度相关的氧化皮系数；基于温度计算模型计算所述轧制物中的温度分布和/或平均温度，将所求出的总焓以及氧化皮形成的量度输入所述温度计算模型；并且在考虑所述轧制物中经计算出的温度分布和/或平均温度的情况下设置所述冷却装置(10)的冷却功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧制物的总焓由存在于所述轧制物中的所有纯相和/或相份额的自由的摩尔的焓的总和算出。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述温度计算模型基于非稳态热方程，优选基于偏微分方程，所述非稳态热方程将所述轧制物中的空间温度分布与所述总焓随时间的发展相关联。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，迭代地进行求出总焓、计算温度分布和/或平均温度、以及设置冷却功率这样的顺序，从而逼近所述轧制物中的所寻求的温度分布和/或平均温度。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，调节所述冷却装置(10)的冷却功率，从而只要所计算出的温度分布或由其得出的温度值、优选平均温度或表面温度与相应的理论量偏差一个公差或偏差更多，就改变所述冷却功率，否则不改变所述冷却功率。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却装置(10)具有带有多个喷嘴(11a)的喷嘴装置(11)，所述喷嘴装置用于给所述喷嘴(11a)供应流体的冷却介质、优选水或水混合物，其中所述冷却装置(10)的冷却功率通过由所述喷嘴(11a)喷出的冷却介质量来调节。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设有一个或多个温度测量装置(20，21)，将所述温度测量装置的测量值输入到总焓的求解中和/或氧化皮形成的量度的求解中和/或以其他方式输入到所述温度计算模型中。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却装置(10)设置在粗轧机列(1)和精轧机列(2)之间，所述粗轧机列和所述精轧机列分别具有一个或多个用于轧制所述轧制物的轧机机架。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助基于所述温度计算模型计算所述轧制物中的温度分布和/或平均温度，计算所述轧制物进入连接在所述冷却装置(10)下游的轧机列、优选精轧机列(2)中的进入温度。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在计算总焓时，相变温度借助于使用回归系数的回归方法求出，所述回归系数优选从经计算的或由经验获得的ZTU图表中获得。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述温度计算模型的范围中，所述总焓作为所述轧制物的自由的摩尔的总焓H借助于在恒压p下的吉布斯能量G根据
公式求出，其中T表示以开尔文为单位的绝对温度。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述温度计算模型的范围中，总系统的吉布斯能量G作为纯相以及其相份额的吉布斯能量的总和根据公式求出，其中，f
i
表示相应的相或相应的相份额占总系统的吉布斯能量份额，并且G
i
表示系统的相应的纯相或相应的相份额的吉布斯能量，其中所述轧制物优选由钢构成，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：SMS集团有限公司，
类型：发明
国别省市：