Gebiet der Technik
[0001] Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke,
die innerhalb einer Walzstraße angeordnet ist oder der Walzstraße vor- oder nachgeordnet
ist und mittels derer ein heißes Walzgut aus Metall gekühlt wird,
- wobei eine Steuereinrichtung der Kühlstrecke dynamisch einen jeweiligen Soll-Ansteuerzustand
für ein in einer jeweiligen Versorgungsleitung angeordnetes jeweiliges Regelventil
ermittelt und das jeweilige Regelventil entsprechend ansteuert,
- wobei einer Anzahl von Aufbringeinrichtungen der Kühlstrecke über die jeweilige Versorgungsleitung
entsprechend der Ansteuerung des jeweiligen Regelventils durch die Steuereinrichtung
ein jeweiliger Basisstrom eines flüssigen, auf Wasser basierenden Kühlmittels zugeführt
wird,
- wobei die jeweilige Versorgungsleitung den jeweiligen Basisstrom einem jeweiligen
Pufferbereich der jeweiligen Aufbringeinrichtung zuführt, von dem ausgehend mittels
der jeweiligen Aufbringeinrichtung ein jeweiliger Kühlstrom des Kühlmittels auf das
heiße Walzgut aufgebracht wird.
[0002] Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für eine
Kühlstrecke, die innerhalb einer Walzstraße angeordnet ist oder der Walzstraße vor-
oder nachgeordnet ist und mittels derer ein heißes Walzgut aus Metall gekühlt wird,
wobei die Steuereinrichtung für eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen der Kühlstrecke
dynamisch einen jeweiligen Soll-Ansteuerzustand für ein in einer jeweiligen Versorgungsleitung
angeordnetes jeweiliges Regelventil ermittelt und das jeweilige Regelventil entsprechend
ansteuert, so dass einem jeweiligen Pufferbereich der jeweiligen Aufbringeinrichtung
entsprechend der Ansteuerung des jeweiligen Regelventils durch die Steuereinrichtung
über die jeweilige Versorgungsleitung ein jeweiliger Basisstrom eines flüssigen, auf
Wasser basierenden Kühlmittels zugeführt wird.
[0003] Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, das Maschinencode
umfasst, der von einer softwareprogrammierbaren Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke
abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung
bewirkt, dass die Steuereinrichtung entsprechend der soeben erläuterten Vorgehensweise
den jeweiligen Soll-Ansteuerzustand für das jeweilige Regelventil ermittelt und das
jeweilige Regelventil entsprechend ansteuert.
[0004] Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Kühlstrecke,
- wobei die Kühlstrecke innerhalb einer Walzstraße angeordnet ist oder der Walzstraße
vor- oder nachgeordnet ist,
- wobei mittels der Kühlstrecke ein heißes Walzgut aus Metall gekühlt wird,
- wobei die Kühlstrecke eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen aufweist, die über eine
jeweilige Versorgungsleitung mit einer Quelle für ein flüssiges, auf Wasser basierendes
Kühlmittel verbunden sind,
- wobei in der jeweiligen Versorgungsleitung ein jeweiliges Regelventil angeordnet ist,
- wobei die Aufbringeinrichtungen einen jeweiligen Pufferbereich aufweisen, der mit
der jeweiligen Versorgungsleitung verbunden ist, so dass die jeweilige Versorgungsleitung
dem jeweiligen Pufferbereich der jeweiligen Aufbringeinrichtung einen jeweiligen Basisstrom
des Kühlmittels zuführt und ausgehend von dem jeweiligen Pufferbereich mittels der
jeweiligen Aufbringeinrichtung ein jeweiliger Kühlstrom des Kühlmittels auf das heiße
Walzgut aufgebracht wird,
- wobei die Kühlstrecke eine Steuereinrichtung aufweist, welche das jeweilige Regelventil
steuert.
Stand der Technik
[0005] Die oben genannten Gegenstände sind Fachleuten allgemein bekannt.
[0006] In der Kühlstrecke eines Walzwerks wird ein metallisches Walzgut nach dem Walzen
abgekühlt. Das Walzgut kann beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen. Es kann
sich nach Bedarf um ein flaches Walzgut (Band oder Grobblech), um ein stabförmiges
Walzgut oder um ein Profil handeln. Üblich ist eine exakte Temperaturführung in der
Kühlstrecke, um gewünschte Materialeigenschaften einzustellen und mit niedrigerer
Streuung konstant zu halten. Insbesondere bei einer der Walzstraße nachgeordneten
Kühlstrecke sind zu diesem Zweck entlang der Kühlstrecke mehrere Spritzbalken verbaut,
mittels derer zur Kühlung des heißen Walzguts von oben und/oder von unten ein flüssiges
Kühlmittel, meist Wasser, auf das Walzgut aufgebracht wird. Die durch den jeweiligen
Spritzbalken fließende Wassermenge soll möglichst schnell und möglichst präzise einstellbar
sein.
[0007] Zur Einstellung der den Spritzbalken zugeführten Wassermengen ist es beispielsweise
bekannt, in den Versorgungsleitungen Schaltventile oder Regelventile anzuordnen. Schaltventile
können nur rein binär angesteuert werden. Sind also entweder vollständig geöffnet
oder vollständig geschlossen. Regelventile können hingegen kontinuierlich verstellt
werden, so dass auch die im jeweiligen Spritzbalken zugeführte Wassermenge kontinuierlich
eingestellt werden kann.
[0008] Im Falle von Regelventilen können die Ventile als Regelklappen oder als Kugelventile
ausgebildet sein. Regelklappen sind relativ einfach und kostengünstig. Sie können
aber nur mit relativ geringen Druckdifferenzen von meist maximal 1 bar betrieben werden.
Anderenfalls treten Kavitationen auf, welche die Regelklappe sehr schnell schädigen.
Regelklappen sind daher insbesondere für eine Intensivkühlung nicht geeignet.
Aber auch in einer laminaren Kühlstrecke sind sie oftmals von Nachteil. Insbesondere
zeigen sie häufig eine Schalthysterese. Die Schalthysterese bewirkt, dass bei gleicher
Ansteuerung der eingestellte Klappenwinkel unterschiedlich groß ist, je nachdem, ob
die Regelklappe ausgehend von einer weiter geöffneten oder von einer weiter geschlossenen
Stellung auf die neu anzunehmende Stellung zu verstellt wird. Kugelventile weisen
keine Klappe auf, sondern eine durchbohrte Kugel, die in einem Rohr gedreht wird.
Je nach Drehstellung der Kugel wird dem Kühlmittel ein größerer oder ein kleinerer
Querschnitt für den Durchfluss zur Verfügung gestellt. Kugelventile können mit höheren
Druckdifferenzen bis ca. 3 bar betrieben werden. Eine Hysterese tritt bei ihnen nicht
auf oder ist vernachlässigbar klein. Kugelventile sind jedoch teuer.
[0009] Bei einer anderen Lösung wird den Spritzbalken permanent das Kühlmittel zugeführt.
Es ist jedoch eine ansteuerbare Umlenkplatte vorhanden. Je nach Stellung der Umlenkplatte
wird das Kühlmittel entweder dem Walzgut zugeführt oder fließt seitlich ab, ohne zur
Kühlung des Walzguts beizutragen. Bei dieser Anordnung sind schnelle Schaltvorgänge
ohne Druckstöße möglich. Eine kontinuierliche Einstellung der Wassermenge ist jedoch
nicht möglich. Weiterhin muss permanent der volle Kühlmittelstrom gefördert werden.
[0010] Alle Arten von Ventilen und auch die Umlenkplatten benötigen entsprechende Aktoren.
Üblich sind pneumatisch angetriebene Stellmotoren. Für Regelventile wird zusätzlich
eine Positionsregelung benötigt. Diese vergleicht kontinuierlich die Iststellung des
jeweiligen Regelventils mit dessen Sollstellung und regelt die Iststellung nach, bis
sich eine hinreichende Übereinstimmung mit der Sollstellung ergibt.
[0011] Allen Anordnungen ist weiterhin gemeinsam, dass eine externe Versorgung mit Kühlmittel
vorhanden sein muss. Das Kühlmittel kann beispielsweise einem Hochtank entnommen werden
oder über eine größere Rohrleitung von einer weiter entfernten Pumpenstation antransportiert
werden. Auch Kombinationen dieser Vorgehensweisen sind möglich. Beispielsweise wird
bei einer sogenannten Intensivkühlung das Wasser oftmals zunächst einem Hochtank entnommen.
Sodann wird der Druck über Boosterpumpen in variablem Umfang erhöht und dadurch mit
entsprechend variablem Druck der Intensivkühlung zur Verfügung gestellt. Die Intensivkühlung
ist mit mehreren Spritzbalken versehen, denen - ausgehend von den Boosterpumpen -
das Kühlmittel individuell über eine jeweilige Versorgungsleitung zugeführt wird.
In den Versorgungsleitungen sind Kugelventile angeordnet, die zur Einstellung der
dem jeweiligen Spritzbalken zugeführten Menge an Kühlmittel angesteuert werden.
[0012] Im Stand der Technik treten verschiedene Nachteile auf.
- Bei Schaltventilen gibt es Druckschläge beim Abschalten. Daher können Schaltventile
nicht beliebig schnell abgeschaltet werden. Übliche Schaltzeiten liegen oberhalb von
1 Sekunde, manchmal bei bis zu 2 Sekunden.
- Mit Regelklappen und Kugelventilen werden ähnliche Regelzeiten erreicht. Weiterhin
ist für jedes Regelventil eine Positionsregelung erforderlich. Die erreichbare Genauigkeit
liegt bei ca. 1 % bis 2 %.
- Auch bei Regelventilen gibt es Druckschläge beim Abschalten. Daher können auch Regelventile
nicht beliebig schnell geschlossen werden. Übliche Schaltzeiten liegen im Bereich
von ca. 1 Sekunde.
[0013] Aus der
US 2012/0 298 224 A1 ist im Rahmen eines Walzwerks mit nachgeordneter Kühlstrecke der vorausschauende
Betrieb einer Pumpe bekannt. Diese Pumpe speist jedoch nicht direkt Aufbringeinrichtungen,
mittels derer das Kühlmedium auf das heiße Walzgut aufgebracht wird, sondern fördert
das Kühlmedium nur in ein Reservoir, damit dieses stets in hinreichendem Umfang gefüllt
ist. Die Aufbringung des Kühlmittels auf das Walzgut selbst ist nicht näher erläutert.
Zusammenfassung der Erfindung
[0014] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen,
mittels derer auf einfache und zuverlässige Weise eine Kühlstrecke mit überlegenen
Betriebseigenschaften realisiert wird.
[0015] Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche 2 bis 7.
[0016] Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass die Steuereinrichtung zusätzlich dynamisch einen jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustand
für eine jeweilige aktive Einrichtung ermittelt und die jeweilige aktive Einrichtung
entsprechend ansteuert,
- dass die jeweilige aktive Einrichtung dem jeweiligen Pufferbereich entsprechend der
Ansteuerung der jeweiligen aktiven Einrichtung durch die Steuereinrichtung über eine
jeweilige weitere Versorgungsleitung einen jeweiligen Zusatzstrom eines weiteren Mediums
zuführt,
- dass der jeweilige Kühlstrom sowohl von dem das jeweilige Regelventil durchströmenden
jeweiligen Basisstrom als auch von dem über die jeweilige aktive Einrichtung strömenden
jeweiligen Zusatzstrom abhängt,
- dass der jeweilige Zusatzstrom je nach dem jeweiligen weiteren Ansteuerzustand der
jeweiligen aktiven Einrichtung positiv oder negativ ist und
- dass die Steuereinrichtung den jeweiligen Zusatzstrom durch die entsprechende Ansteuerung
der jeweiligen aktiven Einrichtung derart einstellt, dass der jeweilige Kühlstrom
einem mittels der jeweiligen Aufbringeinrichtung auf das heiße Walzgut aufzubringenden
jeweiligen Soll-Strom jederzeit so weit wie möglich angenähert wird.
[0017] Die jeweilige aktive Einrichtung kann bei entsprechender Ausgestaltung mit einer
erheblich höheren Dynamik betrieben werden als ein Regelventil. Es ist daher möglich,
in den Versorgungsleitungen zu den Aufbringeinrichtungen - wie im Stand der Technik
auch - Regelventile zu verwenden und diese entsprechend anzusteuern. Trotz der relativ
großen Verzögerungszeiten beim Nachführen der Einstellung der Regelventile können
aufgrund der höheren Dynamik der aktiven Einrichtungen aber dennoch die Kühlströme
mit einer relativ kleinen Verzögerungszeit und damit mit hoher Dynamik eingestellt
werden.
[0018] Damit kann - je nach Ansteuerzustand der jeweiligen aktiven Einrichtung - beispielsweise
der Druck im Pufferbereich der jeweiligen Aufbringeinrichtung kurzzeitig erhöht oder
abgesenkt werden. Bei einem erhöhten Druck strömt aus dem jeweiligen Pufferbereich
kurzzeitig mehr Kühlmittel als jeweiliger Kühlstrom aus, als dem jeweiligen Pufferbereich
als jeweiliger Basisstrom zugeführt wird. Bei einem abgesenkten Druck ist es umgekehrt.
Im zeitlichen Mittel korrespondieren der Kühlstrom und der Basisstrom jedoch miteinander.
[0019] Im einfachsten Fall ist die jeweilige aktive Einrichtung als Paar von Luftventilen
ausgebildet, von denen je eines mit einem Druckreservoir und der Umgebung verbunden
ist. Diese prinzipiell mögliche Ausgestaltung ist jedoch nicht bevorzugt. Bevorzugt
ist vielmehr, dass die jeweilige aktive Einrichtung eine das weitere Medium aktiv
fördernde Einrichtung ist.
[0020] Das weitere Medium kann insbesondere Luft oder Wasser sein. Im Falle von Luft ist
die das weitere Medium aktiv fördernde Einrichtung ein Gebläse, eine Luftpumpe oder
eine Turbine. Im Falle von Wasser ist die das weitere Medium aktiv fördernde Einrichtung
eine Pumpe.
[0021] Im Falle von Luft ist es möglich, diese direkt aus der Umgebung zu beziehen und -
im Falle eines negativen Zusatzstroms - direkt an die Umgebung abzugeben. Alternativ
kann das weitere Medium einer jeweiligen Speichereinrichtung entnommen werden. In
diesem Fall kann das weitere Medium Luft oder Wasser sein.
[0022] Es ist möglich, dass das weitere Medium in der jeweiligen Speichereinrichtung nicht
unter einem jeweiligen Druck steht. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das weitere
Medium Wasser ist und sich im oberen Bereich der jeweiligen Speichereinrichtung ein
Luftpolster befindet, das über eine Öffnung mit der Umgebung in Verbindung steht,
so dass nach Bedarf Luft in die jeweilige Speichereinrichtung einströmen oder aus
der jeweiligen Speichereinrichtung ausströmen kann. Alternativ ist es möglich, dass
das weitere Medium in der jeweiligen Speichereinrichtung unter einem jeweiligen Druck
steht. Dadurch kann insbesondere der Stellbereich, der von der aktiven Einrichtung
bewältigt werden muss, klein gehalten werden.
[0023] Vorzugsweise wird der jeweilige Druck in der jeweiligen Speichereinrichtung über
eine mit der jeweiligen Speichereinrichtung verbundene jeweilige Steuerleitung eingestellt.
Dadurch ist es möglich, in jedem statischen Betriebszustand der jeweiligen Aufbringeinrichtung
den Druck in der jeweiligen Speichereinrichtung derart einzustellen, dass die jeweilige
aktive Einrichtung zur hochdynamischen Einstellung des jeweiligen Kühlstroms möglichst
wenig Energie verbrauchen muss. Insbesondere ist es möglich, dass der jeweilige Druck
in der jeweiligen Speichereinrichtung in Abhängigkeit von dem Soll-Strom oder einem
in dem jeweiligen Pufferbereich herrschenden jeweiligen Druck nachgeführt wird. In
diesem Fall ist es sogar möglich, jeden statischen Betriebszustand der jeweiligen
Aufbringeinrichtung einzustellen, ohne dass die jeweilige aktive Einrichtung zur Einhaltung
dieses Zustands Energie verbrauchen muss.
[0024] Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Steuereinrichtung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche 9 bis 11.
[0025] Erfindungsgemäß wird eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass die Steuereinrichtung zusätzlich dynamisch einen jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustand
für eine jeweilige aktive Einrichtung ermittelt und die jeweilige aktive Einrichtung
entsprechend ansteuert, so dass die jeweilige aktive Einrichtung entsprechend der
Ansteuerung der jeweiligen aktiven Einrichtung durch die Steuereinrichtung dem jeweiligen
Pufferbereich über eine jeweilige weitere Versorgungsleitung einen jeweiligen Zusatzstrom
eines weiteren Mediums zuführt,
- dass ein von dem jeweiligen Pufferbereich ausgehender und mittels der jeweiligen Aufbringeinrichtung
auf das heiße Walzgut aufgebrachter jeweiliger Kühlstrom des Kühlmittels sowohl von
dem das jeweilige Regelventil durchströmenden jeweiligen Basisstrom als auch von dem
über die jeweilige aktive Einrichtung strömenden jeweiligen Zusatzstrom abhängt und
- dass die Steuereinrichtung den jeweiligen Zusatzstrom derart auf positive und negative
Werte einstellt, dass der jeweilige Kühlstrom einem mittels der jeweiligen Aufbringeinrichtung
auf das heiße Walzgut aufzubringenden jeweiligen Soll-Strom jederzeit so weit wie
möglich angenähert wird.
[0026] Falls das weitere Medium einer jeweiligen Speichereinrichtung entnommen wird und
in der jeweiligen Speichereinrichtung unter einem jeweiligen Druck steht, stellt die
Steuereinrichtung vorzugsweise den jeweiligen Druck in der jeweiligen Speichereinrichtung
über eine mit der jeweiligen Speichereinrichtung verbundene jeweilige Steuerleitung
ein. Dadurch ist es möglich, in jedem statischen Betriebszustand der jeweiligen Aufbringeinrichtung
den Energieverbrauch der jeweiligen aktiven Einrichtung zu reduzieren. Ganz besonders
gilt dies, wenn die Steuereinrichtung den Druck in der jeweiligen Speichereinrichtung
in Abhängigkeit von dem Soll-Strom oder einem in dem jeweiligen Pufferbereich herrschenden
Druck nachführt. In diesem Fall kann der Energieverbrauch im Idealfall sogar auf 0
reduziert werden.
[0027] Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet,
die mit einem Computerprogramm programmiert ist, das Maschinencode umfasst, der von
der Steuereinrichtung abarbeitbar ist. In diesem Fall bewirkt die Abarbeitung des
Maschinencodes durch die Steuereinrichtung die entsprechende Ermittlung des jeweiligen
Soll-Ansteuerzustands für das jeweilige Regelventil und des jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustands
für die jeweilige aktive Einrichtung sowie die entsprechende Ansteuerung des jeweiligen
Regelventils und der jeweiligen aktiven Einrichtung.
[0028] Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs
12 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms durch eine
softwareprogrammierbare Steuereinrichtung der eingangs genannten Art, dass die Steuereinrichtung
entsprechend der erfindungsgemäßen Vorgehensweise den jeweiligen Soll-Ansteuerzustand
für das jeweilige Regelventil und den jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustand für
die jeweilige aktive Einrichtung ermittelt und das jeweilige Regelventil und die jeweilige
aktive Einrichtung entsprechend ansteuert.
[0029] Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kühlstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs
13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kühlstrecke sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche 14 bis 17.
[0030] Erfindungsgemäß wird eine Kühlstrecke der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass dem jeweiligen Pufferbereich eine jeweilige aktive Einrichtung zugeordnet ist,
mittels derer dem Pufferbereich über eine weitere Versorgungsleitung ein Zusatzstrom
eines weiteren Mediums zuführbar ist, so dass der jeweilige Kühlstrom sowohl von dem
das jeweilige Regelventil durchströmenden Basisstrom als auch von dem über die jeweilige
aktive Einrichtung strömenden jeweiligen Zusatzstrom abhängt, und
- dass die Kühlstrecke eine Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 aufweist,
welche nicht nur das jeweilige Regelventil, sondern zusätzlich auch die jeweilige
aktive Einrichtung steuert.
[0031] Dadurch können die gleichen Vorteile wie für das Betriebsverfahren erreicht werden.
[0032] Die vorteilhaften Ausgestaltungen der Kühlstrecke und auch die dadurch bewirkten
Vorteile sind bereits Gegenstand der korrespondierenden Ansprüche auf das Betriebsverfahren.
Es wird daher auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0033] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie
die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich
im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung
mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
- FIG 1
- eine einer Walzstraße nachgeordnete Kühlstrecke,
- FIG 2
- eine einer Walzstraße vorgeordnete Kühlstrecke
- FIG 3
- eine innerhalb einer Walzstraße angeordnete Kühlstrecke,
- FIG 4
- eine einzelne Aufbringeinrichtung,
- FIG 5
- eine Modifikation der Aufbringeinrichtung von FIG 4 und
- FIG 6
- eine weitere Aufbringeinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsformen
[0034] Gemäß FIG 1 soll ein heißes Walzgut 1 aus Metall in einer Kühlstrecke 2 gekühlt werden.
Die Kühlstrecke 2 ist gemäß FIG 1 einer Walzstraße nachgeordnet. Dargestellt ist in
FIG 1 nur ein Walzgerüst 3 der Walzstraße, nämlich das letzte Walzgerüst 3 der Walzstraße.
In der Regel weist die Walzstraße jedoch mehrere Walzgerüste 3 auf, die von dem heißen
Walzgut 1 sequenziell nacheinander durchlaufen werden. Im Falle der Ausgestaltung
gemäß FIG 1 tritt das heiße Walzgut 1 unmittelbar nach dem Walzen im letzten Walzgerüst
3 der Walzstraße in die Kühlstrecke 2 ein. Ein zeitlicher Abstand zwischen dem Walzen
im letzten Walzgerüst 3 der Walzstraße und dem Eintreten in die Kühlstrecke 2 liegt
in der Regel im Bereich weniger Sekunden.
[0035] Alternativ könnte die Kühlstrecke 2 entsprechend der Darstellung in FIG 2 der Walzstraße
vorgeordnet sein. Dargestellt ist in FIG 2 ebenfalls nur ein einziges Walzgerüst 4
der Walzstraße, nämlich das erste Walzgerüst 4 der Walzstraße. Im Falle der Ausgestaltung
gemäß FIG 2 wird das heiße Walzgut 1 unmittelbar nach dem Auslaufen aus der Kühlstrecke
2 im ersten Walzgerüst 4 der Walzstraße gewalzt. Ein zeitlicher Abstand zwischen dem
Kühlen in der Kühlstrecke 2 und dem Walzen im ersten Walzgerüst 4 der Walzstraße liegt
oftmals im Bereich weniger Minuten. Er kann aber auch nur wenige Sekunden betragen.
[0036] Alternativ könnte die Kühlstrecke 2 entsprechend der Darstellung in FIG 3 innerhalb
der Walzstraße angeordnet sein. Dargestellt sind in FIG 3 zwei Walzgerüste 5 der Walzstraße.
In diesem Fall erfolgt das Kühlen in der Kühlstrecke 2 zwischen dem Walzen in den
beiden Walzgerüsten 5 der Walzstraße. Ein zeitlicher Abstand zwischen dem Kühlen in
der Kühlstrecke 2 und dem Walzen in den beiden aufeinanderfolgenden Walzgerüsten 5
der Walzstraße liegt im Bereich weniger Sekunden. Gemäß der Darstellung in FIG 3 ist
die Kühlstrecke 2 zwischen zwei aufeinander folgenden Walzgerüsten 5 der Walzstraße
angeordnet. Sie könnte sich aber auch über einen größeren Bereich erstrecken, so dass
die Kühlstrecke 2 durch mindestens ein in FIG 3 nicht dargestelltes weiteres Walzgerüst
in eine entsprechende Anzahl von Abschnitten unterteilt wird.
[0037] Das Walzgut 1 besteht aus Metall. Beispielsweise kann das Walzgut 1 aus Stahl oder
Aluminium bestehen. Auch andere Metalle sind möglich. Im Falle von Stahl liegt eine
Temperatur des Walzguts 1 vor der Kühlstrecke 2 in der Regel zwischen 750 °C und 1.200
°C. In der Kühlstrecke 2 erfolgt eine Kühlung auf eine niedrigere Temperatur. Es ist
im Einzelfall möglich, dass die niedrigere Temperatur nur geringfügig unterhalb der
Temperatur vor der Kühlstrecke 2 liegt. Insbesondere in dem Fall, dass die Kühlstrecke
2 der Walzstraße nachgeordnet ist, wird das Walzgut 1 jedoch in der Regel auf eine
deutlich niedrigere Temperatur gekühlt, beispielsweise auf eine Temperatur zwischen
200 °C und 700 °C.
[0038] Das heiße Walzgut 1 wird der Kühlstrecke 2 in einer horizontalen Transportrichtung
x zugeführt. Beim Durchlaufen der Kühlstrecke 2 ändert das heiße Walzgut 1 seine Transportrichtung
x nicht. Es wird also auch innerhalb der Kühlstrecke 2 horizontal transportiert. Nach
dem Verlassen der Kühlstrecke 2 kann das Walzgut 1 seine Transportrichtung entweder
beibehalten oder ändern. Falls das heiße Walzgut 1 ein Band ist, kann es beispielsweise
schräg nach unten umgelenkt werden, um es einem Haspel zuzuführen. Weiterhin ist es
möglich, dass das heiße Walzgut 1 seine Transportrichtung x umkehrt (reversiert),
nochmals die Kühlstrecke 2 durchläuft und sodann nochmals gewalzt wird. Dies ist sowohl
bei Grobblech als auch bei einer Vorbramme möglich.
[0039] Die Kühlstrecke 2 weist eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen 6 auf. Mittels der
Aufbringeinrichtungen 6 wird ein Kühlmittel 7 auf das Walzgut 1 aufgebracht. Entsprechend
der Darstellung in den FIG 1 bis 3 wird das Kühlmittel 7 von oben auf das Walzgut
1 aufgebracht. Es könnte jedoch - und zwar sowohl alternativ als auch zusätzlich -
ebenso auch eine Aufbringung von unten und/oder von der Seite erfolgen. Bei dem Kühlmittel
7 handelt es sich um Wasser. Gegebenenfalls können dem Wasser in geringem Umfang (maximal
1 Prozent bis 2 %) Zusätze beigefügt sein. In jedem Fall handelt es sich bei dem Kühlmittel
7 jedoch um ein flüssiges, auf Wasser basierendes Kühlmittel. Die Aufbringeinrichtungen
6 können beispielsweise als übliche Spritzbalken ausgebildet sein.
[0040] Minimal ist eine einzige Aufbringeinrichtung 6 vorhanden. In vielen Fällen sind jedoch
mehrere Aufbringeinrichtungen 6 vorhanden. Beispielsweise können die Aufbringeinrichtungen
6 entsprechend der Darstellung in FIG 1 hintereinander angeordnet sein. In diesem
Fall bringen die Aufbringeinrichtungen 6 ihren jeweiligen Anteil an dem Kühlmittel
7 sequenziell nacheinander auf das Walzgut 1 auf. Der Begriff "sequenziell nacheinander"
bezieht sich in diesem Zusammenhang auf einen bestimmten Abschnitt des Walzguts 1,
da dieser sequenziell nacheinander Bereiche durchläuft, in denen die einzelnen Aufbringeinrichtungen
6 ihren jeweiligen Anteil an dem Kühlmittel 7 jeweils auf den entsprechenden Abschnitt
des Walzguts 1 aufbringen. Die Anzahl an Aufbringeinrichtungen 6 liegt oftmals im
zweistelligen, manchmal sogar im oberen zweistelligen Bereich, in seltenen Fällen
auch im dreistelligen Bereich. Eine sequenzielle Anordnung hintereinander ist in der
Regel insbesondere dann realisiert, wenn die Kühlstrecke 2 der Walzstraße nachgeordnet
ist. Sie kann aber auch bei anderen Fallgestaltungen gegeben sein.
[0041] Die Aufbringeinrichtungen 6 sind über eine jeweilige Versorgungsleitung 8 mit einem
Reservoir 9 des Kühlmittels 7 (oder einer anderen Quelle für das Kühlmittel 7) verbunden.
Das Reservoir 9 ist im vorliegenden Fall einheitlich für alle Aufbringeinrichtungen
6. Es könnten aber auch mehrere voneinander unabhängige Reservoire 9 vorhanden sein.
In jeder Versorgungsleitung 8 ist ein jeweiliges Regelventil 10 angeordnet. Die Regelventile
10 können prinzipiell an beliebigen Stellen innerhalb der Versorgungsleitungen 8 angeordnet
sein. In der Praxis ist es jedoch von Vorteil, wenn die Regelventile 10 möglichst
nahe an den Aufbringeinrichtungen 6 angeordnet sind. Soweit erforderlich, können den
Regelventilen 10 eine oder mehrere Pumpen 11 vorgeordnet sein. Die Betriebsweise der
Pumpe 11 bzw. der Pumpen 11 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
[0042] Nachfolgend wird - stellvertretend für alle Aufbringeinrichtungen 6 - in Verbindung
mit FIG 4 der Betrieb einer der Aufbringeinrichtungen 6 näher erläutert. Die anderen
Aufbringeinrichtungen 6 werden auf prinzipiell gleiche Art und Weise betrieben. Für
jede Aufbringeinrichtung 6 kann die jeweilige Betriebsweise jedoch individuell bestimmt
werden. Es ist also zwar möglich, aber nicht erforderlich, die Aufbringeinrichtungen
6 gleichartig zu betreiben. Auch ist es möglich, dass einige der Aufbringeinrichtungen
6 auf eine andere als die erfindungsgemäße Art und Weise betrieben werden.
[0043] Der Aufbringeinrichtung 6 wird über die Versorgungsleitung 8 und das Regelventil
10 aus dem Reservoir 9 ein Basisstrom F1 des Kühlmittels 7 zugeführt. Der Basisstrom
F1 weist die Einheit m
3/s auf. Die Versorgungsleitung 8 ist mit einem Pufferbereich 12 der Aufbringeinrichtung
6 verbunden. Dadurch wird Basisstrom F1 zunächst dem Pufferbereich 12 der Aufbringeinrichtung
6 zugeführt. Beispielsweise kann die Aufbringeinrichtung 6 entsprechend der Darstellung
in FIG 4 als Spritzbalken ausgebildet sein, der ein gewisses Speichervolumen aufweist,
wobei das Speichervolumen in variablem Umfang mit dem Kühlmittel 7 und im übrigen
mit Luft gefüllt ist. Ausgehend von dem Pufferbereich 12 wird mittels der Aufbringeinrichtung
6 ein Kühlstrom F auf das heiße Walzgut 1 aufgebracht. Ein Abstand der Aufbringeinrichtung
6 - beispielsweise von Spritzdüsen - vom Walzgut 1 liegt in der Regel zwischen 20
cm und 200 cm.
[0044] Die Kühlstrecke 2 wird von einer Steuereinrichtung 13 gesteuert. In der Regel ist
die Steuereinrichtung 13 als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet.
In diesem Fall ist die Steuereinrichtung 13 mit einem Computerprogramm 14 programmiert.
Das Computerprogramm 14 umfasst Maschinencode 15, der von der Steuereinrichtung 13
unmittelbar abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 15 durch die Steuereinrichtung
13 bewirkt in diesem Fall, dass die Steuereinrichtung 13 ein Betriebsverfahren für
die Kühlstrecke 2 ausführt, wie es nachstehend näher erläutert wird.
[0045] Die Steuereinrichtung 13 ermittelt dynamisch einen Soll-Ansteuerzustand S1* für das
Regelventil 10. Sie steuert das Regelventil 10 entsprechend an. Durch das Ansteuern
des Regelventils 10 entsprechend dem ermittelten Soll-Ansteuerzustand S1* stellt die
Regeleinrichtung 13 den Basisstrom F1 ein, der über die Versorgungsleitung 8 und das
Regelventil 10 der Aufbringeinrichtung 6 zugeführt wird.
[0046] Der Steuereinrichtung 13 der Kühlstrecke 2 ist ein Soll-Strom F* bekannt, der mittels
der Aufbringeinrichtung 6 auf das heiße Walzgut 1 aufgebracht werden soll. Der Soll-Strom
F* ist in der Regel zeitlich nicht konstant, sondern variabel, also eine Funktion
der Zeit. Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung 13 den Soll-Ansteuerzustand S1*
für das Regelventil 10 in Abhängigkeit von dem Soll-Strom F* des Kühlmittels 7 ermittelt.
In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 13 den Ansteuerzustand S1* beispielsweise
derart ermitteln, dass in jedem Betriebszustand der das Regelventil 10 durchströmende
Basisstrom F1 dem Soll-Strom F* jederzeit so weit wie möglich angenähert wird. Dann
entspricht der Betrieb des Regelventils 10 der Betriebsweise des Standes der Technik.
Es sind aber auch andere Vorgehensweisen möglich. Hierauf wird später noch eingegangen
werden.
[0047] Zusätzlich ist dem Pufferbereich 12 eine aktive Einrichtung 16 zugeordnet. Die aktive
Einrichtung 16 ist über eine weitere Versorgungsleitung 17 mit dem Pufferbereich 12
verbunden. Der Begriff "aktive Einrichtung" bedeutet, dass die Steuereinrichtung 13
die aktive Einrichtung 16 entsprechend einem Soll-Ansteuerzustand S2* ansteuert und
dass die aktive Einrichtung 16 entsprechend reagiert. Die Steuereinrichtung 13 ermittelt
dynamisch auch den weiteren Soll-Ansteuerzustand S2* und steuert die aktive Einrichtung
16 entsprechend an. Der Soll-Ansteuerzustand S2* für die aktive Einrichtung 16 wird
nachfolgend zur Unterscheidung von dem Soll-Ansteuerzustand S1* für das Regelventil
10 als weiterer Soll-Ansteuerzustand S2* bezeichnet. Entsprechend der Ansteuerung
der aktiven Einrichtung 16 durch die Steuereinrichtung 13 führt die aktive Einrichtung
16 dem Pufferbereich 12 über die weitere Versorgungsleitung 17 dadurch einen Zusatzstrom
F2 eines weiteren Mediums 18 zu. Der Zusatzstrom F2 weist - analog zum Basisstrom
Basisstrom F1 - die Einheit m
3/s auf. Er kann positiv oder negativ sein. Es ist also alternativ möglich, das weitere
Medium 18 dem Pufferbereich 12 zuzuführen oder es aus dem Pufferbereich 12 abzuziehen.
Ob der Zusatzstrom F2 positiv oder negativ ist, ist vom weiteren Soll-Ansteuerzustand
S2* abhängig. Unabhängig vom jeweils konkreten Wert des Zusatzstromes F2 und auch
unabhängig von der Art des weiteren Mediums 18 hängt dadurch jedoch der Kühlstrom
F nicht nur von dem das Regelventil 10 durchströmenden Basisstrom F1 ab, sondern zusätzlich
auch von dem über die aktive Einrichtung 16 strömenden Zusatzstrom F2.
[0048] Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Prinzip, dass die Steuereinrichtung 13 durch
die entsprechende Ansteuerung der aktiven Einrichtung 16 den Zusatzstrom F2 derart
einstellt, dass der Kühlstrom F dem Soll-Strom F* jederzeit so weit wie möglich angenähert
wird.
[0049] Um den weiteren Soll-Ansteuerzustand S2* ermitteln zu können, müssen der Steuereinrichtung
13 verschiedene Werte bekannt sein. Zum einen ist dies der Soll-Strom F*. Der Soll-Strom
F* kann der Steuereinrichtung 13 beispielsweise vorgegeben werden oder von der Steuereinrichtung
13 anhand anderer Daten - beispielsweise der Temperatur oder der Enthalpie eines bestimmten
Abschnitts des Walzguts 1 in Verbindung mit einem gewünschten zeitlichen Verlauf der
Temperatur oder der Enthalpie - ermittelt werden. Wenn, wie im Falle der Ausgestaltung
gemäß FIG 4 der Fall, das weitere Medium 18 Luft ist, müssen der Steuereinrichtung
13 ein Nennstrom F0 und ein zugehöriger Nenndruck p0 bekannt sein. Der Nennstrom F0
ist die Menge an Kühlmittel 7, die pro Zeiteinheit aus dem Pufferbereich 12 auf das
heiße Walzgut 1 aufgebracht wird, wenn im Pufferbereich 12 der Nenndruck p0 herrscht.
Die Werte F0, p0 können beispielsweise durch eine einmalige Messung vorab ermittelt
werden.
[0050] Wenn in einem derartigen Fall beispielsweise eine schnelle Erhöhung des Soll-Stroms
F* erfolgt, so kann anhand der Beziehung
der zugehörige erforderliche Druck p ermittelt werden, der im Pufferbereich 12 herrschen
muss. Der Nennstrom F0 ist die Menge an Kühlmittel 7, die pro Zeiteinheit aus dem
Pufferbereich 12 auf das heiße Walzgut 1 aufgebracht wird, wenn im Pufferbereich 12
der Nenndruck p0 herrscht. Die Steuereinrichtung 13 steuert die aktive Einrichtung
16 somit derart an, dass sie im Pufferbereich 12 den Druck p hervorruft.
[0051] Die aktive Einrichtung 16 ist vorzugsweise eine das weitere Medium 18 aktiv fördernde
Einrichtung, beispielsweise eine Turbine. Die Turbine wird in diesem Fall von einem
elektrischen Antrieb angetrieben. Beispielsweise kann der Antrieb umrichtergesteuert
sein. Derartige Steuerungen sind Fachleuten allgemein bekannt und müssen daher nicht
näher erläutert werden. Ein elektrischer Antrieb kann typischerweise mit einer Zeitkonstante
von 0,1 s von 0 auf Maximaldrehzahl beschleunigt und umgekehrt auch mit einer Zeitkonstante
von 0, 1 Sekunden von der Maximaldrehzahl auf 0 verzögert werden.
[0052] Die aktive Einrichtung 16 kann somit mit hoher Dynamik angesteuert werden. Ein Durchfahren
des vollen Stellbereichs (beispielsweise von 0 bis Maximaldrehzahl) kann typischerweise
in einem Zeitfenster von weniger als 0,2 s erfolgen. Oftmals werden sogar nur 0,1
s oder weniger benötigt. Damit kann mit dieser kurzen Zeitkonstante der Kühlstrom
F angepasst werden, obwohl das Regelventil 10 nur eine relativ geringe Dynamik aufweist,
beispielsweise eine Zeitkonstante von 1,5 s. Während dieses Zeitraums weicht somit
zwar der Basisstrom F1 von dem gewünschten Soll-Strom F* ab. Beim Kühlstrom F macht
sich diese Zeitverzögerung jedoch nicht bemerkbar, weil mittels der Turbine nach Bedarf
in hochdynamischer Art und Weise der Druck p im Pufferbereich 12 eingestellt werden
kann.
[0053] Der Zusatzstrom F2 kann positiv oder negativ sein. Ist er positiv, pumpt die Turbine
Luft in den Pufferbereich 12 hinein, so dass der Druck p im Pufferbereich 12 erhöht
wird. Ist er negativ, saugt die Turbine Luft aus dem Pufferbereich 12 ab, so dass
der Druck p im Pufferbereich 12 verringert wird. Der Kühlstrom F hängt jedoch nicht
direkt vom Basisstrom F1 ab, sondern vom Druck p im Pufferbereich 12. Es muss lediglich
gewährleistet sein, dass sich im Pufferbereich 12 überhaupt Kühlmittel 7 befindet,
das auf das heiße Walzgut 1 aufgebracht werden kann.
[0054] Der Basisstrom F1 muss nicht direkt dem Soll-Strom F* folgen. Er muss lediglich derart
eingestellt werden, dass der Pufferbereich 12 weder leer wird noch überläuft. Hierfür
ist es, wie bereits erwähnt, möglich, den Soll-Ansteuerzustand S1* so wie im Stand
der Technik auch in Abhängigkeit von dem Soll-Strom F* zu ermitteln. Alternativ ist
es möglich, beispielsweise einen Füllstand des Speicherbereichs 12 zu ermitteln und
auf einen bestimmten Sollwert zu regeln. Der Sollwert kann nach Bedarf konstant sein
oder variieren. Der Füllstand kann in diesem Fall beispielsweise direkt oder indirekt
gemessen werden. Eine indirekte Messung ist beispielsweise über Druckmessdosen möglich,
mittels derer das Gewicht der Aufbringeinrichtung 6 erfasst wird. Der Füllstand kann
auch modellgestützt anhand des Basisstroms F1 und des Kühlstroms F ermittelt werden.
Die Differenz von Basisstrom F1 und Kühlstrom F entspricht zu jedem Zeitpunkt der
Änderung des Füllstands. Durch zeitliche Integration dieser Differenz kann somit,
ausgehend von einem bekannten anfänglichen Füllstand, jederzeit der momentane Füllstand
ermittelt werden. Der Basisstrom F1 kann beispielsweise gemessen werden, der Kühlstrom
F anhand des ohne weiteres messbaren Druckes p ermittelt werden.
[0055] Zur Ermittlung des Soll-Ansteuerzustands S2* für die aktive Einrichtung 16 kann die
Steuereinrichtung 13 beispielsweise wie folgt vorgehen:
Der Pufferbereich 12 habe ein Gesamtvolumen V. Der Pufferbereich 12 sei teilweise
mit dem Kühlmittel 7 gefüllt, im übrigen mit Luft. Mit V1 wird nachfolgend das vom
Kühlmittel 7 eingenommene Volumen bezeichnet, mit V2 das Luftvolumen. Es gilt selbstverständlich
die Beziehung
[0056] Im Luftvolumen V2 herrsche der Druck p. Derselbe Druck p herrscht auch im Kühlmittel
7. Über das Regelventil 10 und die Versorgungsleitung 8 fließt der Basisstrom F1 in
den Pufferbereich 12. Der Basisstrom F1 kann anhand der Beziehung
ermittelt werden. FR ist ein Referenzstrom des Kühlmittels 7, der bei vollständig
geöffnetem Regelventil 10 fließt, wenn die Druckdifferenz zwischen der Eingangsseite
des Regelventils 10 und dem Pufferbereich 12 gleich dem Nenndruck p0 ist. Der Wert
FR kann beispielsweise durch eine einmalige Messung vorab ermittelt werden. p1 ist
der Druck eingangsseitig des Regelventils 10. f(x) ist die relative Durchflussmenge
des Regelventils 10 in Abhängigkeit von der Ventilstellung x des Regelventils 10.
Sie liegt für x = 0 (Regelventil 10 vollständig geschlossen) bei 0 und für x = 1 (Regelventil
10 vollständig geöffnet) bei 1. Zwischen x = 0 und x = 1 ist sie monoton - oftmals
streng monoton - steigend. Die Kennlinie f als solche kann vorab bekannt sein. In
der Regel wird sie vom Hersteller des Regelventils 10 einmalig vorab erfasst und kann
danach dem Datenblatt des Regelventils 10 entnommen werden.
[0057] Für die Änderung des von dem Kühlmittel 7 eingenommenen Volumens V1 gilt
[0058] Für die im Luftvolumen V2 enthaltene Luftmenge M gilt
[0059] Hierbei wird angenommen, dass die Temperatur der Luft konstant ist. Falls die Temperatur
variabel ist, gestaltet sich die Rechnung zwar etwas komplexer, bleibt aber prinzipiell
ähnlich.
[0060] Durch den Zusatzstrom F2 wird im Pufferbereich 12 eine Änderung der Luftmenge M und
damit des Luftvolumens V2 und/oder des Druckes p bewirkt. Es gilt somit
[0061] Durch Einsetzen von Gleichung (1) und Gleichung (3) kann somit als resultierende
Gleichung für die zeitliche Änderung der Luftmenge M folgende Beziehung ermittelt
werden:
[0062] Der Steuereinrichtung 13 ist weiterhin die Kennlinie K der Turbine bekannt. Die Kennlinie
K setzt die Drehzahl n der Turbine, die Druckdifferenz δp eingangsseitig und ausgangsseitig
der Turbine und die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge, also die zeitliche Ableitung
der Luftmenge M, miteinander in Bezug. Bei Vorgabe von zwei der drei Größen Drehzahl
n der Turbine - Druckdifferenz δp - zeitliche Ableitung der Luftmenge M ist die jeweils
dritte Größe anhand der Kennlinie K bestimmt. Die Kennlinie K kann beispielsweise
durch Messung oder anhand eines Datenblatts des Herstellers der Turbine ermittelt
werden. Es kann also eine Funktion angegeben werden, mittels derer bei gegebener Druckdifferenz
δp und gegebener zeitlicher Ableitung der Luftmenge M die zugehörige Drehzahl n der
Turbine ermittelt werden kann. Die erforderliche Druckdifferenz δp ergibt sich direkt
durch den gewünschten Soll-Strom F*. Mit der zeitlichen Ableitung der Luftmenge M
ist auch der Zusatzstrom F2 bestimmt.
[0063] Somit ist im Ergebnis die Drehzahl n der Turbine durch folgende Beziehung bestimmt:
[0064] Diese Gleichung ist ausschließlich vom Druck p im Pufferbereich 12, der Stellung
x des Regelventils 10, der momentanen Luftmenge M und der zeitlichen Ableitung des
Druckes p im Pufferbereich 12 abhängig. Die übrigen Größen sind lediglich konstante
Parameter. Die Luftmenge M ist eine Zustandsgröße, die leicht mittels eines Beobachters
ermittelt werden kann. Dazu muss lediglich die Gleichung (7) mit einem geeigneten
Anfangswert gelöst werden.
[0066] Der Druck p im Pufferbereich 12 und damit im Ergebnis der Kühlstrom F können daher
so schnell eingestellt werden, wie die Drehzahl n der Turbine eingestellt werden kann.
Die Einstellung der Drehzahl der Turbine ist jedoch mit einer Genauigkeit von 1 %
und besser mit einer Zeit konstante von 0, 2 s und besser möglich.
[0067] Es muss lediglich noch beachtet werden, dass das Volumen V1 des Kühlmittels 7 im
Pufferbereich 12 innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt. Dies ist jedoch ohne weiteres
realisierbar. Es muss lediglich die Stellung x des Regelventils 10 ständig entsprechend
nachgeführt werden, so dass das Volumen V1 gegen einen vorgegebenen Sollwert strebt.
Entsprechende Regler sind allgemein bekannt. Der Regler kann - beispielsweise - als
P-Regler, als PI-Regler oder als Zustandsregler ausgebildet sein, alle jeweils mit
oder ohne Vorsteuerung. Auch eine Implementierung als Zweipunktregler ist möglich.
[0068] Bei der Ausgestaltung gemäß FIG 4 entnimmt die aktive Einrichtung 16 die Luft schlichtweg
aus der Umgebung bzw. gibt sie an die Umgebung ab. Alternativ ist es entsprechend
der Darstellung in FIG 5 möglich, dass die aktive Einrichtung 16 die Luft aus einer
Speichereinrichtung 19 entnimmt und in die Speichereinrichtung 19 abgibt. Im übrigen
stimmt die Ausgestaltung von FIG 5 mit der Ausgestaltung von FIG 4 überein. Die Ausgestaltung
von FIG 5 weist gegenüber der Ausgestaltung von FIG 4 den Vorteil auf, dass die Luft
in der Speichereinrichtung 19 unter einem Druck p' stehen kann. Der Druck p' wird
vorzugsweise derart gewählt, dass er zwischen 0 und einem Maximaldruck liegt, wobei
der Maximaldruck derjenige Druck ist, bei welchem die Aufbringeinrichtung 6 maximal
betrieben.
[0069] Sofern die Speichereinrichtung 19 groß genug dimensioniert ist, ist es möglich, dass
der Druck p' näherungsweise konstant ist. In diesem Fall sollte der Druck p' in etwa
bei der Hälfte des Maximaldrucks liegen. Ist die Speichereinrichtung 19 kleiner dimensioniert,
verringert sich der Druck p' in der Speichereinrichtung 19 entsprechend der entnommenen
Luftmenge und erhöht sich wieder entsprechend der zugeführten Luftmenge. Dies kann
durchaus von Vorteil sein, da ein Druckanstieg in der Speichereinrichtung 19 einer
zu starken Verringerung des Luftvolumens V2 im Pufferbereich 12 entgegenwirkt und
umgekehrt.
[0070] Alternativ ist es entsprechend der Darstellung in FIG 5 möglich, dass die Steuereinrichtung
13 den Druck p' über eine Steuerleitung 20, die mit der Speichereinrichtung 19 verbunden
ist, einstellt. Die Steuereinrichtung 13 kann in diesem Fall insbesondere den Druck
p' in Abhängigkeit von dem Soll-Strom F* oder dem Druck p nachführen. Beispielsweise
kann die Steuereinrichtung 13 Ventile 21, 22 mit entsprechenden Steuersignalen S3*,
S4* ansteuern, so dass - je nach Ansteuerung der Ventile 21, 22 - der Speichereinrichtung
19 nach Bedarf Druckluft zugeführt wird oder Luft aus der Speichereinrichtung 19 in
die Umgebung abgelassen wird.
[0071] Aufgrund des Druckes p' ändert sich die Ansteuerung der Turbine, da es beim vorderen
Argument der Kennlinie K auf die Druckdifferenz δp ankommt. Im übrigen bleibt die
Herleitung der erforderlichen Drehzahl n der Turbine unverändert. Es ist also lediglich
erforderlich, die Drehzahl n der Turbine anhand folgender Beziehung zu ermitteln:
[0072] Die Ausgestaltung von FIG 5 bietet gegenüber der Ausgestaltung von FIG 4 verschiedene
Vorteile. Zum einen wird die Turbine immer in einer sauberen Luftumgebung betrieben.
Zum anderen kann der Energieverbrauch der Turbine reduziert werden, indem man den
Druck p' nach Bedarf einstellt. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der
Kühlstrom F und damit der erforderliche Druck p im Pufferbereich 12 für längere Zeit
konstant bleibt oder zumindest im Wesentlichen konstant bleibt.
[0073] Sowohl bei der Ausgestaltung gemäß FIG 4 als auch bei der Ausgestaltung gemäß FIG
5 muss das Kühlmittel 7 der Aufbringeinrichtung 6 relativ weit unten entnommen werden,
da sich - selbstverständlich - das Luftvolumen V2 im oberen Bereich und das Volumen
V1 an Kühlmittel 7 im unteren Bereich des Pufferbereichs 12 befindet. Dies ist jedoch
ohne weiteres möglich.
[0074] Die Ausgestaltung der FIG 4 und 5 ist insbesondere bei einer Laminarkühlstrecke sinnvoll.
Prinzipiell ist sie aber auch bei einer Intensivkühlung realisierbar.
[0075] Die Ausgestaltung von FIG 6 korrespondiert über weite Strecken mit der von FIG 5.
Auch bei der Ausgestaltung von FIG 6 ist die aktive Einrichtung 16 vorzugsweise eine
das weitere Medium 18 aktiv fördernde Einrichtung. Bei der Ausgestaltung von FIG 6
ist das weitere Medium 18 jedoch nicht Luft, sondern Wasser (bzw. allgemein das Kühlmittel
7) . Die aktive Einrichtung 16 ist daher eine Pumpe. Die Pumpe wird - analog zur Turbine
der FIG 4 und 5 - von einem elektrischen Antrieb angetrieben. Beispielsweise kann
der Antrieb umrichtergesteuert sein. Ein elektrischer Antrieb kann typischerweise
mit einer Zeitkonstante von 0, 1 s von 0 auf Maximaldrehzahl beschleunigt und umgekehrt
auch mit einer Zeitkonstante von 0,1 Sekunden von der Maximaldrehzahl auf 0 verzögert
werden. Dadurch kann mittels der Pumpe - je nach Drehzahl und Drehrichtung - nach
Bedarf in hochdynamischer Art und Weise zusätzlich zu dem über die Versorgungsleitung
8 zugeführten Basisstrom F1 dem Pufferbereich 12 zusätzliches Wasser zugeführt werden
oder ein Teil des über die Versorgungsleitung 8 zugeführten Basisstromes F1 dem Pufferbereich
12 entnommen werden. Der Kühlstrom F ergibt sich in diesem Fall direkt als Summe von
Basisstrom F1 und Zusatzstrom F2, wobei letzterer je nach Ansteuerung der Pumpe positiv
oder negativ sein kann.
[0076] Vorzugsweise steht auch bei der Ausgestaltung gemäß FIG 6 das weitere Medium in der
Speichereinrichtung 19 unter Druck p'. Weiterhin stellt vorzugsweise auch bei der
Ausgestaltung gemäß FIG 6 die Steuereinrichtung 13 den Druck p' über eine mit der
Speichereinrichtung 19 verbundene Steuerleitung 20 ein. Über die Steuerleitung 20
wird der Speichereinrichtung 19 vorzugsweise Druckluft zugeführt oder Luft aus der
Speichereinrichtung 19 abgelassen. Die Steuereinrichtung 13 kann den Druck p' ebenso
wie bei der Ausgestaltung gemäß FIG 5 in Abhängigkeit von dem Druck p nachführen.
[0077] Den Soll-Ansteuerzustand S2* für die Pumpe kann die Steuereinrichtung 13 beispielsweise
wie folgt ermitteln:
Wie zuvor kann gemäß Gleichung (1) der Druck p ermittelt werden, der erforderlich
ist, damit der Kühlstrom F gleich dem Soll-Strom F* ist. Der Basisstrom F1 gehorcht
ebenfalls weiterhin Gleichung (3) . Da im Falle der Ausgestaltung gemäß FIG 6 der
Pufferbereich 12 jedoch stets vollständig mit Kühlmittel 7 bzw. Wasser (= weiteres
Medium 18) gefüllt ist, gilt jederzeit, dass die Summe von Basisstrom F1 und Zusatzstrom
F2 gleich dem Kühlstrom F ist. Um den Kühlstrom F auf den Soll-Strom F* einzustellen,
muss daher jederzeit die Beziehung
eingehalten werden.
[0078] Analog zu den obigen Ausführungen zur Kennlinie K der Turbine existiert eine ähnliche
Kennlinie K für die Pumpe. Es wird lediglich die zeitliche Änderung der Luftmenge
durch den geförderten Volumenstrom ersetzt, also den Zusatzstrom F2. Mit dem bekannten
Druck p im Pufferbereich 12, dem Druck p' im Speicherbereich 19 und dem erforderlichen
Zusatzstrom F2 kann daher sofort gemäß der Beziehung
die erforderliche Drehzahl n der Pumpe ermittelt werden.
[0079] Analog zu den Ausgestaltungen der FIG 4 und 5 muss darauf geachtet werden, dass der
Basisstrom F1 im zeitlichen Mittel mit dem Kühlstrom F korrespondiert. Die Vorgehensweise
kann analog zu den Ausgestaltungen der FIG 4 und 5 realisiert sein.
[0080] Die Ausgestaltung von FIG 6 ist insbesondere bei einer Intensivkühlung sinnvoll.
Prinzipiell ist sie aber auch bei einer Laminarkühlstrecke realisierbar.
[0081] Sowohl bei den Ausgestaltungen der FIG 4 und 5 als auch bei der Ausgestaltung von
FIG 6 ist es sinnvoll, die Stellung x des Regelventils 10 tatsächlich zu messen. Dies
ist ohne weiteres möglich. Auch ist es sinnvoll und einfach realisierbar, den Druck
p im Pufferbereich 12 zu messen. Für den Druck p' in der Speichereinrichtung 19 ist
eine Messung möglich, aber nicht erforderlich. Bei den Ausgestaltungen der FIG 4 und
5 ist es weiterhin sinnvoll, auch die Menge an Kühlmittel 7 im Pufferbereich 12 zu
messen. Außer den bereits erwähnten Möglichkeiten kann man auch direkt den Füllstand
messen, beispielsweise mit einem Schwimmer, einem Ultraschallgeber oder einem kapazitiven
Sensor. Auf analoge Weise kann im Falle der Ausgestaltung von FIG 6 die Wassermenge
im Speicherbereich 19 gemessen werden. Die geförderten Ströme - also der Basisstrom
F1, der Zusatzstrom F2 und der Kühlstrom F - werden in der Regel nicht gemessen, auch
wenn dies natürlich prinzipiell möglich ist.
[0082] Sowohl bei den Ausgestaltungen der FIG 4 und 5 als auch bei der Ausgestaltung von
FIG 6 ist es möglich, dass der Soll-Strom F* der Steuereinrichtung 13 direkt und unmittelbar
vorgegeben wird. Vorzugsweise ist der Steuereinrichtung 11 jedoch der thermodynamische
Energiezustand H des Walzguts 1 unmittelbar vor Erreichen der Aufbringeinrichtung
6 bekannt. Bei dem thermodynamischen Energiezustand H kann es sich insbesondere um
die Enthalpie oder die Temperatur eines jeweiligen Abschnitts des Walzguts 1 handeln.
In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung 13 zunächst in Abhängigkeit von dem
thermodynamischen Energiezustand H den Soll-Strom F* und sodann anhand des Soll-Stroms
F* zumindest den zugehörigen Soll-Ansteuerzustand S2*, gegebenenfalls auch den zugehörigen
Soll-Ansteuerzustand S1*. Insbesondere ist es möglich, dass der Steuereinrichtung
13 ein örtlicher oder zeitlicher Soll-Verlauf des thermodynamischen Energiezustands
H vorgegeben wird, der nach Möglichkeit eingehalten werden soll. Die Steuereinrichtung
13 kann daher ermitteln, welcher thermodynamische Energiezustand H unmittelbar hinter
der Aufbringeinrichtung 6 vorliegen soll. Durch Vergleich mit dem tatsächlichen thermodynamischen
Energiezustand H unmittelbar vor der Aufbringeinrichtung 6 kann die Steuereinrichtung
13 daher ermitteln, welche Menge an Kühlmittel 7 auf den entsprechenden Abschnitt
des Walzguts 1 aufgebracht werden muss, damit der tatsächliche thermodynamische Energiezustand
H unmittelbar hinter der Aufbringeinrichtung 6 dem gewünschten Sollzustand möglichst
gut entspricht. Die erforderliche Menge an Kühlmittel 7 definiert dann in Verbindung
mit der Zeit, welche der entsprechende Abschnitt des Walzguts 1 zum Durchlaufen der
Aufbringeinrichtung 6 benötigt, den Soll-Strom F*.
[0083] Der thermodynamische Energiezustand H des entsprechenden Abschnitts des Walzguts
1 variiert von Aufbringeinrichtung 6 zu Aufbringeinrichtung 6. Insbesondere wird er
durch jede der Aufbringeinrichtungen 6 geändert. Für die Aufbringeinrichtung 6, welche
ihren Anteil an Kühlmittel 7 zuerst auf das Walzgut 1 aufbringt, kann der thermodynamische
Energiezustand H der Steuereinrichtung 13 als solcher vorgegeben sein. Beispielsweise
kann entsprechend der Darstellung in FIG 1 eingangsseitig der Kühlstrecke 2 ein Temperaturmessplatz
23 angeordnet sein, mittels dessen für die einzelnen Abschnitte des Walzguts 1 jeweils
die Temperatur bzw. allgemein der Energiezustand H erfasst wird. Der erfasste Energiezustand
H wird dann dem jeweiligen Abschnitt zugeordnet.
[0084] Für jeden Abschnitt wird während seines Durchlaufs durch die Kühlstrecke 2 eine Wegverfolgung
implementiert. Für jede weitere Aufbringeinrichtung 6, die ihren Anteil an Kühlmittel
7 später aufbringt, muss jedoch der entsprechende thermodynamische Energiezustand
H des Walzguts 1 (bzw. des entsprechenden Abschnitts des Walzguts 1) fortgeschrieben
werden. Hierbei berücksichtigt die Steuereinrichtung 13 insbesondere den thermodynamischen
Energiezustand H unmittelbar vor der unmittelbar vorhergehenden Aufbringeinrichtung
6 und die Menge an Kühlmittel 7, welche die unmittelbar vorhergehende Aufbringeinrichtung
6 auf das Walzgut 1 aufbringt. Bezüglich der Menge an Kühlmittel 7 kann die Steuereinrichtung
13 alternativ den Soll-Strom F* oder den Kühlstrom F der unmittelbar vorhergehenden
Aufbringeinrichtung 6 berücksichtigen. Sie ermittelt also sequenziell nacheinander
für die Aufbringeinrichtungen 6 jeweils den thermodynamischen Energiezustand H des
Walzguts 1. Soweit erforderlich, kann die Steuereinrichtung 13 in diesem Zusammenhang
eine Wärmeleitungsgleichung und eine Phasenumwandlungsgleichung ansetzen und iterativ
lösen.
[0085] In vielen Fällen ist das Walzgut 1 ein flaches Walzgut, beispielsweise ein Band oder
ein Grobblech. In diesem Fall ist es möglich, dass das flüssige Kühlmittel 7 mittels
jeder einzelnen Aufbringeinrichtung 6 von beiden Seiten auf das Walzgut 1 aufgebracht
wird. Diese Vorgehensweise wird oftmals bei einer Kühlstrecke 2 ergriffen, die der
Walzstraße vorgeordnet oder in der Walzstraße angeordnet ist. Sie kann aber auch ergriffen
werden, wenn die Kühlstrecke 2 der Walzstraße nachgeordnet ist. Insbesondere wenn
die Kühlstrecke 2 der Walzstraße nachgeordnet ist, wird das flüssige Kühlmittel 7
jedoch in der Regel mittels jeder einzelnen Aufbringeinrichtung 6 nur von einer Seite
auf das Walzgut 1 aufgebracht, insbesondere von oben oder von unten. Selbstverständlich
ist es auch in diesem Fall möglich, auf beide Seiten des flachen Walzguts 1 Kühlmittel
7 aufzubringen. In diesem Fall erfolgt dies jedoch durch voneinander verschiedene
Aufbringeinrichtungen 6.
[0086] Im Extremfall ist es möglich, dass die Aufbringeinrichtungen 6 jeweils nur eine einzige
Spritzdüse aufweisen. In der Regel weisen die Aufbringeinrichtungen 6 jedoch jeweils
mehrere Spritzdüsen auf. Die Spritzdüsen können in Transportrichtung x des Walzguts
1 gesehen hintereinander angeordnet sein. Die Spritzdüsen können beispielsweise innerhalb
eines einzelnen Spritzbalkens hintereinander angeordnet sein. Es können auch mehrere
in Transportrichtung x hintereinander angeordnete Spritzbalken zu einer (1) Aufbringeinrichtung
6 zusammengefasst sein. Dies gilt unabhängig davon, ob der jeweilige Spritzbalken
als solcher mehrere hintereinander angeordnete Spritzdüsen aufweist oder nicht.
[0087] Die Aufbringeinrichtungen 6 können weiterhin alternativ oder zusätzlich zu einer
Anordnung von Spritzdüsen hintereinander mehrere Spritzdüsen aufweisen, die quer zur
Transportrichtung x des Walzguts 1 gesehen nebeneinander angeordnet sind. Eine derartige
Ausgestaltung kann insbesondere bei einem flachen Walzgut 1 sinnvoll sein, also bei
einem Band oder einem Grobblech. Die Aufbringeinrichtungen 6 können sich in diesem
Fall über die volle Breite des Walzguts 1 erstrecken. Alternativ ist es möglich, dass
die Aufbringeinrichtungen 6 sich nur über einen Teil der Breite erstrecken. In diesem
Fall sind also nebeneinander mehrere Aufbringeinrichtungen 6 angeordnet, die über
jeweils eine eigene Versorgungsleitung 8 und eine eigenes Regelventil 10 mit Kühlmittel
7 versorgt werden.
[0088] Die gesamten, obenstehend in Verbindung mit einer der Aufbringeinrichtungen 6 und
deren zugehörigen Komponenten erläuterten Vorgehensweisen können in völlig analoger
Art und Weise auch für die anderen Aufbringeinrichtungen 6 ausgeführt werden. Die
genannte Vorgehensweise wird weiterhin, wie bereits erwähnt, jeweils für einen Abschnitt
des Walzguts 1 durchgeführt.
[0089] Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist eine hochdynamische
Einstellung der Kühlströme F möglich. Als Totzeit der Aufbringeinrichtungen 6 treten
lediglich noch die in der Regel sehr kleinen Zeiten auf, die das Kühlmittel 7 benötigt,
um - gerechnet ab dem Austreten aus der jeweiligen Aufbringeinrichtung 6 - auf das
Walzgut 1 aufzutreffen. Ein Abschalten des Kühlstroms F ist im Bereich von wenigen
Zehntelsekunden (oftmals unter 0,2 s, manchmal sogar unter 0,1 s) möglich. Gleiches
gilt bei einem Hochfahren des Kühlstroms F. Die Antriebe für die aktiven Einrichtungen
16 können sehr genau gesteuert werden. Eine übliche Genauigkeit der Drehzahl n liegt
im Bereich von 0, 1 %. Mit der gleichen oder einer ähnlichen Genauigkeit lässt sich
auch der Kühlstrom F für die jeweilige Aufbringeinrichtung 6 einstellen. Unter Berücksichtigung
des Ansprechverhaltens der Antriebe 12 dürfte aller Wahrscheinlichkeit nach ein Nachführen
des Kühlstroms F mit 1 % Genauigkeit in weniger als 0, 5 s erreicht werden können,
möglicherweise sogar in 0,2 s bis 0,3 s. Der Verschleiß an Turbinen, Pumpen und Antrieben
ist gering. Typische Standzeiten für Pumpenlager liegen beispielsweise bei 100.000
Stunden und mehr. Ähnliche Werte gelten für die Lager von Turbinen. Weiterhin werden
Druckschläge vermieden, da zwar der jeweilige Kühlstrom F sehr schnell reduziert wird,
nicht aber der jeweilige Basisstrom F1. Deshalb können bei einer Laminarkühlstrecke
kostengünstige Regelklappen eingesetzt werden. Insbesondere bei einer Vorbandkühlung
ist es weiterhin sogar möglich, die sogenannten Schienenstellen im Vorband gezielt
anders zu kühlen als das übrige Vorband. Dies ist im Stand der Technik mangels entsprechender
Dynamik nicht möglich. Aber auch bei normalen Kühlstrecken ergeben sich geringere
Verzögerungszeiten und damit eine genauere Temperaturführung des Walzguts 1.
[0090] Wird eine Laminarkühlstrecke mit erfindungsgemäßen Aufbringeinrichtungen 6 versehen,
so ist bei der "Luftversion" (FIG 4 und 5) typischerweise eine Turbine mit einer Leistung
von jeweils etwa 2 kW erforderlich. Bei einer Intensivkühlung oder einer Vorbandkühlung
wird vorzugsweise die "Wasserversion" (FIG 6) eingesetzt. Die benötigte Leistung für
die Pumpe liegt typischerweise bei etwa 25 kW.
[0091] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert
und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
[0092]
- 1
- Walzgut
- 2
- Kühlstrecke
- 3 bis 5
- Walzgerüste
- 6
- Aufbringeinrichtungen
- 7
- Kühlmittel
- 8, 17
- Versorgungsleitungen
- 9
- Reservoir
- 10
- Regelventile
- 11
- Pumpe
- 12
- Pufferbereich
- 13
- Steuereinrichtung
- 14
- Computerprogramm
- 15
- Maschinencode
- 16
- aktive Einrichtung
- 18
- weiteres Medium
- 19
- Speichereinrichtung
- 20
- Steuerleitung
- 21, 22
- Ventile
- 23
- Temperaturmessplatz
- F
- Kühlstrom
- F1
- Basisstrom
- F2
- Zusatzstrom
- F*
- Soll-Strom
- p, p'
- Drücke
- S1*, S2*
- Soll-Ansteuerzustände
- S3*, S4*
- Steuersignale
- x
- Transportrichtung
1. Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke (2), die innerhalb einer Walzstraße angeordnet
ist oder der Walzstraße vor- oder nachgeordnet ist und mittels derer ein heißes Walzgut
(1) aus Metall gekühlt wird,
- wobei eine Steuereinrichtung (13) der Kühlstrecke (2) dynamisch einen jeweiligen
Soll-Ansteuerzustand (S1*) für ein in einer jeweiligen Versorgungsleitung (8) angeordnetes
jeweiliges Regelventil (10) ermittelt und das jeweilige Regelventil (10) entsprechend
ansteuert,
- wobei einer Anzahl von Aufbringeinrichtungen (6) der Kühlstrecke (2) über die jeweilige
Versorgungsleitung (8) entsprechend der Ansteuerung des jeweiligen Regelventils (10)
durch die Steuereinrichtung (13) ein jeweiliger Basisstrom (F1) eines flüssigen, auf
Wasser basierenden Kühlmittels (7) zugeführt wird,
- wobei die jeweilige Versorgungsleitung (8) den jeweiligen Basisstrom (F1) einem
jeweiligen Pufferbereich (12) der jeweiligen Aufbringeinrichtung (6) zuführt, von
dem ausgehend mittels der jeweiligen Aufbringeinrichtung (6) ein jeweiliger Kühlstrom
(F) des Kühlmittels (7) auf das heiße Walzgut (1) aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Steuereinrichtung (13) zusätzlich dynamisch einen jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustand
(S2*) für eine jeweilige aktive Einrichtung (16) ermittelt und die jeweilige aktive
Einrichtung (16) entsprechend ansteuert,
- dass die jeweilige aktive Einrichtung (16) dem jeweiligen Pufferbereich (12) entsprechend
der Ansteuerung der jeweiligen aktiven Einrichtung (16) durch die Steuereinrichtung
(13) über eine jeweilige weitere Versorgungsleitung (17) einen jeweiligen Zusatzstrom
(F2) eines weiteren Mediums (18) zuführt,
- dass der jeweilige Kühlstrom (F) sowohl von dem das jeweilige Regelventil (10) durchströmenden
jeweiligen Basisstrom (F1) als auch von dem über die jeweilige aktive Einrichtung
(16) strömenden jeweiligen Zusatzstrom (F2) abhängt,
- dass der jeweilige Zusatzstrom (F2) je nach dem jeweiligen weiteren Ansteuerzustand (S2*)
der jeweiligen aktiven Einrichtung (16) positiv oder negativ ist und
- dass die Steuereinrichtung (13) den jeweiligen Zusatzstrom (F2) durch die entsprechende
Ansteuerung der jeweiligen aktiven Einrichtung (16) derart einstellt, dass der jeweilige
Kühlstrom (F) einem mittels der jeweiligen Aufbringeinrichtung (6) auf das heiße Walzgut
(1) aufzubringenden jeweiligen Soll-Strom (F*) des Kühlmittels (7) jederzeit so weit
wie möglich angenähert wird.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige aktive Einrichtung (16) eine das weitere Medium (18) aktiv fördernde
Einrichtung ist.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Medium (18) Luft oder Wasser ist.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Medium (18) einer jeweiligen Speichereinrichtung (19) entnommen wird.
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Medium (18) in der jeweiligen Speichereinrichtung (19) unter einem jeweiligen
Druck (p') steht.
6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der jeweilige Druck (p') in der jeweiligen Speichereinrichtung (19) über eine mit
der jeweiligen Speichereinrichtung (19) verbundene jeweilige Steuerleitung (20) eingestellt
wird.
7. Betriebsverfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der jeweilige Druck (p') in der jeweiligen Speichereinrichtung (19) in Abhängigkeit
von dem Soll-Strom (F*) oder einem in dem jeweiligen Pufferbereich (12) herrschenden
jeweiligen Druck (p) nachgeführt wird.
8. Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke (2), die innerhalb einer Walzstraße angeordnet
ist oder der Walzstraße vor- oder nachgeordnet ist und mittels derer ein heißes Walzgut
(1) aus Metall gekühlt wird, wobei die Steuereinrichtung für eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen
(6) der Kühlstrecke (2) dynamisch einen jeweiligen Soll-Ansteuerzustand (S1*) für
ein in einer jeweiligen Versorgungsleitung (8) angeordnetes jeweiliges Regelventil
(10) ermittelt und das jeweilige Regelventil (10) entsprechend ansteuert, so dass
einem jeweiligen Pufferbereich (12) der jeweiligen Aufbringeinrichtung (6) entsprechend
der Ansteuerung des jeweiligen Regelventils (10) durch die Steuereinrichtung (13)
über die jeweilige Versorgungsleitung (8) ein jeweiliger Basisstrom (F1) eines flüssigen,
auf Wasser basierenden Kühlmittels (7) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Steuereinrichtung zusätzlich dynamisch einen jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustand
(S2*) für eine jeweilige aktive Einrichtung (16) ermittelt und die jeweilige aktive
Einrichtung (16) entsprechend ansteuert, so dass die jeweilige aktive Einrichtung
(16) entsprechend der Ansteuerung der jeweiligen aktiven Einrichtung (16) durch die
Steuereinrichtung (13) dem jeweiligen Pufferbereich (12) über eine jeweilige weitere
Versorgungsleitung (17) einen jeweiligen Zusatzstrom (F2) eines weiteren Mediums (18)
zuführt,
- dass ein von dem jeweiligen Pufferbereich (12) ausgehender und mittels der jeweiligen
Aufbringeinrichtung (6) auf das heiße Walzgut (1) aufgebrachter jeweiliger Kühlstrom
(F) des Kühlmittels (7) sowohl von dem das jeweilige Regelventil (10) durchströmenden
jeweiligen Basisstrom (F1) als auch von dem über die jeweilige aktive Einrichtung
(16) strömenden jeweiligen Zusatzstrom (F2) abhängt und
- dass die Steuereinrichtung den jeweiligen Zusatzstrom (F2) derart auf positive und negative
Werte einstellt, dass der jeweilige Kühlstrom (F) einem mittels der jeweiligen Aufbringeinrichtung
(6) auf das heiße Walzgut (1) aufzubringenden jeweiligen Soll-Strom (F*) jederzeit
so weit wie möglich angenähert wird.
9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Medium (18) einer jeweiligen Speichereinrichtung (19) entnommen wird,
dass das weitere Medium (18) in der jeweiligen Speichereinrichtung (19) unter einem
jeweiligen Druck (p') steht und dass die Steuereinrichtung den jeweiligen Druck (p')
in der jeweiligen Speichereinrichtung (19) über eine mit der jeweiligen Speichereinrichtung
(19) verbundene jeweilige Steuerleitung (20) einstellt.
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung den Druck (p') in der jeweiligen Speichereinrichtung (19) in
Abhängigkeit von dem Soll-Strom (F*) oder einem in dem jeweiligen Pufferbereich (12)
herrschenden Druck (p) nachführt.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet ist, die
mit einem Computerprogramm (14) programmiert ist, das Maschinencode (15) umfasst,
der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist, und dass die Abarbeitung des Maschinencodes
(15) durch die Steuereinrichtung die entsprechende Ermittlung des jeweiligen Soll-Ansteuerzustands
(S1*) für das jeweilige Regelventil (10) und des jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustands
(S2*) für die jeweilige aktive Einrichtung (16) sowie die entsprechende Ansteuerung
des jeweiligen Regelventils (10) und der jeweiligen aktiven Einrichtung (16) bewirkt.
12. Computerprogramm, das Maschinencode (15) umfasst, der von einer softwareprogrammierbaren
Steuereinrichtung (13) für eine Kühlstrecke abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung
des Maschinencodes (15) durch die Steuereinrichtung (13) bewirkt, dass die Steuereinrichtung
(13) entsprechend Anspruch 8 den jeweiligen Soll-Ansteuerzustand (S1*) für das jeweilige
Regelventil (10) und den jeweiligen weiteren Soll-Ansteuerzustand (S2*) für die jeweilige
aktive Einrichtung (16) ermittelt und das jeweilige Regelventil (10) und die jeweilige
aktive Einrichtung (16) entsprechend ansteuert.
13. Kühlstrecke,
- wobei die Kühlstrecke innerhalb einer Walzstraße angeordnet ist oder der Walzstraße
vor- oder nachgeordnet ist,
- wobei mittels der Kühlstrecke ein heißes Walzgut (1) aus Metall gekühlt wird,
- wobei die Kühlstrecke eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen (6) aufweist, die über
eine jeweilige Versorgungsleitung (8) mit einer Quelle (9) für ein flüssiges, auf
Wasser basierendes Kühlmittel (7) verbunden sind,
- wobei in der jeweiligen Versorgungsleitung (8) ein jeweiliges Regelventil (10) angeordnet
ist,
- wobei die Aufbringeinrichtungen (6) einen jeweiligen Pufferbereich (12) aufweisen,
der mit der jeweiligen Versorgungsleitung (8) verbunden ist, so dass die jeweilige
Versorgungsleitung (8) dem jeweiligen Pufferbereich (12) der jeweiligen Aufbringeinrichtung
(6) einen jeweiligen Basisstrom (F1) des Kühlmittels (7) zuführt und ausgehend von
dem jeweiligen Pufferbereich (12) mittels der jeweiligen Aufbringeinrichtung (6) ein
jeweiliger Kühlstrom (F) des Kühlmittels (7) auf das heiße Walzgut (1) aufgebracht
wird,
- wobei die Kühlstrecke eine Steuereinrichtung (13) aufweist, welche das jeweilige
Regelventil (10) steuert,
dadurch gekennzeichnet,
- dass dem jeweiligen Pufferbereich (12) eine jeweilige aktive Einrichtung (16) zugeordnet
ist, mittels derer dem Pufferbereich (12) über eine weitere Versorgungsleitung (17)
ein Zusatzstrom (F2) eines weiteren Mediums (18) zuführbar ist, so dass der jeweilige
Kühlstrom (F) sowohl von dem das jeweilige Regelventil (10) durchströmenden Basisstrom
(F1) als auch von dem über die jeweilige aktive Einrichtung (16) strömenden jeweiligen
Zusatzstrom (F2) abhängt, und
- dass die Kühlstrecke eine Steuereinrichtung (13) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 aufweist,
welche nicht nur das jeweilige Regelventil, sondern zusätzlich auch die jeweilige
aktive Einrichtung (16) steuert.
14. Kühlstrecke nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige aktive Einrichtung (16) eine das weitere Medium aktiv fördernde Einrichtung
ist.
15. Kühlstrecke nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Medium (18) Luft oder Wasser ist.
16. Kühlstrecke nach Anspruch 13, 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Medium (18) einer jeweiligen Speichereinrichtung (19) entnommen wird.
17. Kühlstrecke nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Medium (18) in der jeweiligen Speichereinrichtung (19) unter einem jeweiligen
Druck (p') steht.