Gebiet der Technik
[0001] Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Kühleinrichtung
zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall,
- wobei die Kühleinrichtung eine Anzahl von Kühlgruppen aufweist,
- wobei die Kühlgruppen jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen aufweisen, mittels
derer Wasser auf das Walzgut aufgebracht wird,
- wobei die Kühlgruppen jeweils eine den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe
vorgeordnete Pumpe aufweisen, mittels derer das Wasser zu den Aufbringeinrichtungen
der jeweiligen Kühlgruppe gepumpt wird,
- wobei eine Steuereinrichtung für die Kühleinrichtung anhand von jeweiligen Sollströmen,
die den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe zugeführt werden sollen, einen
von der jeweiligen Pumpe zu fördernden jeweiligen Gruppenstrom ermittelt,
- wobei die Steuereinrichtung anhand des jeweiligen Gruppenstroms und einer von der
jeweiligen Pumpe aufzubringenden jeweiligen Druckdifferenz eine Solldrehzahl der jeweiligen
Pumpe ermittelt und die jeweilige Pumpe entsprechend der ermittelten Solldrehzahl
betreibt, so dass den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe entsprechend
den Sollströmen Wasser zugeführt wird,
- wobei der jeweilige Gruppenstrom, die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz und
die jeweilige Solldrehzahl charakteristische Kenngrößen der jeweiligen Pumpe bilden.
[0002] Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, das Maschinencode
umfasst, der von einer Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines
heißen Walzguts aus Metall abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes
durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung
gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
[0003] Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für eine
Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall, wobei die Steuereinrichtung
mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung
die Kühleinrichtung gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
[0004] Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Kühleinrichtung zum Kühlen
eines heißen Walzguts aus Metall,
- wobei die Kühleinrichtung eine Anzahl von Kühlgruppen aufweist,
- wobei die Kühlgruppen jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen aufweisen, mittels
derer Wasser auf das Walzgut aufgebracht wird,
- wobei die Kühlgruppen jeweils eine den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe
vorgeordnete Pumpe aufweisen, mittels derer das Wasser zu den Aufbringeinrichtungen
der jeweiligen Kühlgruppe gepumpt wird,
- wobei die Kühleinrichtung eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche die Kühleinrichtung
gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
Stand der Technik
[0006] Kühleinrichtungen zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall weisen oftmals Pumpen
auf, mittels derer Wasser zu Aufbringeinrichtungen (beispielsweise Spritzbalken) geführt
wird. Insbesondere bei einer sogenannten Intensivkühlung ist dies der Fall. Hier werden
sogenannte Boosterpumpen verwendet, um den erforderlichen Wasserdruck aufzubringen.
Zwischen den Pumpen und den Aufbringeinrichtungen sind oftmals Ventile angeordnet,
mittels derer die Wassermengen, die über die einzelnen Aufbringeinrichtungen auf das
heiße Walzgut aufgebracht werden, zusätzlich dosiert werden können. Es ist aber auch
schon bekannt, ausschließlich die Pumpen zur Einstellung des über die Aufbringeinrichtungen
aufzubringenden Wassers zu verwenden. Rein beispielhaft kann in diesem Zusammenhang
die
EP 3 599 037 A1 genannt werden.
[0007] Wichtig bei der Ansteuerung ist insbesondere eine schnelle Ansteuerung der Pumpen
und gegebenenfalls auch der Ventile. Da diese Ansteuerung in Echtzeit erfolgen muss,
ist es erforderlich, nach der Vorgabe eines neuen Satzes an Sollströmen für die Aufbringeinrichtungen
möglichst schnell und möglichst einfach die zugehörigen Ansteuerwerte für die Pumpen
und gegebenenfalls auch die Ventile zu ermitteln.
[0008] Zur Ermittlung der Ansteuerwerte für Ventile ist bekannt, zweidimensionale Kennlinienfelder
zu verwerten, mittels derer die charakteristischen Kenngrößen des jeweiligen Ventils
miteinander in Bezug gesetzt werden, so dass bei Vorgabe von zwei der charakteristischen
Kenngrößen die dritte charakteristische Kenngröße ermittelt werden kann. Die charakteristischen
Kenngrößen eines Ventils sind der eingangsseitig des Ventils anstehende Arbeitsdruck,
die Öffnungsstellung des Ventils und der das Ventil durchströmende Volumenstrom. Diese
Vorgehensweise ist beispielsweise in der
WO 2013/143 925 A1 erläutert.
[0009] In analoger Weise ist es zur Ermittlung der Ansteuerwerte für Pumpen bekannt, zweidimensionale
Kennlinienfelder zu verwerten, mittels derer die drei charakteristischen Kenngrößen
der jeweiligen Pumpe miteinander in Bezug gesetzt werden, so dass bei Vorgabe von
zwei der charakteristischen Kenngrößen die dritte charakteristische Kenngröße ermittelt
werden kann. Die charakteristischen Kenngrößen einer Pumpe sind die Differenz zwischen
dem ausgangsseitig der Pumpe generierten Pumpendruck und dem eingangsseitig der Pumpe
anstehenden Saugdruck, die Drehzahl der Pumpe und der die Pumpe durchströmende Volumenstrom.
Auch diese Vorgehensweise ist beispielsweise in der
WO 2013/143 925 A1 erläutert.
[0010] Zum Ermitteln des jeweiligen zweidimensionalen Kennlinienfeldes ist eine Vielzahl
von Messungen erforderlich. Insbesondere muss zum Ermitteln des jeweiligen zweidimensionalen
Kennlinienfeldes im Rahmen von Versuchen für eine Vielzahl von Wertepaaren von zwei
der charakteristischen Kenngrößen die jeweilige dritte charakteristische Kenngröße
messtechnisch erfasst werden. Dies ist sehr zeitaufwendig.
[0011] Für Ventile ist es bereits bekannt, zur Ermittlung der Ansteuerwerte eine eindimensionale
Kennlinie zu verwerten, mittels derer zwei der charakteristischen Kenngrößen des jeweiligen
Ventils für einen Referenzwert der dritten charakteristischen Kenngröße miteinander
in Bezug gesetzt werden, wobei zusätzlich ein funktionaler Zusammenhang bekannt ist,
mittels dessen die Kennlinie auf einen anderen Wert der dritten charakteristischen
Kenngröße umgerechnet werden kann. Auch auf diese Art und Weise kann bei Vorgabe von
zwei der charakteristischen Kenngrößen die dritte charakteristische Kenngröße ermittelt
werden. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise in der
WO 2014/124 867 A1 und der
WO 2019/115 145 A1 erläutert. Konkret erfolgt die Vorgabe einer Kennlinie, bei welcher für einen Referenzdruck
eingangsseitig des Ventils der das Ventil durchströmende Volumenstrom als Funktion
der Öffnungsstellung des Ventils oder umgekehrt für einen Referenzdruck eingangsseitig
des Ventils die Öffnungsstellung des Ventils als Funktion des das Ventil durchströmenden
Volumenstroms angegeben wird. Die Umrechnung auf einen anderen Arbeitsdruck als den
Referenzdruck erfolgt durch Skalieren des Volumenstroms mit der Wurzel des Quotienten
des Arbeitsdruckes und des Referenzdruckes. Bei gleicher Öffnungsstellung ergibt sich
beispielsweise bei einem Vierfachen des Referenzdruckes eine Verdopplung des Volumenstroms.
[0012] Diese Vorgehensweise führt gegenüber dem Aufwand zum Ermitteln eines zweidimensionalen
Kennlinienfeldes für ein Ventil zu einer deutlichen Verringerung des Aufwandes. Insbesondere
muss im Rahmen von Versuchen nur noch für eine Vielzahl von einzelnen Werten einer
einzelnen der charakteristischen Kenngrößen die jeweilige zweite charakteristische
Kenngröße messtechnisch erfasst werden, während die dritte charakteristische Kenngröße
lediglich konstant auf einem einzelnen Wert - dem Referenzwert - gehalten werden muss.
Zusammenfassung der Erfindung
[0013] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen,
mittels derer der Aufwand zum Ermitteln eines zweidimensionalen Kennlinienfeldes auch
für Pumpen vermieden werden kann.
[0014] Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche 2 bis 8.
[0015] Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
dass die Steuereinrichtung die jeweilige Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe entweder
mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ermittelt, in die als Eingangsgrößen
der jeweilige Gruppenstrom und die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz eingehen,
oder unter Verwertung einer Kennlinie der jeweiligen Pumpe ermittelt, die nur von
einer der charakteristischen Kenngrößen der jeweiligen Pumpe abhängig ist und eine
einzelne Ausgangsgröße liefert.
[0016] In der erstgenannten Alternative erfolgt die Ermittlung der Solldrehzahl somit ohne
Verwertung einer Kennlinie. In diesem Fall ist es nur noch erforderlich, die korrekte
mathematisch-analytische Gleichung in der Steuereinrichtung zu hinterlegen. In der
zweitgenannten Alternative muss zwar weiterhin noch eine Kennlinie ermittelt und in
der Steuereinrichtung hinterlegt werden. Die Kennlinie ist aber im Gegensatz zu den
Vorgehensweisen des Standes der Technik nicht zweidimensional, sondern nur eindimensional.
Im Rahmen der Ermittlung der Kennlinie ist es daher - analog zu Ventilen - nur noch
erforderlich, die nur noch eindimensionale Kennlinie zu ermitteln.
[0017] Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung im Falle der Ermittlung mittels einer
mathematisch-analytischen Gleichung die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe anhand der
Beziehung

wobei n1 die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe ist, nN1 eine Nominaldrehzahl der
jeweiligen Pumpe ist, δp1 die von der jeweiligen Pumpe aufzubringende Druckdifferenz
ist, R1 ein interner Strömungswiderstand der jeweiligen Pumpe ist, W1 der jeweilige
Gruppenstrom ist und δpN1 eine Nominaldruckdifferenz ist, der von der jeweiligen Pumpe
generiert wird, wenn sie mit der Nominaldrehzahl betrieben wird und der die jeweilige
Pumpe durchströmende Gruppenstrom 0 ist.
[0018] Diese Vorgehensweise bedeutet im Regelfall, dass der interne Strömungswiderstand
konstant ist. In Einzelfällen kann im Rahmen dieser Vorgehensweise der Strömungswiderstand
aber auch als mathematisch-analytische Funktion der Solldrehzahl der Pumpe oder des
die Pumpe durchströmenden Gruppenstroms gegeben sein.
[0019] Im Falle der Verwertung einer Kennlinie ist es möglich, dass die jeweilige Kennlinie
als Eingangsgröße die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe erhält und als Ausgangsgröße
einen internen Strömungswiderstand der jeweiligen Pumpe liefert. In diesem Fall kann
die Ermittlung auf die gleiche Art und Weise wie soeben erläutert erfolgen. Im Gegensatz
zur Ermittlung ausschließlich mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ist
der interne Strömungswiderstand jedoch nunmehr als Kennlinie gegeben.
[0020] Im Falle der Verwertung einer Kennlinie ist es weiterhin möglich, dass die jeweilige
Kennlinie als Ausgangsgröße eine weitere der charakteristischen Kenngrößen der jeweiligen
Pumpe liefert und dass die jeweilige Kennlinie auf einen Referenzwert der dritten
der charakteristischen Kenngrößen der jeweiligen Pumpe bezogen ist.
[0021] Diese Vorgehensweise beruht auf dem Grundprinzip, dass anhand eines gültigen Arbeitspunktes
einer Pumpe - also einer bestimmten Druckdifferenz, einer bestimmten Drehzahl der
Pumpe und dem zugehörigen Gruppenstrom - weitere gültige Arbeitspunkte der Pumpe ermittelt
werden können, wenn sowohl die Drehzahl der Pumpe als auch der Gruppenstrom mit einem
bestimmten Faktor skaliert werden und weiterhin die Druckdifferenz mit dem Quadrat
dieses Faktors skaliert wird. Ausgehend von einem gültigen Arbeitspunkt der Pumpe
kann somit beispielsweise durch Verdoppeln sowohl des Gruppenstroms als auch der Drehzahl
bei gleichzeitiger Vervierfachung der Druckdifferenz ein weiterer gültiger Arbeitspunkt
der Pumpe ermittelt werden. Diese Vorgehensweise ist zwar ähnlich zur Vorgehensweise
bei Ventilen. Sie unterscheidet sich von der Vorgehensweise bei Ventilen jedoch dadurch,
dass bei Ventilen für eine Verdopplung des das Ventil durchfließenden Stromes zwar
eine Vervierfachung des Arbeitsdruckes erforderlich ist, die Öffnungsstellung des
Ventils jedoch unverändert beibehalten wird. Bei einer Pumpe hingegen ergibt sich
bei einer Verdopplung des Gruppenstroms und einer Vervierfachung des Arbeitsdruckes
nur dann wieder ein korrekter Arbeitspunkt der Pumpe, wenn zusätzlich auch die Drehzahl
mit verdoppelt wird.
[0022] Zur Implementierung dieser Vorgehensweise sind folgende Kombinationen möglich:
- Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße den Gruppenstrom und liefert als Ausgangsgröße
die sich ergebende Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck für einen
Referenzwert der Solldrehzahl.
- Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die Solldrehzahl und liefert als Ausgangsgröße
die sich ergebende Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck für einen
Referenzwert des Gruppenstroms.
- Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die Solldrehzahl und liefert als Ausgangsgröße
den Gruppenstrom für einen Referenzwert der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck
und dem Saugdruck.
- Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die gewünschte Druckdifferenz zwischen dem
Pumpendruck und dem Saugdruck und liefert als Ausgangsgröße den Gruppenstrom für einen
Referenzwert der Solldrehzahl.
- Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die gewünschte Druckdifferenz zwischen dem
Pumpendruck und dem Saugdruck und liefert als Ausgangsgröße die Solldrehzahl für einen
Referenzwert des Gruppenstroms.
- Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße den Gruppenstrom und liefert als Ausgangsgröße
die Solldrehzahl für einen Referenzwert der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck
und dem Saugdruck.
[0023] Die letztgenannte Vorgehensweise, also dass die jeweilige Kennlinie als Eingangsgröße
den Gruppenstrom erhält und als Ausgangsgröße die Solldrehzahl liefert und dass der
Referenzwert eine Referenzdruckdifferenz ist, ist eine bevorzugte Lösung.
[0024] Konkret kann in diesem Fall die Verwertung der jeweiligen Kennlinie dadurch erfolgen,
dass die Steuereinrichtung den Gruppenstrom im Rahmen der Verwertung der jeweiligen
Kennlinie mit einem jeweiligen Faktor skaliert, dass die Steuereinrichtung die anhand
der jeweiligen Kennlinie ermittelte Solldrehzahl mit dem Kehrwert des jeweiligen Faktors
skaliert und dass der Faktor sich durch die Wurzel des Quotienten der jeweiligen Referenzdruckdifferenz
und der jeweiligen aufzubringenden Druckdifferenz ergibt.
[0025] Eine besonders bevorzugte Lösung besteht darin, dass die jeweilige Kennlinie als
Eingangsgröße den Gruppenstrom erhält und als Ausgangsgröße die Druckdifferenz liefert
und dass der Referenzwert eine Referenzdrehzahl ist. Diese Lösung weist insbesondere
die Vorteile auf, dass die zugehörige Kennlinie leicht und einfach zu erfassen ist.
Weiterhin ist eine genaue Ermittlung der erforderlichen Drehzahl der jeweiligen Pumpe
auch für kleine Druckdifferenzen möglich. Es ist sogar - zumindest innerhalb gewisser
Grenzen - möglich, die erforderliche Drehzahl der Pumpe für eine negative Druckdifferenz
zu ermitteln.
[0026] Konkret kann in diesem Fall die Steuereinrichtung die Solldrehzahl durch Skalieren
der Referenzdrehzahl mit dem Kehrwert eines jeweiligen Faktors ermitteln. Dem jeweiligen
Faktor ermittelt die Steuereinrichtung in diesem Fall durch Lösen der Gleichung

[0027] Hierbei ist a1 der Faktor. δp1 ist die gewünschte Druckdifferenz. K1" ist die Kennlinie,
und W1 ist der Gruppenstrom.
[0028] Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs
9 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die
Steuereinrichtung die Kühleinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren
betreibt.
[0029] Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
10 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm
programmiert, so dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen
Betriebsverfahren betreibt.
[0030] Die Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung zum Kühlen von heißem Walzgut aus Metall
mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kühleinrichtung
ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 12.
[0031] Erfindungsgemäß weist eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art eine erfindungsgemäße
Steuereinrichtung auf, welche die Kühleinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren
betreibt.
[0032] Vorzugsweise ist mindestens eine der Aufbringeinrichtungen innerhalb einer Walzstraße
angeordnet und/oder der Walzstraße vorgeordnet und/oder der Walzstraße nachgeordnet.
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 Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall,
- FIG 2
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 3
- einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
- FIG 4
- einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
- FIG 5
- Pumpenkennlinien,
- FIG 6
- einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
- FIG 7
- Pumpenkennlinien,
- FIG 8
- einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
- FIG 9
- Ventilkennlinien,
- FIG 10
- eine mögliche Anordnung der Kühleinrichtung,
- FIG 11
- eine weitere mögliche Anordnung der Kühleinrichtung und
- FIG 12
- eine weitere mögliche Anordnung der Kühleinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsformen
[0034] Gemäß FIG 1 weist eine Kühleinrichtung 1 zum Kühlen eines heißen Walzguts 2 aus Metall
eine Anzahl von Kühlgruppen 3 auf. Die Kühlgruppen 3 weisen jeweils eine Anzahl von
Aufbringeinrichtungen 4 auf. Mittels der Aufbringeinrichtungen kann Wasser 5 auf das
Walzgut 2 aufgebracht werden. Die Kühlgruppen 3 weisen weiterhin jeweils eine Pumpe
6 auf. Die jeweilige Pumpe 6 ist den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe
3 vorgeordnet. Mittels der jeweiligen Pumpe 6 wird das Wasser 5 zu den Aufbringeinrichtungen
4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 gepumpt.
[0035] Das Walzgut 2 kann ein stabförmiges Walzgut oder ein Profil sein. Oftmals handelt
es sich um ein flaches Walzgut, also ein Band oder ein Grobblech. Das Metall, aus
dem das Walzgut 2 besteht, ist in vielen Fällen Stahl oder Aluminium. Das Walzgut
2 kann aber auch aus einem anderen Metall bestehen, beispielsweise aus Kupfer. Weiterhin
durchläuft das Walzgut 2 in der Regel während des Aufbringens des Wassers 5 auf das
Walzgut 2 die Kühleinrichtung 1 in einer Transportrichtung x mit einer Transportgeschwindigkeit
v. Die Aufbringeinrichtungen 4 sind im Falle eines flachen Walzguts 2 oftmals als
Spritzbalken ausgebildet. Die Aufbringeinrichtungen 4 sind in FIG 1 ausschließlich
oberhalb des Walzguts 2 angeordnet. Dies ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung
jedoch von untergeordneter Bedeutung. Die Aufbringeinrichtungen 4 könnten ebenso unterhalb
des Walzguts 2 angeordnet sein oder sowohl oberhalb als auch unterhalb des Walzguts
2 angeordnet sein oder auch anders angeordnet sein.
[0036] Die Anzahl an Kühlgruppen 3 kann nach Bedarf bestimmt sein. Ebenso kann auch die
Anzahl an Aufbringeinrichtungen 4 pro Kühlgruppe 3 nach Bedarf bestimmt sein. In einer
theoretischen Minimalkonfiguration ist nur eine einzige Kühlgruppe 3 vorhanden, die
auch nur eine einzige Aufbringeinrichtung 4 aufweist. In der Regel ist die Anzahl
an Aufbringeinrichtungen 4 jedoch größer als 1. Auch in diesem Fall ist es möglich,
dass nur eine einzige Pumpe 6 vorhanden ist, dass also alle Aufbringeinrichtungen
4 der Kühleinrichtung 1 über dieselbe Pumpe 6 mit Wasser 5 versorgt werden. In diesem
Fall bilden die Aufbringeinrichtungen 4 der Kühleinrichtung 1 eine einzige Kühlgruppe
3. Alternativ ist es möglich, dass jeder einzelnen Aufbringeinrichtung 4 jeweils eine
eigene Pumpe 6 zugeordnet ist, dass also jeder Aufbringeinrichtung 4 ihre eigene Pumpe
6 zugeordnet ist. In diesem Fall sind mehrere Kühlgruppen 3 vorhanden, die jeweils
nur eine einzige Aufbringeinrichtung 4 und die zugehörige Pumpe 6 aufweisen. Auch
Mischformen sind möglich, dass y Kühlgruppen 3 gebildet werden, wobei jede Kühlgruppe
3 z Aufbringeinrichtungen 4 aufweist. y kann beispielsweise einen Wert von 2, 4 oder
8 aufweisen. z kann beispielsweise einen Wert zwischen 2 und 10 aufweisen. Rein beispielhaft
ist in FIG 1 eine Ausgestaltung dargestellt, bei der zwei Kühlgruppen 3 vorhanden
sind, die jeweils zwei Aufbringeinrichtungen 4 aufweisen.
[0037] Weiterhin wird der Begriff "Pumpe" im Rahmen der vorliegenden Erfindung im generischen
Sinne verwendet. Anstelle einer einzelnen Pumpe 6 können also jeweils auch mehrere
Pumpen vorhanden sein, die in Serie hintereinander und oder parallel zueinander angeordnet
sind. Die Pumpen 6 können insbesondere als Kreiselpumpen ausgebildet sein.
[0038] In vielen Fällen sind den Aufbringeinrichtungen 4 Ventile 7 vorgeordnet, so dass
die Aufbringeinrichtungen 4 durchfließende Mengen an Wasser 5 auch dann einzeln einstellbar
sind, wenn über ein und dieselbe Pumpe 6 mehrere Aufbringeinrichtungen 4 mit Wasser
5 versorgt werden. Insbesondere im Falle einer 1:1-Zuordnung der Pumpen 6 zu den Aufbringeinrichtungen
4, also in dem Fall, dass die Kühlgruppen 3 jeweils nur eine einzige Aufbringeinrichtung
4 aufweisen, können die Ventile 7 jedoch unter Umständen entfallen. Falls die Ventile
7 vorhanden sind, können sie insbesondere als Regelventile ausgebildet sein. Regelventile
sind Ventile, die zusätzlich zu einer (maximal) geöffneten und einer geschlossenen
Stellung beliebige oder nahezu beliebige Zwischenstellungen annehmen können. Dies
steht im Gegensatz zu Schaltventilen, bei denen nur die (maximal) geöffnete und die
geschlossene Stellung angenommen werden können.
[0039] Die Kühleinrichtung 1 weist eine Steuereinrichtung 8 auf. Die Steuereinrichtung 8
ist in der Regel als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. Dies ist
in FIG 1 dadurch angedeutet, dass in die Steuereinrichtung 8 die Zeichen "µP" für
"Mikroprozessor" eingezeichnet sind. Die Steuereinrichtung 8 ist mit einem Computerprogramm
9 programmiert. Das Computerprogramm 9 umfasst Maschinencode 10, der von der Steuereinrichtung
8 abarbeitbar ist. Die Programmierung der Steuereinrichtung 8 mit dem Computerprogramm
9 (bzw., hiermit äquivalent, die Abarbeitung des Maschinencodes 10 durch die Steuereinrichtung
8) bewirkt, dass die Steuereinrichtung 8 die Kühleinrichtung 1 gemäß einem Betriebsverfahren
betreibt, das nachstehend in Verbindung mit FIG 2 näher erläutert wird.
[0040] Gemäß FIG 2 werden der Steuereinrichtung 8 in einem Schritt S1 Sollströme w1 bis
w4 bekannt. Die Sollströme w1 bis w4 können der Steuereinrichtung 8 beispielsweise
von einer Bedienperson (nicht dargestellt) vorgegeben werden. Auch andere Arten der
Vorgabe oder eine Bestimmung durch die Steuereinrichtung 8 selbst sind möglich. Jeder
der Sollströme w1 bis w4 ist auf eine der Aufbringeinrichtungen 4 bezogen und gibt
an, welche Menge an Wasser 5 der jeweiligen Aufbringeinrichtung 4 zugeführt werden
soll.
[0041] In der Regel weisen die Aufbringeinrichtungen 4 keine Puffereinrichtungen zum Puffern
von Wasser 5 auf. In diesem Fall korrespondieren die den Aufbringeinrichtungen 4 zugeführten
Wassermengen 1:1 mit den von den Aufbringeinrichtungen 4 auf das Walzgut 2 aufgebrachten
Wassermengen. Die Sollströme w1 bis w4 sind in diesem Fall somit zugleich auch identisch
mit den Strömen an Wasser 5, die von den Aufbringeinrichtungen 4 auf das Walzgut 2
aufgebracht werden sollen. Falls die Aufbringeinrichtungen 4 Puffereinrichtungen aufweisen,
sind die Sollströme w1 bis w4 in der Regel diejenigen Mengen an Wasser 5, die den
Aufbringeinrichtungen 4 zugeführt werden sollen. In Ausnahmefällen kann es sich jedoch
auch um die Mengen an Wasser 5 handeln, die von den Aufbringeinrichtungen 4 auf das
Walzgut 2 aufgebracht werden sollen.
[0042] In einem Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 8 anhand der Sollströme w1 bis
w4 Gruppenströme W1, W2. Insbesondere addiert die Steuereinrichtung 8 die Sollströme
w1 bis w4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 und ermittelt so den jeweiligen Gruppenstrom
W1, W2.
[0043] Sodann ermittelt die Steuereinrichtung 8 in einem Schritt S3 für die Pumpen 6 eine
jeweilige Druckdifferenz δp1, δp2. Die Druckdifferenz δp1, δp2 ergibt sich durch die
Differenz zwischen einem jeweiligen Arbeitsdruck pA1, pA2, der im Bereich der Aufbringeinrichtungen
4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 herrschen muss, zu einem Basisdruck p0, der eingangsseitig
der Pumpen 6 herrscht. Der Basisdruck p0, der dem Saugdruck der Pumpen 6 entspricht,
kann beispielsweise durch ein Wasserreservoir 11 bestimmt sein, aus dem die Pumpen
6 das Wasser 5 beziehen. Soweit erforderlich, kann die Steuereinrichtung 8 im Rahmen
des Schrittes S3 einen Leitungswiderstand eines Leitungssystems zwischen der jeweiligen
Pumpe 6 und den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 berücksichtigen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 8 im Rahmen des Schrittes S3
auch berücksichtigen, in welchem Umfang die Wassermenge, die sich zwischen der jeweiligen
Pumpe 6 und den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 befindet, beschleunigt
werden muss. Entsprechende Vorgehensweisen sind in der bereits genannten
WO 2019/115 145 A1 erläutert.
[0044] Soweit erforderlich ermittelt die Steuereinrichtung 8 im Schritt S3 auch Ansteuerwerte
A1 bis A4 für die Ventile 7. Die Ermittlung der Ansteuerwerte A1 bis A4 und die Ermittlung
der Druckdifferenzen δp1, δp2 können miteinander gekoppelt sein. Die entsprechenden
Ermittlungen sind Fachleuten allgemein bekannt und müssen daher nicht detailliert
erläutert werden. Auch hier sind entsprechende Vorgehensweisen beispielsweise in der
WO 2019/115 145 A1 erläutert.
[0045] Sodann ermittelt die Steuereinrichtung 8 in einem Schritt S4 für die Pumpen 6 eine
jeweilige Solldrehzahl n1, n2. Die Ermittlung erfolgt anhand des jeweiligen Gruppenstroms
W1, W2 und der jeweiligen Druckdifferenz δp1, δp2. Der Schritt S4 wird später noch
näher erläutert werden.
[0046] In einem Schritt S5 steuert die Steuereinrichtung 8 sodann die Pumpen 6 mit den Solldrehzahlen
n1, n2 und gegebenenfalls auch die Ventile 7 mit den Ansteuerwerten A1 bis A4 an.
Sie betreibt somit die Pumpen 6 entsprechend der ermittelten jeweiligen Solldrehzahl
n1, n2 und gegebenenfalls die Ventile 7 entsprechend den ermittelten jeweiligen Ansteuerwerten
A1 bis A4. Den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppen 3 wird dadurch entsprechend
den Sollströmen w1 bis w4 Wasser 5 zugeführt.
[0047] Nach der Ausführung des Schrittes S5 geht die Steuereinrichtung 8 wieder zum Schritt
S1 über. Die Steuereinrichtung 8 führt die Abfolge der Schritte S1 bis S5 also immer
wieder aus. Mit jeder Ausführung des Schrittes S1 können der Steuereinrichtung 8 neue
Werte für die Sollströme w1 bis w4 bekannt werden. Die Sollströme w1 bis w4 können
also Funktionen der Zeit sein. Demzufolge können auch die hierauf aufbauend ermittelten
Gruppenströme W1, W2, aufzubringenden Druckdifferenzen δp1, δp2 und Solldrehzahlen
n1, n2 Funktionen der Zeit sein. Meist erfolgt die Ausführung der Schritte S1 bis
S5 streng getaktet mit einer Taktzeit. Die Taktzeit liegt in der Regel zwischen 0,1
s und 1,0 s, beispielsweise zwischen 0,2 s und 0,5 s.
[0048] Der jeweilige Gruppenstrom W1, W2, die jeweils aufzubringende Druckdifferenz δp1,
δp2 und die jeweilige Solldrehzahl n1, n2 bildeten charakteristische Kenngrößen der
jeweiligen Pumpe 6. Soweit nachstehend, bezogen auf eine jeweilige Pumpe 6, von deren
charakteristischen Kenngrößen die Rede ist, sind stets diese Werte gemeint, also für
die eine Pumpe 6 der Gruppenstrom W1, die Druckdifferenz δp1 und die Solldrehzahl
n1 und für die andere Pumpe 6 der Gruppenstrom W2, die Druckdifferenz δp2 und die
Solldrehzahl n2. Weiterhin wird die vorliegende Erfindung nachfolgend ausschließlich
für die Pumpe 6 mit den charakteristischen Kenngrößen W1, δp1 und n1 erläutert. Für
die andere Pumpe 6 gelten jedoch stets analoge Ausführungen.
[0049] Im allereinfachsten Fall ist der Schritt S4 entsprechend der nachstehend in Verbindung
mit FIG 3 erläuterten Vorgehensweise implementiert. In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung
8 die Solldrehzahl n1 der Pumpe 6 mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung.
In die mathematisch-analytische Gleichung gehen als Eingangsgrößen der Gruppenstrom
W1 und die Druckdifferenz δp1 ein. Die Gleichung kann beispielsweise wie folgt lauten:

[0050] Die in dieser Gleichung verwendeten Größen haben, soweit sie nicht bereits definiert
sind, folgende Bedeutung: nN1 ist eine Nominaldrehzahl der betrachteten Pumpe 6. Sie
ist in der Regel gleich oder zumindest ungefähr gleich der maximal zulässigen Drehzahl
der Pumpe 6 (oder des zugehörigen Antriebs). R1 ist ein interner Strömungswiderstand
der betrachteten Pumpe 6. δpN1 ist eine Nominaldruckdifferenz. Die Nominaldruckdifferenz
δpN1 wird von der betrachteten Pumpe 6 generiert, wenn sie mit der Nominaldrehzahl
nN1 betrieben wird und der die betrachtete Pumpe 6 durchströmende Gruppenstrom W1
null ist, sie also ausgangsseitig abgesperrt ist.
[0051] Der spezielle Zustand, bei dem die betrachtete Pumpe 6 mit der Nominaldrehzahl nN1
betrieben wird und der die betrachtete Pumpe 6 durchströmende Gruppenstrom W1 null
ist, darf zwar nur kurze Zeit (wenige Sekunden) angenommen werden, da anderenfalls
die betrachtete Pumpe 6 beschädigt würde. Die Ermittlung der Nominaldruckdifferenz
δpN1 im Rahmen eines Testes kann jedoch sehr schnell erfolgen. Der spezielle Zustand
muss daher nur sehr kurze Zeit (1 Sekunde oder weniger) angenommen werden.
[0052] Im Rahmen der Vorgehensweise gemäß FIG 3 muss die Steuereinrichtung 8 zur Ermittlung
der Solldrehzahl n1 keine Kennlinie der Pumpe 6 verwerten. Vielmehr ist es ausreichend,
wenn der Steuereinrichtung 8 nur eine jeweilige singuläre Kenngröße der Pumpe 6 bekannt
ist, nämlich deren interner Strömungswiderstand R1.
[0053] Die Vorgehensweise gemäß FIG 3 ist möglich, aber mit gewissen Ungenauigkeiten behaftet.
Vorzuziehen sind daher Vorgehensweisen, bei denen die Steuereinrichtung 8 die Solldrehzahl
n1 unter Verwertung einer Kennlinie K1, K1', K1" der Pumpe 6 ermittelt. Auch diese
Vorgehensweise ist jedoch gegenüber den Vorgehensweisen des Standes der Technik von
Vorteil, da auch in diesem Fall die Kennlinie K1, K1', K1" nur von einer der charakteristischen
Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 abhängig ist und es ausreichend ist, wenn die Kennlinie
K1, K1', K1" nur eine einzelne Ausgangsgröße liefert.
[0054] Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 8 die Solldrehzahl n1 der
Pumpe 6 zwar mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ermittelt, in die mathematisch-analytische
Gleichung aber eine Kennlinie K1 eingeht. Beispielsweise ist es möglich, dass die
Steuereinrichtung 8 die Solldrehzahl n1 der Pumpe 6 entsprechend der Darstellung in
FIG 4 gemäß der Gleichung

ermittelt. Gleichung 2 ist im Kern durch Umformen von Gleichung 1 entstanden. Der
Unterschied zu Gleichung 1 besteht darin, dass der interne Strömungswiderstand R1
der Pumpe 6 nunmehr keine Konstante ist, sondern als Funktion der Drehzahl n1 definiert
ist. In diesem Fall erhält die Kennlinie K1 somit als Eingangsgröße die Solldrehzahl
n1 der Pumpe 6 und liefert als Ausgangsgröße den internen Strömungswiderstand R1 der
Pumpe 6.
[0055] Unter Umständen kann es auch möglich sein, den internen Strömungswiderstand R1 der
Pumpe 6 als mathematisch-analytische Funktion des Gruppenstroms W1 oder der Solldrehzahl
n1 zu beschreiben. In diesem Fall ist die Kennlinie K1 nicht erforderlich, sondern
nur eine Parametrierung der Funktion zur Ermittlung des internen Strömungswiderstands
R1 der Pumpe 6.
[0056] Alternativ ist es möglich, dass die Kennlinie K1', K1" als Eingangsgröße - wie zuvor
- eine der charakteristischen Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 erhält, als Ausgangsgröße
aber eine weitere der charakteristischen Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 liefert.
In diesem Fall ist die Kennlinie K1', K1" auf einen Referenzwert der dritten der charakteristischen
Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 bezogen.
[0057] Beispielsweise kann die Kennlinie K1' entsprechend der Darstellung in FIG 5 als Eingangsgröße
den Gruppenstrom W1 erhalten und als Ausgangsgröße die Solldrehzahl n1 liefern und
demzufolge der Referenzwert eine Referenzdruckdifferenz δpR1 sein.
[0058] Es ist möglich, dass die Referenzdruckdifferenz δpR1 gleich oder in etwa gleich der
Nominaldruckdifferenz δpN1 ist. Alternativ kann es sich aber auch um einen anderen
Wert handeln. In diesem Fall ist die Referenzdruckdifferenz δpR1 in der Regel niedriger
als die Nominaldruckdifferenz δpN1.
[0059] In FIG 5 sind zusätzlich zu der Kennlinie K1' zwei weitere Kennlinien eingezeichnet.
Diese weiteren Kennlinien sind gleichartig zur Kennlinie K1', aber für andere Druckdifferenzen
gültig. Sie sind in FIG 5 zwar eingezeichnet, werden nachstehend aber nur im Rahmen
der Erläuterung der vorliegenden Erfindung benötigt, nicht aber im Rahmen von deren
Implementierung. Benötigt wird für die Implementierung der vorliegenden Erfindung
nur die Kennlinie K1', die für die Referenzdruckdifferenz δpR1 gültig ist.
[0060] Konkret ermittelt die Steuereinrichtung 8 in diesem Fall entsprechend der Darstellung
in FIG 6 zunächst einen Faktor a1. Der Faktor a1 ergibt sich durch die Wurzel des
Quotienten der Referenzdruckdifferenz δpR1 und der aufzubringenden Druckdifferenz
δp1:

[0061] Sodann skaliert die Steuereinrichtung 8 zur Ermittlung der Solldrehzahl n1 zunächst
den Gruppenstrom W1 mit dem Faktor a1. Für den nunmehr ermittelten Wert - also den
mit dem Faktor a1 skalierten Gruppenstrom W1 - ermittelt die Steuereinrichtung 8 unter
Verwertung der Kennlinie K1' einen Wert für die Solldrehzahl n1. Der so ermittelte
Wert ist aber nur vorläufig. Die Steuereinrichtung 8 skaliert diesen Wert - also die
anhand der Kennlinie K1' ermittelte Solldrehzahl - noch mit dem Kehrwert des Faktors
a1. Erst dadurch ergibt sich dann die endgültige Solldrehzahl n1. Die Ermittlung der
Solldrehzahl n1 erfolgt also gemäß der Beziehung

[0062] FIG 5 zeigt dies anschaulich. Denn in FIG 5 ist durch Pfeile dargestellt, auf welche
Art und Weise ausgehend von der Kennlinie K1' für die Referenzdruckdifferenz δpR1
eine Umrechnung auf andere Druckdifferenzen δp1 erfolgen kann. Konkret ist ersichtlich,
dass sich bei einer Änderung der Druckdifferenz δp1 nicht nur der Gruppenstrom W1
ändert, sondern auch die Solldrehzahl n1. Anders ausgedrückt: Die Verbindungslinien
der Arbeitspunkte der jeweiligen Pumpe 6, die durch die Umrechnung ermittelt werden,
verlaufen in FIG 5 weder horizontal noch vertikal, sondern schräg.
[0063] Alternativ kann die Kennlinie K1" entsprechend der Darstellung in FIG 7 als Eingangsgröße
den Gruppenstrom W1 erhalten und als Ausgangsgröße die Druckdifferenz δp1 liefern
und demzufolge der Referenzwert eine Referenzdrehzahl nR1 sein.
[0064] Es ist möglich, dass die Referenzdrehzahl nR1 gleich oder in etwa gleich der Nominaldrehzahl
nN1 ist. Alternativ kann es sich aber auch um einen anderen Wert handeln. In diesem
Fall ist die Referenzdrehzahl nR1 in der Regel niedriger als die Nominaldrehzahl nN1.
[0065] Konkret ermittelt die Steuereinrichtung 8 in diesem Fall entsprechend der Darstellung
in FIG 8 zunächst einen Faktor a1. Der Faktor a1 wird von der Steuereinrichtung 8
- bei gegebener gewünschter Druckdifferenz δp1 und gegebenem Gruppenstrom W1 -durch
Lösen der Gleichung

ermittelt. Die Steuereinrichtung 8 ermittelt also durch Variieren des Faktors a1
den Schnittpunkt einer Parabel (= Funktion 2. Ordnung), deren Scheitelpunkt im Ursprung
des Koordinatensystems liegt und die den Punkt (W1,δp1) enthält, mit der Kennlinie
K1". FIG 7 zeigt dies anschaulich. Der durch die gewünschte Druckdifferenz δp1 und
den gegebene Gruppenstrom W1 gegebene Punkt (W1,δp1) ist in FIG 7 durch ein kleines
Kreuz markiert, der Schnittpunkt der Parabel mit der Kennlinie K1" durch einen kleinen
Kreis.
[0066] Für den Wert a1 = 1 ist der sich ergebende Punkt der Parabel der vorgegebene Punkt
(W1,δp1). Die anderen Punkte der Parabel ergeben sich zu (a1W1,a1
2δp1). Der Wert des Faktors a1 für den Schnittpunkt mit der Kennlinie K1" ist der "richtige"
Wert. Mit dem Kehrwert dieses Wertes skaliert die Steuereinrichtung 8 die Referenzdrehzahl
nR1. Das Ergebnis dieser Skalierung ergibt die erforderliche Drehzahl n1 der Pumpe
6. Auch im Rahmen der Vorgehensweise von FIG 8 verlaufen die Verbindungslinien der
Arbeitspunkte der jeweiligen Pumpe 6, die durch die Umrechnung ermittelt werden, in
FIG 7 ersichtlich weder horizontal noch vertikal, sondern schräg.
[0067] Für Ventile 7 hingegen ist entsprechend der Darstellung in FIG 9 zwar ebenfalls bereits
eine Umrechnung von einem Referenzdruck auf einen anderen Arbeitsdruck bekannt. Bei
dieser Umrechnung ändert sich bei einer Änderung des Arbeitsdruckes pA1, pA2 aber
nur der Volumenstrom w1 bis w4, hingegen nicht der Ansteuerwert A1 bis A4 des jeweiligen
Ventils 7. Anders ausgedrückt: Die Verbindungslinien der Arbeitspunkte, die durch
die Umrechnung ermittelt werden, verlaufen entsprechend der Darstellung in FIG 9 bei
einem Ventil 7 horizontal, nicht aber schräg.
[0068] Für die Ermittlung der Solldrehzahl n2 für die andere Pumpe 6 - und gegebenenfalls
auch weitere Pumpen 6 - gelten, wie bereits erwähnt, für alle Ausgestaltungen völlig
analoge Ausführungen.
[0069] Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung 1 kann nach Bedarf vor, in oder hinter einem
Walzwerk angeordnet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass mindestens eine der
Aufbringeinrichtungen 4 innerhalb einer Walzstraße angeordnet ist. Gegebenenfalls
können auch mehrere Aufbringeinrichtungen 4 oder sogar alle Aufbringeinrichtungen
4 innerhalb der Walzstraße angeordnet sein. In diesem Fall können die entsprechenden
Aufbringeinrichtungen 4 entsprechend der Darstellung in FIG 10 beispielsweise als
Zwischengerüstkühlungen zwischen den Walzgerüsten 12 einer Fertigstraße ausgebildet
sein. Alternativ ist es möglich, dass mindestens eine der Aufbringeinrichtungen 4
der Walzstraße vorgeordnet ist. Beispielsweise kann entsprechend der Darstellung in
FIG 11 mindestens eine der Aufbringeinrichtungen 4 zwischen einem Vorgerüst 13 und
den Walzgerüsten 12 der Fertigstraße angeordnet sein. In diesem Fall ist die entsprechende
Aufbringeinrichtung 4 der Fertigstraße vorgeordnet. Auch eine Anordnung vor dem Vorgerüst
13 ist möglich. In beiden Fällen kann die entsprechende Aufbringeinrichtung 4 zum
Kühlen verwendet werden oder beispielsweise Bestandteil einer Entzunderungseinrichtung
sein. Ebenso ist es möglich, dass mindestens eine der Aufbringeinrichtungen 4 der
Walzstraße nachgeordnet ist. Insbesondere können die Aufbringeinrichtungen 4 entsprechend
der Darstellung in FIG 12 Bestandteil einer Kühlstrecke sein, die der Fertigstraße
nachgeordnet ist. Auch andere Ausgestaltungen und Mischformen sind möglich.
[0070] Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Zunächst vereinfacht sich die
Ermittlung der Solldrehzahlen n1, n2. Hiermit einhergehend kann die Ermittlung der
Solldrehzahlen n1, n2 auch schneller erfolgen. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil,
weil zumindest die Sollströme w1 bis w4, wie bereits erwähnt, in der Regel Funktionen
der Zeit sind und in der Folge auch die Gruppenströme W1, W2 und hierauf aufbauend
die Druckdifferenzen δp1, δp2 und die Solldrehzahlen n1, n2 zeitlich variieren. Als
weiterer Vorteil ergibt sich, dass auf Seiten der Steuereinrichtung 8 ein geringerer
Speicherumfang erforderlich ist. Weiterhin vereinfacht sich eine etwaige Adaption
der Kennlinie K1, K1' K1", da im Vergleich zu einem zweidimensionalen Kennlinienfeld
erheblich weniger Parameter adaptiert werden müssen. Vor allem aber verringert sich
der zeitliche Aufwand zum Erfassen der charakteristischen Kenngrößen Wi, δpi, ni (mit
i = 1, 2, usw.) der Pumpen 6. Denn es muss für die Pumpen 6 jeweils nur noch eine
einzelne Kenngröße Ri (mit i = 1, 2, usw.) oder nur noch eine einzelne eindimensionale
Kennlinie Ki, Ki', Ki" (mit i = 1, 2, usw.) erfasst werden, aber nicht mehr ein zweidimensionales
Kennlinienfeld. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil die Erfassung der
charakteristischen Kenngrößen Wi, δpi, ni der Pumpen 6 nur erfolgen kann, während
die Kühleinrichtung 1 sich nicht im aktiven Betrieb befindet, mittels der Kühleinrichtung
1 also kein Walzgut 2 gekühlt wird.
[0071] 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
[0072]
- 1
- Kühleinrichtung
- 2
- Walzgut
- 3
- Kühlgruppen
- 4
- Aufbringeinrichtungen
- 5
- Wasser
- 6
- Pumpen
- 7
- Ventile
- 8
- Steuereinrichtung
- 9
- Computerprogramm
- 10
- Maschinencode
- 11
- Wasserreservoir
- 12
- Walzgerüste
- 13
- Vorgerüst
- a1, a2
- Faktoren
- A1 bis A4
- Ansteuerwerte
- K1, K1', K1"
- Kennlinien
- n1, n2
- Solldrehzahlen
- nN1
- Nominaldrehzahl
- nR1
- Referenzdrehzahl
- p0
- Basisdruck
- pA1, pA2
- Arbeitsdrücke
- R1
- interner Strömungswiderstand
- S1 bis S5
- Schritte
- v
- Transportgeschwindigkeit
- w1 bis w4
- Sollströme
- W1, W2
- Gruppenströme
- x
- Transportrichtung
- δp1, δp2
- Druckdifferenzen
- δpN1
- Nominaldruckdifferenz
- δpR1
- Referenzdruckdifferenz
1. Betriebsverfahren für eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines heißen Walzguts (2)
aus Metall,
- wobei die Kühleinrichtung (1) eine Anzahl von Kühlgruppen (3) aufweist,
- wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen (4) aufweisen,
mittels derer Wasser (5) auf das Walzgut (2) aufgebracht wird,
- wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen
Kühlgruppe (3) vorgeordnete Pumpe (6) aufweisen, mittels derer das Wasser (5) zu den
Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) gepumpt wird,
- wobei eine Steuereinrichtung (8) für die Kühleinrichtung (1) anhand von jeweiligen
Sollströmen (w1 bis w4), die den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe
(3) zugeführt werden sollen, einen von der jeweiligen Pumpe (6) zu fördernden jeweiligen
Gruppenstrom (W1, W2) ermittelt,
- wobei die Steuereinrichtung (8) anhand des jeweiligen Gruppenstroms (W1, W2) und
einer von der jeweiligen Pumpe (6) aufzubringenden jeweiligen Druckdifferenz (δp1,
δp2) eine Solldrehzahl (n1, n2) der jeweiligen Pumpe (6) ermittelt und die jeweilige
Pumpe (6) entsprechend der ermittelten Solldrehzahl (n1, n2) betreibt, so dass den
Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) entsprechend den Sollströmen
(w1 bis w4) Wasser (5) zugeführt wird,
- wobei der jeweilige Gruppenstrom (W1, W2), die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz
(δp1, δp2) und die jeweilige Solldrehzahl (n1, n2) charakteristische Kenngrößen der
jeweiligen Pumpe (6) bilden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) die jeweilige Solldrehzahl (n1, n2) der jeweiligen Pumpe
(6) entweder mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ermittelt, in die als
Eingangsgrößen der jeweilige Gruppenstrom (W1, W2) und die jeweilige aufzubringende
Druckdifferenz (δp1, δp2) eingehen, oder unter Verwertung einer Kennlinie (K1, K1',
K1") der jeweiligen Pumpe (6) ermittelt, die nur von einer der charakteristischen
Kenngrößen (W1, δp1, n1) der jeweiligen Pumpe (6) abhängig ist und eine einzelne Ausgangsgröße
liefert.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) im Falle der Ermittlung mittels einer mathematisch-analytischen
Gleichung die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe (6) anhand der Beziehung

wobei n1 die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe (6) ist, nN1 eine Nominaldrehzahl
der jeweiligen Pumpe (6) ist, δp1 die von der jeweiligen Pumpe (6) aufzubringende
Druckdifferenz ist, R1 ein interner Strömungswiderstand der jeweiligen Pumpe (6) ist,
W1 der jeweilige Gruppenstrom ist und δpN1 eine Nominaldruckdifferenz ist, der von
der jeweiligen Pumpe (6) generiert wird, wenn sie mit der Nominaldrehzahl (nR1) betrieben
wird und der die jeweilige Pumpe (6) durchströmende Gruppenstrom (W1) 0 ist.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1) im Falle der Verwertung der Kennlinie (K1, K1', K1")
als Eingangsgröße die Solldrehzahl (n1) der jeweiligen Pumpe (6) erhält und als Ausgangsgröße
einen internen Strömungswiderstand (R1) der jeweiligen Pumpe (6) liefert.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1', K1") im Falle der Verwertung der Kennlinie (K1, K1',
K1") als Ausgangsgröße eine weitere der charakteristischen Kenngrößen (W1, δp1, n1)
der jeweiligen Pumpe (6) liefert und dass die jeweilige Kennlinie (K1', K1") auf einen
Referenzwert (δpR1) der dritten der charakteristischen Kenngrößen (W1, δp1, n1) der
jeweiligen Pumpe (6) bezogen ist.
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1') als Eingangsgröße den Gruppenstrom (W1) erhält und
als Ausgangsgröße die Solldrehzahl (n1) liefert und dass der Referenzwert eine Referenzdruckdifferenz
(δpR1) ist.
6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) den Gruppenstrom (W1) im Rahmen der Verwertung der jeweiligen
Kennlinie (K1') mit einem jeweiligen Faktor (a1) skaliert, dass die Steuereinrichtung
(8) die anhand der jeweiligen Kennlinie (K1') ermittelte Solldrehzahl (n1) mit dem
Kehrwert des jeweiligen Faktors (a1) skaliert und dass der jeweilige Faktor (a1) sich
durch die Wurzel des Quotienten der jeweiligen Referenzdruckdifferenz (δpR1) und der
jeweiligen aufzubringenden Druckdifferenz (δp1) ergibt.
7. Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1") als Eingangsgröße den Gruppenstrom (W1) erhält und
als Ausgangsgröße die Druckdifferenz (δp1) liefert und dass der Referenzwert eine
Referenzdrehzahl (nR1) ist.
8. Betriebsverfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) die Solldrehzahl (n1) durch Skalieren der Referenzdrehzahl
(nR1) mit dem Kehrwert eines jeweiligen Faktors (a1) ermittelt und dass die Steuereinrichtung
(8) den jeweiligen Faktor (a1) durch Lösen der Gleichung

ermittelt, wobei a1 der Faktor ist, δp1 die gewünschte Druckdifferenz ist, K1" die
Kennlinie ist und W1 der Gruppenstrom ist.
9. Computerprogramm, das Maschinencode (10) umfasst, der von einer Steuereinrichtung
(8) für eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines heißen Walzguts (2) aus Metall abarbeitbar
ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (10) durch die Steuereinrichtung (8)
bewirkt, dass die Steuereinrichtung (8) die Kühleinrichtung (1) gemäß einem Betriebsverfahren
nach einem der obigen Ansprüche betreibt.
10. Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines heißen Walzguts (2)
aus Metall, wobei die Steuereinrichtung mit einem Computerprogramm (9) nach Anspruch
9 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung (1) gemäß einem
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betreibt.
11. Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts (2) aus Metall,
- wobei die Kühleinrichtung (1) eine Anzahl von Kühlgruppen (3) aufweist,
- wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen (4) aufweisen,
mittels derer Wasser (5) auf das Walzgut (2) aufgebracht wird,
- wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen
Kühlgruppe (3) vorgeordnete Pumpe (6) aufweisen, mittels derer das Wasser (5) zu den
Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) gepumpt wird,
- wobei die Kühleinrichtung eine Steuereinrichtung (8) nach Anspruch 10 aufweist,
welche die Kühleinrichtung gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 8 betreibt.
12. Kühleinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der Aufbringeinrichtungen (4) innerhalb einer Walzstraße angeordnet
ist und/oder der Walzstraße vorgeordnet ist und/oder der Walzstraße nachgeordnet ist.