BR112015018044B1

BR112015018044B1 - Dispositivo de controle que economiza energia para linha de laminação

Info

Publication number: BR112015018044B1
Application number: BR112015018044-2A
Authority: BR
Inventors: Hiroyuki JINNAI; Hiroyuki Imanari; Naoki Shimoda; Kazutoshi Kitagoh
Original assignee: Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2022-03-15
Also published as: JP6020602B2; WO2014118989A1; JPWO2014118989A1; US20150352612A1; CN104968448B; US10464112B2; CN104968448A; BR112015018044A2

Abstract

dispositivo de controle de economia de energia para linha de laminação. a presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, sendo que o dispositivo é capaz de encontrar condições de laminação para minimizar a energia consumida pela linha de laminação enquanto garante a qualidade do produto. o dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação é dotado de: uma unidade de previsão de energia consumida para calcular a energia consumida pela linha de laminação com base nas condições de laminação da linha de laminação; e uma unidade de otimização de energia consumida para mudar as condições de laminação que não sejam a temperatura-alvo de material laminado como itens de operação para reduzir a energia consumida calculada pela unidade de previsão de energia consumida enquanto garante a qualidade do produto formado por laminação do material laminado.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] Esta invenção refere-se a um dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Dispositivos de controle que economizam energia que reduzem o consumo de energia para uma linha de laminação com a troca de uma temperatura-alvo de um material a ser laminado têm sido propostos. Tais dispositivos de controle que economizam energia podem minimizar o consumo de energia para uma linha de laminação (consultar, por exemplo, Literatura de Patente 1).

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[0003] Literatura de Patente 1: Publicação Internacional no 2010/103659

[0004] Literatura de Patente 2: Patente Aberta À Inspeção Pública JP no 2005-48202

[0005] Literatura de Patente 3: Patente Aberta À Inspeção Pública JP no 2001-314910

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0006] Entretanto, o documento descrito na Literatura de Patente 1 pode não conseguir assegurar uma qualidade de produto como resultado da mudança na temperatura-alvo. Nesse caso, a energia gasta e os custos são desperdiçados.

[0007] Esta invenção foi feita a fim de resolver o problema mencionado, e um objetivo desta invenção é fornecer um dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação, o dispositi- vo de controle que economiza energia que tem capacidade para en-contrar condições de laminação para reduzir o consumo de energia para a linha de laminação ao mesmo tempo em que se assegura a qualidade de um produto.

MEIO PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

[0008] Um dispositivo de controle que economiza energia para linha de laminação da presente invenção inclui uma unidade de estimativa de consumo de energia que calcula o consumo de energia para a linha de laminação com base em condições de laminação para a linha de laminação; e uma unidade de otimização de consumo de energia que muda uma condição de laminação que não seja uma temperatura- alvo de um material a ser laminado, como um item de manipulação de modo que o consumo de energia calculado pela unidade de estimativa de consumo de energia seja reduzido ao mesmo tempo em que uma qualidade de um produto formado por laminação do material a ser la-minado é assegurada.

EFEITO VANTAJOSO DA INVENÇÃO

[0009] Esta invenção permite encontrar condições de laminação para reduzir o consumo de energia para uma linha de laminação ao mesmo tempo em que se assegura uma qualidade de um produto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A Figura 1 é um diagrama de uma configuração de uma linha de laminação de folha quente para um aço ferrítico com o uso de um dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0011] A Figura 2 é um diagrama de blocos do dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0012] A Figura 3 é um diagrama para descrever variação na taxa de fluxo de combustível na fornalha de aquecimento fornecida na linha de laminação de folha quente com o uso do dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0013] A Figura 4 é um diagrama para descrever um método para calcular uma massa média da placa com o uso do dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0014] A Figura 5 é um diagrama para descrever um método para cálculo de torque de laminação pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0015] A Figura 6 é um diagrama para descrever um método para o cálculo de consumo de energia para o aquecedor de barra, pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de lamina- ção de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0016] A Figura 7 é um diagrama para descrever mudanças na razão de carga de laminação de acabamento pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0017] A Figura 8 é um diagrama para descrever variações no consumo de energia quando uma espessura da barra e alocação de razão de carga de laminação de acabamento são mudadas pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de lamina- ção de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0018] A Figura 9 é um diagrama para descrever um método para buscar um item de manipulação pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0019] A Figura 10 é um fluxograma para descrever um procedimento para otimizar condições de laminação por meio do dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0020] A Figura 11 é um diagrama para descrever um método para cálculo de torque de laminação por um dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 2 desta invenção.

[0021] A Figura 12 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 3 desta invenção.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0022] As modalidades desta invenção serão descritas com relação aos desenhos anexos. Nos desenhos, partes que são iguais ou correspondentes entre si são fornecidas com um mesmo número de referência, e a descrição duplicada das mesmas será arbitrariamente simplificada ou omitida.

MODALIDADE 1

[0023] A Figura 1 é um diagrama de uma configuração de uma linha de laminação de folha quente para um aço ferrítico com o uso de um dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0024] Na Figura 1, em uma fornalha de aquecimento 1, um estrado em forma de coluna (não ilustrado) é fornecido. No lado a jusante da fornalha de aquecimento 1, um primeiro formador de bordas 2a é fornecido. No lado a jusante do primeiro formador de bordas 2a, uma primeira estante de desbaste 3a é fornecida. No lado a jusante da primeira estante de desbaste 3a, um segundo formador de bordas 2b é fornecido. No lado a jusante do segundo formador de bordas 2b, uma segunda estante de desbaste 3b é fornecida. No lado a jusante da segunda estante de desbaste 3b, um aquecedor de barra 4 é fornecido. No lado a jusante do aquecedor de barra 4, um aquecedor de borda 5 é fornecido. No lado a jusante do aquecedor de borda 5, uma tesoura para corte de pontas 6 é fornecida. No lado a jusante da tesoura para corte de pontas 6, primeira a sétima estantes de acabamento 7a a 7g são fornecidas.

[0025] Uma primeira aspersão de resfriamento 8a é fornecida entre a primeira estante de acabamento 7a e uma segunda estante de acabamento 7b. Uma segunda aspersão de resfriamento 8b é fornecida entre a segunda estante de acabamento 7b e uma terceira estante de acabamento 7c. Uma terceira aspersão de resfriamento 8c é fornecida entre a terceira estante de acabamento 7c e uma quarta estante de acabamento 7d. Uma quarta aspersão de resfriamento 8d é fornecida entre a quarta estante de acabamento 7d e uma quinta estante de acabamento 7e. Uma quinta aspersão de resfriamento 8e é fornecida entre a quinta estante de acabamento 7e e uma sexta estante de acabamento 7f. Uma sexta aspersão de resfriamento 8f é fornecida entre a sexta estante de acabamento 7f e a sétima estante de acabamento 7g.

[0026] No lado a jusante da sétima estante de acabamento 7g, uma mesa de saída 9 é fornecida. Na mesa de saída 9, uma instalação para injeção de água (não ilustrada) é fornecida. No lado a jusante da mesa de saída 9, uma bobinadeira descendente 10 é fornecida.

[0027] Na linha de laminação de folha quente, uma placa em forma de paralelepípedo retangular é carregada no estrado na fornalha de aquecimento 1 como um material a ser laminado. A placa tem uma espessura em cerca de 250 mm. A placa é transportada pelo estrado. Aqui, a fornalha de aquecimento 1 converte um combustível em energia térmica. A placa é aquecida até cerca de 1.200 °C pela energia térmica. Aqui, o estrado é resfriado pela água. Uma temperatura de superfície do estrado é diminuída pelo resfriamento. Como resultado, uma temperatura de uma parte da placa que está em contato com o estrado diminui.

[0028] De modo subsequente, a placa é extraída da fornalha de aquecimento 1. Então, a placa é transportada para o primeiro formador de bordas 2a. Aqui, o primeiro formador de bordas 2a converte a energia em energia de rotação. O primeiro formador de bordas 2a lamina a placa em uma direção de largura de folha pela energia de rotação. Em outras palavras, o primeiro formador de bordas 2a ajusta a largura de folha da placa. Então, a placa é transportada para a primeira estante de desbaste 3a. Aqui, a primeira estante de desbaste 3a converte a energia em energia de rotação. A primeira estante de desbaste 3a lamina a placa em uma direção de espessura de folha pela energia de rotação. Em outras palavras, a primeira estante de desbaste 3a ajusta uma espessura de folha da placa.

[0029] De modo subsequente, a placa é transportada para o segundo formador de bordas 2b. Aqui, o segundo formador de bordas 2b converte a energia em energia de rotação. O segundo formador de bordas 2b lamina a placa na direção de largura de folha pela energia de rotação. Em outras palavras, o segundo formador de bordas 2b ajusta a largura de folha da placa. Então, a placa é transportada para a segunda estante de desbaste 3b. Aqui, a segunda estante de desbaste 3b converte a energia em energia de rotação. A segunda estante de desbaste 3b lamina a placa na direção de espessura de folha pela energia de rotação. Em outras palavras, a segunda estante de desbaste 3b ajusta a espessura de folha da placa.

[0030] Em cada uma dentre a primeira estante de desbaste 3a e da segunda estante de desbaste 3b, cilindros de processamento (não ilustrados) repetem rotação normal e rotação inversa. Em outras palavras, um passe de cilindro é repetido uma pluralidade de vezes. Como resultado, a placa se torna uma barra com uma espessura de cerca de 30 a 50 mm.

[0031] De modo subsequente, a barra é transportada em uma mesa (não ilustrada) na direção da primeira estante de acabamento 7a. Aqui, o lado de extremidade traseira da barra é deixado em uma atmosfera por um longo tempo com relação ao lado de extremidade dianteira da barra. Como resultado, uma queda térmica pode ocorrer. Em outras palavras, uma temperatura do lado de extremidade traseira da barra pode se tornar mais baixa que uma temperatura do lado de extremidade dianteira da barra.

[0032] Aqui, o aquecedor de barra 4 converte a energia em energia térmica por meio de uma bobina de aquecimento por indução (não ilustrada). O aquecedor de barra 4 aquece toda uma parte em uma direção transversal da barra pela energia térmica. Uma queda térmica é eliminada pelo aquecimento. Aqui, a variação de temperatura em marcas no estrado também é eliminada. Como resultado, uma distribuição de temperatura na barra se torna uniforme.

[0033] De modo subsequente, a barra é transportada para o aquecedor de borda 5. No transporte, temperaturas de porções de extremidade na direção transversal da barra podem diminuir. Aqui, o aquecedor de borda 5 converte energia em energia térmica por meio de uma bobina de aquecimento por indução (não ilustrada). O aquecedor de borda 5 aquece apenas as porções de extremidade na direção transversal da barra por meio da energia térmica. Uma diminuição na temperatura das porções de extremidade na direção transversal da barra é eliminada pelo aquecimento.

[0034] De modo subsequente, a barra é transportada para a tesoura para corte de pontas 6. Aqui, a tesoura para corte de pontas 6 corta porções de extremidade dianteira e traseira da barra. Como resultado do corte, as porções de extremidade dianteira e traseira da barra são conformadas. Como resultado, desempenho de rosqueamento favorável da barra é assegurado.

[0035] De modo subsequente, a barra é laminada de modo a ter uma espessura desejada pela primeira a sétima estantes de acabamento 7a a 7g. Por exemplo, a barra é laminada até que a barra tenha uma espessura em uma faixa de 1,2 a 25,0 mm. Aqui, a distribuição de temperatura da barra permanece uniforme. Assim, a quebra das porções de extremidade na direção transversal da barra é eliminada. Além disso, em cilindros de processamento (não ilustrados) na primeira estante à sétima estante de acabamento 7a a 7g, um aumento na abrasão local é eliminado.

[0036] Na laminação por meio da primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g, a primeira à sexta aspersões de resfriamento 8a a 8f aspergem água de resfriamento no material a ser laminado. A temperatura do material a ser laminado é ajustada pela aspersão.

[0037] De modo subsequente, o material a ser laminado é transportado para o lado a jusante pela mesa de saída 9. Aqui, o material a ser laminado é resfriado por água por meio da instalação para injeção de água na mesa de saída 9 até que o material a ser laminado alcance uma temperatura desejada. De modo subsequente, o material a ser laminado é enrolado pela bobinadeira descendente 10. Como resultado, o material a ser laminado se torna um produto bobinado.

[0038] A linha de laminação de folha quente é automaticamente monitorada por um sistema de controle de computador com o auxílio de um operador. No sistema de controle de computador, uma estrutura hierárquica de níveis 0 a 2 é empregada.

[0039] Unidades de nível 0 incluem, por exemplo, uma unidade de acionamento de motor (não ilustrada) e uma unidade de controle hidráulico (não ilustrada). Por exemplo, a unidade de acionamento de motor abastece uma tensão fixa com uma freqüência comercial para motores (máquinas rotatórias) (não ilustradas) da primeira estante de desbaste 3a, etc. Como resultado do abastecimento, cada um dos mo- tores é acionado a uma velocidade fixa. Por exemplo, a unidade de acionamento de motor muda pelo menos um dentre uma tensão e uma frequência da tensão com o uso de uma unidade de conversão de frequência (não ilustrada) tal como um inversor, para abastecer a tensão resultante para cada motor. Como resultado do abastecimento, cada motor é acionado a uma velocidade de rotação desejada. A unidade de controle hidráulico controla uma posição e uma pressão de uma maquinaria hidráulica (não ilustrada).

[0040] Uma unidade de nível 1 é um PLC (controlador lógico programável) (não ilustrado). O PLC controla as unidades de nível 0 em tempo real em alta velocidade. Mais especificamente, o PLC realiza, por exemplo, controle de alimentação direta com base em valores estimados e controle de retroalimentação com base em valores medidos a partir de sensores (não ilustrados) de modo que um produto tenha alta qualidade através de todo o comprimento do mesmo.

[0041] As unidades de níveis 2 são unidades de cálculo de definição tal como um computador para processos (não ilustrado na Figura 1). A unidade de cálculo de definição realiza, por exemplo, cálculo de definição e gerenciamento de dados. Mais especificamente, a unidade de cálculo de definição obtém informações sobre um material bruto de um material a ser laminado e um produto de fora. Antes que o material a ser laminado alcance o primeiro formador de bordas 2a, a primeira estante de desbaste 3a, o segundo formador de bordas 2b, a segunda estante de desbaste 3b e a primeira estante à sétima estante de acabamento 7a a 7g, a unidade de cálculo de definição calcula valores iniciais a serem fornecidos para o PLC, com base em, por exemplo, um modelo de laminação. Os valores iniciais são calculados de modo que o material a ser laminado possa passar com estabilidade através da primeira estante de desbaste 3a, etc. e o material a ser laminado pode ser controlado com boa precisão a partir de uma extremidade dianteira do mesmo.

[0042] Por exemplo, a unidade de cálculo de definição calcula vãos de cilindro de processamento, velocidades de cilindro de processamento e taxas de fluxo da primeira à sexta aspersões de resfriamento 8a a 8f. Por exemplo, a unidade de cálculo de definição calcula uma massa de uma placa, uma temperatura-alvo de extração da placa, energia a ser abastecida para o aquecedor de barra 4, energia a ser abastecida para o aquecedor de borda 5, um torque de laminação em um ponto representativo do material a ser laminado, e o tempo de la- minação.

[0043] Por exemplo, no cálculo de definição de desbaste referente ao primeiro formador de bordas 2a, a primeira estante de desbaste 3a, ao segundo formador de bordas 2b e a segunda estante de desbaste 3b, a unidade de cálculo de definição calcula o número de passes de cilindro para se obter uma barra a partir da placa, e uma tabela de redução percentual (tabela de passe) quanto às espessuras de folha e larguras de folha nos respectivos passes. Aqui, a tabela de passe é calculada com base na alocação de, por exemplo, quantidades percentuais de redução e energia nos respectivos passes.

[0044] Por exemplo, no cálculo de definição de acabamento relacionado a primeira a sétima estantes de acabamento 7a a 7g, a unidade de cálculo de definição calcula uma tabela de espessura de folha para a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g com base em um método de alocação de carga designado. Aqui, a tabela de espessura de folha é calculada com base em, por exemplo, uma razão de carga de laminação, energia e uma redução percentual.

[0045] A seguir, o dispositivo de controle que economiza energia será descrito com referência à Figura 2.

[0046] A Figura 2 é um diagrama de blocos do dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[0047] Conforme ilustrado na Figura 2, o dispositivo de controle que economiza energia inclui uma unidade de estimativa de consumo de energia 11 e uma unidade de otimização de consumo de energia 12. A unidade de estimativa de consumo de energia 11 inclui uma função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13, uma função de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória 14 e uma função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15. A função de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória 14 inclui uma função de estimativa de torque de laminação 14a.

[0048] A unidade de estimativa de consumo de energia 11 calcula o consumo de energia para uma linha de laminação de folha quente, com base em resultados de cálculos de definição realizados pela unidade de cálculo de definição 16, com o uso de um material designado a ser laminado como um objeto de cálculo. Por exemplo, como um objeto para cálculo de consumo de energia, uma placa, que deve ser carregada a partir deste momento na fornalha de aquecimento 1, é designada. Por exemplo, como um objeto para cálculo de consumo de energia, uma placa existente dentro da fornalha de aquecimento 1 é designada. Por exemplo, como um objeto para cálculo de consumo de energia, uma placa a ser extraída próximo da fornalha de aquecimento 1 é designada. Por exemplo, como um objeto para cálculo de consumo de energia, um produto que já está laminado é designado.

[0049] Aqui, a função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 calcula o consumo de energia for fazer com que o material designado para ser laminado tenha uma temperatura desejada no lado da saída da fornalha de aquecimento 1. A função de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória 14 calcula o consumo de energia para as máquinas rotatórias que acionam os cilindros de processamento da primeira estante de desbaste 3a, etc., e máquinas rotatórias que acionam cilindros de mesa de transporte (não ilustrados). A função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15 calcula o consumo de energia para o aquecedor de barra 4 e o aquecedor de borda 5.

[0050] A unidade de otimização de consumo de energia 12 varia condições de laminação que não sejam a temperatura-alvo de modo que o consumo de energia para a linha de laminação de folha quente, que é calculado pela unidade de estimativa de consumo de energia 11, se torna mínimo. Aqui, se todas as condições de laminação forem mudadas uma a uma para se buscar condições de laminação para minimizar o consumo de energia, um longo período de tempo será exigido para o cálculo. Portanto, a unidade de otimização de consumo de energia 12 busca uma condição de laminação que permita redução eficiente de consumo de energia. Com o uso da condição de lamina- ção como um item de manipulação, a unidade de otimização de con-sumo de energia 12 muda as condições de laminação para a linha de laminação de folha quente.

[0051] A mudança de condição de laminação e o cálculo de consumo de energia são repetidos. Como resultado, condições ideais de laminação para minimizar o consumo de energia são calculadas. As condições ideais de laminação são enviadas para a unidade de cálculo de definição 16. A unidade de cálculo de definição 16 fornece valores iniciais que correspondem às condições ideais de laminação para a unidade de nível 1.

[0052] A seguir, um método para cálculo de consumo de energia pela função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 será descrito com referência à Figura 3.

[0053] A Figura 3 é um diagrama para descrever a variação na taxa de fluxo de combustível na fornalha de aquecimento fornecida na linha de laminação de folha quente com o uso do dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção. O eixo geométrico da abscissa na Figura 3 é o tempo t (s). O eixo geométrico da ordenada na Figura 3 é uma taxa de fluxo de combustível F(t) (Nm3/s) conforme convertida em condições de referência de 0 °C e 1 atmosfera.

[0054] Se uma placa designada A for uma antes do aquecimento na fornalha de aquecimento 1, a função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 usa valores estimados de uma taxa de fluxo de combustível F(t) com base em registros anteriores de uso de uma placa de um tipo de aço e um tamanho que são similares àqueles da placa A. Se a placa designada A for uma que está sendo aquecida na fornalha de aquecimento 1, a função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 usa valores reais e os valores estimados da taxa de fluxo de combustível F(t). Se a placa designada A for uma extraída da fornalha de aquecimento 18, a função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 usa valores reais da taxa de fluxo de combustível F(t).

[0055] Na Figura 3, a área da parte sombreada corresponde a um valor de taxa de fluxo de combustível total FTOTAL (Nm3) quando a placa A está sendo aquecida. A função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 multiplica o valor de taxa de fluxo de combustível total FTOTAL por uma eficiência de geração de calor H (kj/Nm3) quando um combustível for convertido em energia térmica, calculando assim o consumo de energia para aquecer a placa A.

[0056] Na fornalha de aquecimento 1, por exemplo, uma placa B e uma placa C também são aquecidas, além da placa A. Portanto, a função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 calcula o consumo de energia ERF (kJ) para o aquecimento da placa A com o uso a razão entre uma massa da placa A e um valor total de massas das placas existentes dentro da fornalha de aquecimento 1.

[0057] Aqui, as placas A a C e similares são diferentes entre si quanto aos tempos de carregamento e extração. Assim, presume-se que o valor total de massas das placas é uma massa média WAVE (kg) durante um período de tempo em que a placa A é aquecida. Nesse caso, o consumo de energia ERF é calculado pela Expressão (1) abaixo.

[0058] A seguir, um método para calcular a massa média WAVE será descrito com referência à Figura 4.

[0059] A Figura 4 é um diagrama para descrever um método para calcular uma massa média de uma placa com o uso o dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção. O eixo geométrico da abscissa na Figura 4 representa o tempo t (s). O eixo geométrico da ordenada na Figura 4 representa um valor de massa total WT(t) (kg) de placas aquecidas dentro da fornalha de aquecimento 1.

[0060] Na Figura 4, a função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 calcula um valor total das massas das placas existentes dentro da fornalha de aquecimento 1, com base em uma tabela para aquecimento de placa pela fornalha de aquecimento 1. Mais especificamente, a função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 divide o tempo desde o carregamento da placa A até a extração da mesma em n divisões de tempo. A função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 calcula um valor total WT(t) (kg) das massas das placas existentes dentro da fornalha de aquecimento 1 em intervalos fixos Δt (s) correspondentes às divisões de tempo.

[0061] A função de cálculo de consumo de energia de fornalha de aquecimento 13 determina uma média de tempo de WT (t) como uma massa média WAVE. Mais especificamente, a massa média WAVE é calculada de acordo com a Expressão (2) abaixo.

[0062] A seguir, um método para cálculo de consumo de energia pela função de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória 14 será descrito com referência à Figura 5.

[0063] A Figura 5 é um diagrama para descrever um método para cálculo de torque de laminação pelo dispositivo de acordo com a Modalidade 1 desta de controle que economiza energia para uma linha de laminação invenção. O eixo geométrico da abscissa na Figura 5 representa o tempo t (s). O eixo geométrico da ordenada na parte superior da Figura 5 representa uma velocidade de laminação VR(t) (m/s), por exemplo, da primeira estante de acabamento 7a. O eixo geométrico da ordenada na parte mais baixa da Figura 5 representa um torque de laminação G(t) (kN-m). O índice H corresponde a uma posição de extremidade dianteira do material a ser laminado. O índice M corresponde a uma posição média do material a ser laminado. O índice T cor-responde a uma posição de extremidade traseira do material a ser laminado.

[0064] Uma velocidade de laminação afeta muito o controle de temperatura de um material a ser laminado. Assim, a unidade de cálculo de definição 16 cria um padrão de velocidade contínua como informações anteriores detalhadas. Por exemplo, a velocidade de lami- nação da sétima estante de acabamento 7g é definida de modo que uma temperatura de lado de saída do material a ser laminado se torna a temperatura-alvo.

[0065] Mais especificamente, conforme ilustrado na parte superior da Figura 5, uma velocidade de laminação VR, H é definida em uma velocidade de rosqueamento, de modo que o material a ser laminado seja normalmente extraído entre os cilindros de processamento. Uma velocidade de laminação VR, M é definida de modo a aumentar após o material a ser laminado ser extraído entre os cilindros de processamento. Uma velocidade de laminação VR, T é definida de modo a diminuir para permitir que o material a ser laminado seja normalmente extraído para fora dos cilindros de processamento. Dependendo das condições de laminação, a definição de aumento de velocidade ou a definição de diminuição de velocidade podem não ser feitas.

[0066] No padrão de velocidade, uma faixa com uma aceleração fixa é considerada um segmento. Em cada um dos limites dos segmentos adjacentes, um ponto de segmento é definido. Um i-ésimo ponto de segmento é indicado pelo ponto de segmento i. Na Figura 5, cada ponto de segmento é indicado por uma linha vertical pontilhada.

[0067] A unidade de cálculo de definição 16 calcula mudanças na velocidade com base no comprimento do material a ser laminado e no padrão de velocidade. A unidade de cálculo de definição 16 calcula um tempo of cada segmento com base nas mudanças na velocidade. A unidade de cálculo de definição 16 calcula o tempo de laminação pela totalização dos tempos de todos os segmentos.

[0068] A função de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória 14 obtém o padrão de velocidade e o tempo de laminação a partir da unidade de cálculo de definição 16. Aqui, a unidade de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória obtém valores estimados de torque de laminação em posições da extremidade dianteira, o meio e a extremidade traseira do material a ser laminado a partir da unidade de cálculo de definição 16.

[0069] Aqui, a função de estimativa de torque de laminação 14a calcula um torque de laminação em um tempo quando nenhuma estimativa de cálculo é realizada. Mais especificamente, a função de estimativa de torque de laminação 14a calcula um torque de laminação entre a extremidade dianteira e o meio do material a ser laminado com base em interpolação linear com o uso dos valores estimados dos torques de laminação na extremidade dianteira e o meio do material a ser laminado. A função de estimativa de torque de laminação 14a calcula um torque de laminação entre o meio e a extremidade traseira do material a ser laminado com base em interpolação linear com o uso dos valores estimados dos torques de laminação no meio e na extremidade traseira do material a ser laminado.

[0070] Nesse caso, em um tempo ti, que é o ponto de segmento i, um torque de laminação G(ti) é calculado de acordo com as Expressões (3) e (4) abaixo. Aqui, tH é um tempo quando o material a ser laminado é extraído entre os cilindros de processamento, tM é um tempo quando a aceleração dos cilindros de processamento é completado, e tT é um tempo quando o material a ser laminado é extraído dos cilindros de processamento.

[0071] A função de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória 14 calcula o consumo de energia PW(ti) (kW) com base no torque de laminação G(ti), na velocidade de laminação VR (ti) e um raio de laminação R (m). Mais especificamente, consumo de energia PW(ti) é calculado de acordo com a Expressão (5) abaixo.

[0072] A função de cálculo de consumo de energia de máquina rotatória 14 calcula o consumo de energia EMT com base no consumo de energia PW(ti) e o tempo de laminação T. Mais especificamente, o consumo de energia EMT (kJ) é calculado de acordo com a Expressão (6) abaixo.

[0073] O consumo de energia para cada uma dentre a segunda estante a sétima estante de acabamento 7b a 7g também é calculado por um método que é similar ao método acima. O consumo de energia para cada uma dentre a primeira estante de desbaste 3a e segunda estante de desbaste 3b também é calculado por um método que é similar ao método acima.

[0074] A seguir, um método para cálculo de consumo de energia pela função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15 será descrito com referência à Figura 6.

[0075] A Figura 6 é um diagrama para descrever um método para cálculo de consumo de energia para o aquecedor de barra, pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção. O eixo geométrico da abscissa na Figura 6 representa o tempo t (s). O eixo geométrico da ordenada na parte superior da Figura 6 representa um valor de instruções de energia PWref(t) (kW) para o aquecedor de barra 4. O eixo geométrico da ordenada na parte mais baixa da Figura 6 representa uma velocidade V(t) (m/s) do material a ser laminado.

[0076] A unidade de cálculo de definição 16 calcula um valor de instruções de energia PWref(t) com o uso de uma função f da velocidade V(t) do material a ser laminado e uma quantidade de aumento de temperatura ΔT(t) (°C) como variáveis. Mais especificamente, o valor de instruções de energia PWref(t) é calculado de acordo com a Expressão (7) abaixo.

[0077] Na Expressão (7), como um valor da velocidade V(t) do material a ser laminado é maior, é necessário aquecer o material a ser laminado em um período mais curto de tempo. Nesse caso, um valor do valor de instruções de energia PWref(t) se torna grande. Como o valor da quantidade de aumento de temperatura ΔT(t) é maior, o valor do valor de instruções de energia PWref(t) se torna maior.

[0078] Para a quantidade de aumento de temperatura ΔT(t), vários padrões podem ser considerados. Se a temperatura do material a ser laminado for aumentada em uma temperatura fixa através de todo o comprimento do mesmo, a quantidade de aumento de temperatura ΔT(t) tem um valor fixo. Por outro lado, onde uma queda térmica é compensada, a quantidade de aumento de temperatura ΔT(t) se torna maior na direção do lado de extremidade traseira do material a ser la-minado. Além disso, o valor da quantidade de aumento de temperatura ΔT(t) pode se tornar grande localmente no lado de extremidade traseira do material a ser laminado.

[0079] Na Figura 6, a quantidade de aumento de temperatura ΔT(t) tem um valor fixo. A função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15 obtém um valor de instruções de energia PWref(t) para cada um de três pontos, que são as posições de extremidade dianteira, meio e extremidade traseira do material a ser laminado, a partir da unidade de cálculo de definição 16. Para cada uma de outras posições que não sejam as posições de extremidade dianteira, meio e extremidade traseira do material a ser laminado, a função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15 calcula um valor de instruções de energia PWref(t) por meio de aproximação linear.

[0080] A função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15 realiza integração de tempo do valor de instruções de energia PWref(t). Integração de tempo de um início a um fim de aquecimento. Como resultado da integração, o consumo de energia EBH(kJ) pelo aquecedor de barra 4 é calculado. Mais especificamente, o consumo de energia EBH(kJ) é calculado de acordo com a Expressão (8) abaixo.

[0081] Para o aquecedor de borda 5, também, a função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15 realiza aproximação linear para um valor de instruções de energia. A função de cálculo de consumo de energia de unidade de aquecimento por indução 15 realiza integração de tempo do valor de instruções de energia. Como resultado, o consumo de energia para o aquecedor de borda 5 é calculado.

[0082] A seguir, uma mudança de razão de carga de laminação de acabamento pela unidade de otimização de consumo de energia 12 será descrita com referência à Figura 7.

[0083] A Figura 7 é um diagrama para descrever mudanças na razão de carga de laminação de acabamento pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção. O eixo geométrico da abscissa na Figura 7 representa o número da estante de acabamento. O eixo geométrico da ordenada na Figura 7 representa razão de carga de laminação de acabamento.

[0084] A razão de carga de laminação de acabamento é padronizada com carga de laminação maior dentre as cargas de laminação na primeira estante à sétima estante de acabamento 7a a 7g como 1,0. Por exemplo, se a carga de laminação na segunda estante de acabamento 7b for 20.000 (kN) e maior, a razão de carga de laminação da segunda estante de acabamento 7b é 1,0. Se a carga de laminação na terceira estante de acabamento 7c for 15.000 (kN), a razão de carga de laminação da terceira estante de acabamento 7c é 0,75.

[0085] Na Figura 7, a unidade de otimização de consumo de energia 12 muda a razão de carga de laminação de acabamentos da primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g com referência à razão de carga de laminação de acabamento da sétima estante de acabamento 7g.

[0086] A seguir, variações no consumo de energia quando uma espessura da barra e a razão de carga de laminação de acabamento são mudadas serão descritas com referência à Figura 8.

[0087] A Figura 8 é um diagrama para descrever variações no consumo de energia quando uma espessura da barra e alocação de razão de carga de laminação de acabamento são mudadas pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de lamina- ção de acordo com a Modalidade 1 desta invenção. O eixo geométrico da abscissa na Figura 8 representa mudanças no conteúdo de condição de laminação. O eixo geométrico da ordenada na Figura 8 representa uma quantidade de variação (MJ) de consumo de energia a partir de condições de referência quando uma barra com uma espessura de 45 mm é laminada em uma espessura de 3,75 mm.

[0088] Quando a espessura da barra é reduzida em 5 mm, uma quantidade de redução percentual aumenta em cada uma dentre a primeira estante de desbaste 3a e da segunda estante de desbaste 3b. Como resultado do aumento, o torque de laminação também aumenta. Como resultado do aumento, o consumo de energia para cada uma dentre a primeira estante de desbaste 3a e da segunda estante de desbaste 3b também aumenta. Por outro lado, quantidades de redução percentual da primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g diminuem. Como resultado da diminuição, o torque de laminação também diminui. Como resultado da diminuição, o consumo de energia para cada uma dentre a primeira estante a sétima estante de acaba-mento 7a a 7g também diminui. Uma quantidade da diminuição no consumo de energia para a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g excede uma quantidade do aumento no consumo de energia para a primeira estante de desbaste 3a e para a segunda estante de desbaste 3b. Assim, um total do consumo de energia para a primeira estante de desbaste 3a, a segunda estante de desbaste 3b e a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g diminui.

[0089] Se a espessura da barra for aumentada em 5 mm, a quanti- dade de redução percentual diminui em cada uma dentre a primeira estante de desbaste 3a e da segunda estante de desbaste 3b. Como resultado da diminuição, o torque de laminação também diminui. Como resultado da diminuição, o consumo de energia para cada uma dentre a primeira estante de desbaste 3a e da segunda estante de desbaste 3b também diminui. Por outro lado, a quantidade de redução percentual em cada uma dentre a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g aumenta. Como resultado do aumento, o torque de laminação também aumenta. Como resultado do aumento, o consumo de energia para cada uma dentre a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g também aumenta. Uma quantidade do aumento em consumo de energia para a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g excede um quantidade da diminuição no consumo de energia para a primeira estante de desbaste 3a e da segunda estante de desbaste 3b. Assim, um total do consumo de energia para a primeira estante de desbaste 3a, a segunda estante de desbaste 3b e a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g aumenta.

[0090] Nenhuma mudança na alocação de razão de carga de lami- nação de acabamento afeta a laminação na primeira estante de desbaste 3a e na segunda estante de desbaste 3b. Assim, uma quantidade de consumo de energia variação na primeira estante de desbaste 3a e na segunda estante de desbaste 3b é 0.

[0091] Na Figura 8, em comparação com a variação no consumo de energia para as estantes de acabamento no lado a montante, a variação no consumo de energia para as estantes de acabamento no lado a jusante é grande. Assim, sob uma condição que uma carga alta é imposta nas estantes de acabamento no lado a montante, o consumo de energia para a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g diminui.

[0092] A seguir, um método para buscar um item de manipulação pela unidade de otimização de consumo de energia 12 será descrito com referência à Figura 9.

[0093] A Figura 9 é um diagrama para descrever um método para buscar um item de manipulação pelo dispositivo de controle que economiza energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção. O eixo geométrico da abscissa na Figura 9 representa um item de manipulação x. O eixo geométrico da ordenada na Figura 9 representa consumo de energia (kJ).

[0094] O item de manipulação x pode ser, por exemplo, qualquer uma das alocações de quantidade de redução percentual para a primeira estante de desbaste 3a e a segunda estante de desbaste 3b, a espessura da barra, as alocações de razão de carga de laminação de acabamento da primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g e as taxas de fluxo do primeiro ao sexto aspersores de resfriamento 8a a 8f. Se o item de manipulação x for mudado, as condições de la- minação para a linha de laminação de folha a quente variam. Como resultado, o consumo de energia para toda a linha de laminação de folha a quente varia.

[0095] Por exemplo, se a quantidade de redução percentual na primeira estante de desbaste 3a for feita para ser maior que a quantidade de redução percentual na segunda estante de desbaste 3b, o consumo de energia diminui. Por exemplo, se uma alta carga for imposta nas estantes de acabamento do lado a montante, o consumo de energia diminui. Se as taxas de fluxo dos aspersores de resfriamento forem aumentadas, o consumo de energia diminui.

[0096] Entretanto, na operação real da linha de laminação de folha a quente, várias condições restritivas são definidas. Por exemplo, para usar a tesoura para corte de pontas 6 de modo seguro, um limite superior da espessura da barra e um limite superior do comprimento da barra são definidos. Por exemplo, para um rosqueamento estável da primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g, limites superior e inferior da velocidade de rosqueamento são definidos. Devido às restrições mecânicas da primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g, os limites superior e inferior de carga são definidos.

[0097] Na Figura 8, nenhuma condição restritiva é levada em consideração. Assim, o consumo de energia pode deixar de variar de modo uniforme. Portanto, a unidade de otimização de consumo de energia 12 determina uma faixa de busca X levando as condições restritivas em consideração.

[0098] A unidade de otimização de consumo de energia 12 calcula um grau de um impacto fornecido por cada condição de laminação no consumo de energia como um grau de impacto I. O grau de impacto I é calculado de acordo com a Expressão (9) abaixo.

[0099] No presente contexto, E(x) é o consumo de energia sob uma condição de laminação x. Se uma faixa de busca X for fornecida, x c X. No presente contexto, xmax é um valor máximo na faixa de busca X, e xmin é um valor mínimo na faixa de busca X.

[00100] De modo subsequente, a unidade de otimização de consumo de energia 12 determina uma condição de laminação que tem um grau de impacto mais largo I como um item de manipulação x, e varia a condição de laminação a intervalos de busca fixos Δx na faixa de busca X. Por exemplo, se o item de manipulação x for a espessura da barra, a faixa de busca X é, por exemplo, ±5 mm a partir de uma espessura predefinida da barra. Os intervalos de busca Δx são cerca de 1 mm.

[00101] A unidade de otimização de consumo de energia 12 arma- zena os consumos de energia quando o item de manipulação x é vari- ado a cada intervalo de busca Δx. A unidade de otimização de consu- mo de energia 12 armazena um item de manipulação x que fornece menor consumo de energia como uma solução ideal.

[00102] No presente contexto, dependendo da condição de lamina- ção, uma pluralidade de valores mínimos pode existir. Nesse caso, se os intervalos de busca Δx são grandes, uma solução ideal apurada não pode ser obtida. Portanto, os intervalos de busca Δx são feitos para serem pequenos, pelos quais uma solução ideal apurada pode ser obtida.

[00103] Por outro lado, se os intervalos de busca Δx forem pequenos, o tempo de cálculo para a unidade de otimização de consumo de energia 12 aumenta. Assim, um método de otimização como um método de descida mais íngreme, método de Newton ou otimização por enxame de partículas pode ser usado. Nesse caso, uma solução ideal apurada pode ser obtida em um curto espaço de tempo.

[00104] Além disso, uma pluralidade de condições de laminação, sendo que cada uma tem um grande grau de impacto I, pode ser selecionada como itens de manipulação x. Por exemplo, se a espessura da barra e a alocação de razão de carga de laminação de acabamento forem selecionadas como itens de manipulação x, a espessura da barra e da alocação de razão de carga de laminação de acabamento é variada a intervalos fixos para buscar uma combinação de condições de laminação que forneçam menor consumo de energia.

[00105] Em seguida, um procedimento para otimizar as condições de laminação será descrito com referência à Figura 10.

[00106] A Figura 10 é um fluxograma para descrever um procedimento para otimizar condições de laminação por meio do dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 1 desta invenção.

[00107] Na etapa S1, a unidade de cálculo de definição 16 define valores iniciais para todas as condições de laminação a fim de conse- guir valores de instrução como qualidade-alvo de produto, espessura de folha e largura de folha fornecidas como especificações de produto. De modo subsequente, o procedimento prossegue para a etapa S2, e a unidade de otimização de consumo de energia 12 calcula um grau de impacto de cada condição de laminação. De modo subsequente, o procedimento prossegue para a etapa S3, e a unidade de otimização de consumo de energia 12 determina uma condição de laminação que tem um grau de impacto mais largo que um item de manipulação.

[00108] De modo subsequente, o procedimento prossegue para a etapa S4, e a unidade de cálculo de definição 16 obtém resultados de cálculos de definição quando o item de manipulação é variado. De modo subsequente, o procedimento prossegue para a etapa S5, e a unidade de estimativa de consumo de energia 11 calcula os consumos de energia para a fornalha de aquecimento 1, para a máquina rotatória, para o aquecedor de barra 4 e para o aquecedor de borda 5 com base nos resultados de cálculo de definição. De modo subsequente, o procedimento prossegue para a etapa S6, e a unidade de otimização de consumo de energia 12 determina se o cálculo de consumo de energia foi realizado ou não para todas as seções de toda a faixa de variação do item de manipulação.

[00109] Na etapa S6, se o cálculo do consumo de energia não tiver sido realizado para todas as seções da faixa de mudança do item de manipulação, o procedimento prossegue para a etapa S7. Na etapa S7, a unidade de otimização de consumo de energia 12 muda itens de manipulação. De modo subsequente, o procedimento retorna para a etapa S4.

[00110] Na etapa S6, se o cálculo do consumo de energia tiver sido realizado para todas as seções da faixa de mudança do item de manipulação, o procedimento prossegue para a etapa S8. Na etapa S8, a unidade de otimização de consumo de energia 12 armazena resulta- dos de cálculo de definição que fornecem menor consumo de energia.

[00111] De acordo com a Modalidade 1 descrita acima, a unidade de otimização de consumo de energia 12 determina uma condição de laminação que não seja uma temperatura-alvo de um material a ser laminado como um item de manipulação. Assim, condições de lamina- ção para minimizar consumo de energia para uma linha de laminação de folha a quente enquanto garante que a qualidade de um produto pode ser obtida.

[00112] Além disso, a unidade de cálculo de definição 16 define condições de laminação para minimizar consumo de energia para uma linha de laminação de folha a quente quando a unidade de otimização de consumo de energia 12 varia um item de manipulação. Assim, o consumo de energia para a linha de laminação de folha a quente pode, de fato, ser reduzido.

[00113] Além disso, a unidade de otimização de consumo de energia 12 determina uma condição de laminação que fornece uma maior diferença entre consumos de energia calculados com o uso de um valor de limite superior e um valor de limite inferior em uma faixa permitida de variação, como um item de manipulação. Assim, uma condição de laminação para reduzir o consumo de energia pode, de modo eficiente, ser buscada.

[00114] Além disso, a unidade de estimativa de consumo de energia 11 calcula o consumo de energia para cada um dentre a fornalha de aquecimento 1, a máquina rotatória, o aquecedor de barra 4 e o aquecedor de borda 5 na linha de laminação de folha a quente. Assim, as condições de laminação podem ser examinadas levando o consumo de energia em toda a linha de laminação de folha a quente em consideração.

[00115] Além disso, a função de cálculo de consumo de energia para a fornalha de aquecimento 13 calcula o consumo de energia quando se aquece um material a ser laminado, com base em valores estimados ou valores reais de uma taxa de fluxo de um combustível fornecido à fornalha de aquecimento 1. Assim, o consumo de energia para a fornalha de aquecimento 1 pode ser calculado propriamente de acordo com um material designado a ser laminado.

[00116] Além disso, a função de estimativa de torque de laminação 14a calcula um torque de laminação para uma posição que não seja a posição de extremidade dianteira, a posição média e a posição de extremidade traseira do material a ser laminado, por meio de interpolação linear. Assim, o cálculo preditivo de torque de laminação pode ser realizado com boa precisão e pouca carga de cálculo.

[00117] Além disso, em alguns casos, a fornalha de aquecimento 1 não é fornecida. Em tais casos, a função de cálculo de consumo de energia para a fornalha de aquecimento 13 não é necessária.

[00118] Além disso, em alguns casos, o aquecedor de barra 4 e o aquecedor de borda 5 não são fornecidos. Em tais casos, a função de cálculo de consumo de energia para a unidade de aquecimento de indução 15 não é necessária.

[00119] Além disso, em alguns casos, uma unidade de aquecimento de indução que não seja o aquecedor de barra 4 e o aquecedor de borda 5 é fornecida. Por exemplo, um aquecedor de placa pode ser fornecido. Em tais casos, a função de cálculo de consumo de energia para a unidade de aquecimento de indução 15 pode calcular o consumo de energia para a unidade de aquecimento de indução.

[00120] Além disso, em alguns casos, a unidade de cálculo de definição 16 pode calcular um torque de laminação apenas para uma posição de extremidade dianteira ou uma posição média de um material a ser laminado. Em alguns casos, a unidade de cálculo de definição 16 pode calcular um torque de laminação para uma posição que não seja uma posição de extremidade dianteira, uma posição média e uma po- sição de extremidade traseira de um material a ser laminado. Em tais casos, também, a função de estimativa de torque de laminação 14a pode calcular um torque de laminação para outra posição do material a ser laminado com base em interpolação linear com o uso de torques de laminação calculados pela unidade de cálculo de definição 16.

[00121] Além disso, em alguns casos, a unidade de cálculo de definição 16 pode calcular uma velocidade de laminação apenas para várias posições como uma posição de extremidade dianteira, uma posição média e uma posição de extremidade traseira de um material a ser laminado. Em tais casos, a função de cálculo de consumo de energia para a máquina rotatória 14 pode calcular uma velocidade de lamina- ção de outra posição no material a ser laminado, com base em interpolação linear com o uso de velocidades de laminação calculadas pela unidade de cálculo de definição 16.

MODALIDADE 2

[00122] A Figura 11 é um diagrama para descrever um método para cálculo de torque de laminação por um dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 2 desta invenção. No presente contexto, as partes que são as mesmas ou correspondem às da Modalidade 1 são fornecidas com numerais de referência que são o mesmo que os da Modalidade 1 e a descrição dos mesmos será omitida.

[00123] A função de cálculo de consumo de energia para a máquina rotatória 14 na Modalidade 1 calcula um torque de laminação G(ti) por meio de interpolação linear. Por outro lado, uma função de cálculo de consumo de energia para a máquina rotatória 14 na Modalidade 2 calcula um torque de laminação G(ti) com o uso de uma velocidade de laminação VR(ti).

[00124] Um torque de laminação é calculado com base em uma carga de laminação e um braço de torque. Uma carga de laminação varia durante a laminação. Uma carga de laminação é calculada de acordo com a Expressão (10) abaixo. Carga de laminação (kN) = resistência à deformação (MPa) x compri- mento do arco de contato (mm) x largura de folha (m) x função de re- dução percentual (-) (10)

[00125] Por exemplo, para cada uma dentre a primeira estante a sétima estante de acabamento 7a a 7g, uma velocidade de laminação é ajustada para que uma temperatura de lado de saída se torne uma temperatura-alvo. Como resultado do ajuste, uma temperatura e uma taxa de estiramento do material a ser laminado variam. Mesmo se a taxa de estiramento variar, uma resistência à deformação não varia muito. Por outro lado, se uma temperatura de um material a ser laminado variar, uma resistência à deformação varia.

[00126] Mais especificamente, se uma velocidade de laminação for aumentada, uma temperatura de um material a ser laminado aumenta. Como resultado do aumento, uma resistência à deformação é reduzida. Como resultado, um torque de laminação é reduzido. Se uma velocidade de laminação for diminuída, uma temperatura de um material a ser laminado diminui. Como resultado da diminuição, uma resistência à deformação se torna grande. Como resultado, um torque de lamina- ção se torna grande.

[00127] Com base em tais relações, a função de cálculo de consumo de energia para a máquina rotatória 14 calcula um torque de lami- nação G(ti). Mais especificamente, o torque de laminação G(ti) é calculado de acordo com as Expressões (11) e (12) abaixo. No presente contexto, VR(ti) representa uma velocidade de laminação em um tempo ti.

[00128] Presumindo-se que um ponto de segmento de uma tempo- rização após um material a ser laminado ser retirado dentre cilindros de processamento seja i-1, o torque de laminação G(ti-1) será GH. Nesse caso, o torque de laminação G(ti) é calculado de acordo com a Expressão (11). Com o uso do valor de G(ti), um torque de laminação em um ponto de segmento seguinte pode ser calculado. A função de cálculo de consumo de energia para a máquina rotatória 14 repete tal cálculo com o uso de Expressões (11) e (12). Como resultado, um tor-que de laminação em cada um dentre todos os pontos de segmento durante laminação pode ser calculado.

[00129] De acordo com a Modalidade 2 descrita acima, a função de cálculo de consumo de energia para a máquina rotatória 14 calcula um torque de laminação com o uso de uma velocidade de laminação. Assim, o consumo de energia para uma máquina rotatória pode ser calculado com maior precisão.

MODALIDADE 3

[00130] A Figura 12 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação de acordo com a Modalidade 3 desta invenção. As partes que são as mesmas ou correspondem às da Modalidade 1 são dotadas dos numerais de referência que são os mesmos que os da Modalidade 1 e a descrição das mesmas será omitida.

[00131] As condições ideais de laminação na Modalidade 1 são definidas automaticamente pela unidade de cálculo de definição 16. Por outro lado, as condições ideais de laminação na terceira modalidade são exibidas em um aparelho de exibição 17. O aparelho de exibição 17 exibe, por exemplo, resultados de cálculo interino e graus de impacto I até que as condições ideais de laminação sejam obtidas.

[00132] De acordo com a Modalidade 3 descrita acima, o aparelho de exibição 17 exibe, por exemplo, condições ideais de laminação, resultados de cálculo interino e graus de impacto I. Assim, um operador pode visualizar a exibição e mudar, de modo flexível, as condições de laminação.

[00133] Um dispositivo de controle de economia de energia de acordo com qualquer uma das Modalidades 1 a 3 pode ser aplicado a qualquer uma das linhas de laminação de material de metal que não sejam linhas de laminação de folha a quente, como linhas de lamina- ção de chapa, linhas de laminação a frio, linhas de laminação de aço conformado, linhas de laminação de vergalhão ou barra de aço, linhas de laminação de chapa de alumínio ou cobre e linhas de laminação de vergalhão de alumínio ou cobre.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[00134] Conforme descrito acima, um dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com esta invenção, pode ser usado para um sistema de laminação que reduz o consumo de energia para uma linha de laminação ao mesmo tempo em que garante um produto qualidade.

DESCRIÇÃO DOS SÍMBOLOS

[00135] 1 fornalha de aquecimento, 2a primeiro formador de bordas, 2b segundo formador de bordas, 3a primeira estante de desbaste, 3b segunda estante de desbaste, 4 aquecedor de barra, 5 aquecedor de borda, 6 tesoura para corte de pontas, 7a a 7g primeira estante à sétima estante de acabamento, 8a a 8g primeiro ao sexto aspersores de resfriamento, 9 mesa de saída, 10 bobinadeira descendente, 11 unidade de estimativa de consumo de energia, 12 unidade de otimização de consumo de energia, 13 função de cálculo de consumo de energia para fornalha de aquecimento, 14 função de cálculo de consumo de energia para máquina rotatória, 14a função de estimativa de torque de laminação, 15 função de cálculo de consumo de energia para unidade de aquecimento de indução, 16 unidade de cálculo de definição, 17 aparelho de exibição.

Claims

1. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, sendo que o dispositivo de controle de economia de energia compreende: uma unidade de estimativa de consumo de energia (11) que calcula o consumo de energia para a linha de laminação com base em condições de laminação para linha de laminação, as condições de laminação sendo parâmetros que são funções de tempo, e o consumo de energia calculado estendendo um período de laminação de um material a ser laminado durante o qual um ou mais valores das condições de laminação muda; e uma unidade de otimização de consumo de energia (12) que determina condições de laminação de economia de energia baseados em minimizar o consumo de energia calculado ao selecionar ao mudar as funções de tempo respectivas de uma ou mais das condições de laminação sem mudar a temperatura alvo do material a ser laminado, e a temperatura alvo sendo selecionada para assegurar uma qualidade do material após ser laminado utilizando a linha de laminação, caracterizado pelo fato de que a unidade de otimização de consumo de energia (12) determina condições de laminação de economia de energia que minimizam o consumo de energia calculado ao selecionar, dentro de uma faixa permitida de variação, a uma ou mais das condições de laminação para incluir uma condição de laminação das condições de laminação que fornece uma maior diferença entre um consumo de energia calculado com o uso de um valor de limite superior da faixa permitida de variação em uma faixa permitida de variação e um consumo de energia calculado usando um valor de limite inferior da faixa permitida de variação.

2. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de cálculo de definição (16) que define as condições de laminação para a linha de laminação para as condições de laminação de economia de energia que minimizam o consumo de energia calculado.

3. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um aparelho de exibição (17) que exibe as condições de laminação de economia de energia, que minimizam o consumo de energia calculado.

4. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o aparelho de exibição (17) exibe um resultado de cálculo interino até que as condições de laminação de economia de energia que minimizam o consumo de energia calculado para a linha de laminação sejam obtidas, e uma diferença no consumo de energia para a linha de laminação, sendo que a diferença é calculada com o uso de um valor de limite superior e um valor de limite inferior em uma faixa permitida de variação para cada condição de laminação.

5. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de estimativa de consumo de energia (11) inclui: uma função de cálculo de consumo de energia para fornalha de aquecimento (13) que calcula o consumo de energia para uma fornalha de aquecimento (1) na linha de laminação; uma função de cálculo de energia para máquina rotatória que calcula o consumo de energia para uma máquina rotatória na linha de laminação; e uma função de cálculo de consumo de energia para unidade de aquecimento de indução (15) que calcula o consumo de energia para uma unidade de aquecimento de indução na linha de laminação.

6. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a função de cálculo de consumo de energia para fornalha de aquecimento (13) calcula o consumo de energia para aquecer o material a ser laminado, com base em um valor estimado ou um valor real de uma taxa de fluxo de um combustível fornecido na fornalha de aquecimento (1).

7. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a função de cálculo de consumo de energia para máquina rotatória (14) obtém valores de definição para uma velocidade de laminação, tempo de laminação e uma primeira parte do torque de laminação a partir da unidade de cálculo de definição (16), realiza interpolação linear na primeira parte do torque de laminação para obter um torque de laminação total e calcula o consumo de energia para a máquina rotatória com base no torque de laminação total obtido pela interpolação linear, pela velocidade de laminação e pelo tempo de laminação.

8. Dispositivo de controle de economia de energia para uma linha de laminação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a função de rotação de consumo de energia para máquina rotatória obtém valores de definição para uma velocidade de laminação, um tempo de laminação e uma primeira parte do torque de laminação a partir da unidade de cálculo de definição (16), calcula a parte remanescente do torque de laminação que não a primeira parte do torque de laminação com o uso dos valores de definição para a velocidade de laminação e a primeira parte do torque de laminação e calcula o consumo de energia para a máquina rotatória com base na parte remanescente do torque de laminação, na velocidade de laminação e no tempo de laminação.

9. Método de controle de economia de energia para uma linha de laminação, o método caracterizado pelo fato de que compreende: calcular o consumo de energia para a linha de laminação com base em condições de laminação para linha de laminação, as condições de laminação sendo parâmetros que são funções de tempo, e o consumo de energia calculado estendendo um período de laminação de um material a ser laminado durante o qual um ou mais valores das condições de laminação muda; e determinar condições de laminação de economia de energia baseados em minimizar o consumo de energia calculado ao selecionar ao mudar as funções de tempo respectivas de uma ou mais das condições de laminação sem mudar a temperatura alvo do material a ser laminado, e a temperatura alvo sendo selecionada para assegurar uma qualidade do material após ser laminado utilizando a linha de laminação, em que a unidade de otimização de consumo de energia (12) determina condições de laminação de economia de energia que minimizam o consumo de energia calculado ao selecionar, dentro de uma faixa permitida de variação, a uma ou mais das condições de laminação para incluir uma condição de laminação das condições de laminação que fornece uma maior diferença entre um consumo de energia calculado com o uso de um valor de limite superior da faixa permitida de variação em uma faixa permitida de variação e um consumo de energia calculado usando um valor de limite inferior da faixa permitida de variação.