CN108026604B - 用于钢带热处理的热处理设备以及控制用于钢带热处理的热处理设备的方法 - Google Patents
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Abstract
在一种控制用于钢带热处理的热处理设备的方法中，该热处理设备包括至少一个退火炉并且具有至少一个开环和/或闭环控制设备，借助于该控制设备，对在热处理设备中进行的钢带热处理进行以开环和/或闭环为基础的控制，以维持至少一个所期望的材料特性，尤其是机械特性，其中，所述开环和/或闭环控制设备优选包括实现了预判或者预先计算该钢带在经历热处理后的所述至少一个机械性质的模型预测的调节部，在该调节部中，输入数据被处理以用于调整或者用于控制当前的退火工艺或者热处理工艺或循环的至少一个调节参量，所述输入数据包括至少一个来自用于退火循环的数据和/或待热处理的钢带的数据和/或冷轧工艺的数据和/或与前一个带的切口放置有关的数据和/或用于一个或多个所述待热处理的钢带已经经历的预过程的数据的编组中的经挑选的值。建立了一种解决方案，其实现的是，实现控制系统响应的改善。通过这样来实现：即，在所述至少一个调节参量在当前的退火或者热处理循环的过程中从初始值改变到最终值的情况中，该调节参量在接下来后续的退火或者热处理循环开始时被回调到其在当前的退火或者热处理循环时的初始值。
Description
本发明涉及一种控制用于钢带热处理的热处理设备的方法，该热处理设备包括至少一个退火炉并且具有至少一个控制设备和/或调节设备，借助于该控制设备和/或调节设备把在热处理设备中进行的钢带热处理，控制和/或调节到遵循至少一个所期望的材料特性，尤其机械性质上，其中，所述控制设备和/或调节设备优选包括实现了预判或者预先计算该钢带在经历热处理后的所述至少一个机械性质的模型预测的调节部，在该调节部中，输入数据(该输入数据包括至少一个来自用于退火循环的数据和/或有待热处理的钢带的数据和/或冷轧工艺的数据和/或关于预制带的剖面设置的数据和/或用于一个或多个所述有待热处理的钢带已经经历的预过程的数据的编组中的经挑选的值)被处理以用于调整或者用于控制或者调节当前的退火过程或者热处理过程或循环的至少一个调节参量。
此外，本发明涉及一种用于钢带热处理的热处理设备，该热处理设备包括至少一个退火炉并且具有至少一个控制设备和/或调节设备，该控制设备和/或调节设备把在热处理设备中进行的钢带热处理控制或者调节到遵循至少一个所期望的材料特性尤其机械性质上，其中，所述控制设备和/或调节设备优选包括实现了预判或者预先计算该钢带在经历热处理后的至少一个机械性质的模型预测的调节部，该调节部处理输入数据(该输入数据包括至少一个来自用于退火循环的数据和/或有待热处理的钢带的数据和/或冷轧工艺的数据和/或关于预制带的剖面设置的数据和/或用于一个或多个所述有待热处理的钢带已经经历的预过程的数据的编组中的经挑选的值)，以用于调整或者用于控制或者调节当前的退火过程或者热处理过程或循环的至少一个调节参量。
为了满足对钢带的持续上升的需求，卷绕大量的的钢。特别是汽车工业正在越来越多地处理多相钢，多相钢具有高强度和同时良好的延展性。在许多其它的工业应用中，越来越多地采用高强度的钢，此外，该钢能够良好焊接、拥有无瑕疵的表面并且容易变形，在大多情况下容易深冲。这样的钢能够仅在退火生产线中处理，该退火生产线拥有现代的退火和冷却技术。原则上，在退火生产线中针对性地重新形成通过冷轧固化的组织，从而在退火生产线内设定了所期望的机械特性。在连续的退火生产线中的工艺流程在此如下：首先，带在生产线的入口部由绞盘卷开，并且端部在焊接机中连接成为循环连续带。此后所述带经历清洁部分，以便去除来自冷轧的最后的表面脏污。接着是带存储器，该带存储器将输入区域从工艺区域解耦。在接下来的炉中，带经历退火工艺，退火工艺包括多个阶段：预热、加热、保持、快速和缓慢冷却、过老化和最终冷却。在这里，对于每个钢质和带几何形状存在特别的温度曲线，该温度曲线被设定在炉中。这也适用于在材料和/或几何形状变换时的围绕焊缝的过渡区域。紧接着退火工艺，准备好的是带存储器，该带存储器平衡在输出部中的静止时间。然后所述带必要时通过平整机组，在该平整机组中所述带表面设有经限定的粗糙度，并且设定所期望的材料特性。接着是带存储器，该带存储器补偿检查时间和卷材更换时间。另外的工位是用于设定带宽的修剪剪切部、用于校验品质的检查站和用于表面防护的注油机。最后，所述带由剪切部分开并且由绞盘卷起成为卷材。
至今，对于在这样的连续退火中的退火时的品质，温度分布特征和带速度是重要的参量。虽然带位于退火生产线中，但是基本上保证的是，在炉中的温度分布特征保持在某些界限内。由此间接设定了机械特性的品质。同样对于在两个带之间的过渡部，温度分布特征是重要的参量。
从欧洲专利申请EP 2 557 183A1中已知一种方法，在其中，机械特性在带长度上应该被更好地设定。在此，调节器对经预测的机械特性做出反应。这个方法对于在所述带的带长度或部分上的改变有所说明，也就是说，也对于从卷材到卷材的改变有所说明。在这里使用一种模型，在其中引入有至少一个关于轧件的点或区段的带特定的输入参量。输入参量在此模拟了在退火之后或在平整机组之后的值。在这里，经模拟的值能够偏离于额定值。如果经模拟的值此外偏离于实际所测量的值，则模型的一个或多个模型参数被匹配，其中，这在连续的实时匹配中出现。如果经模拟的值偏离于预先设定的额定值，则热处理生产线或连续退火的至少一个工艺参数被控制或者调节，从而发生了模型预测的调节。在此方法中有问题的是，在新的带进入到退火炉中时而开始相应的新的退火循环时，由调节器先前输出的调节参量必须被改变。在所述已知的方法中，首先可能存在“错误的”调节参量，然后该调节参量才必须被调节到“正确的”值上。这意味着，调节参量在开始新的退火循环时才再次必须被“捕捉”。
因此本发明所针对的任务在于，建立一种解决方案，其实现的是，实现控制特性和/或调节特性的改善。
在开文更详细说明类型的方法中，该任务这样来解决：即，在所述至少一个调节参量在当前的退火或者热处理循环的过程中从初始值改变到最终值的情况中，该调节参量在接下来后续的退火或者热处理循环开始时被回调到其在当前的退火或者热处理循环时的初始值。
同样，前述的任务在本文更详细说明类型的热处理设备中这样来解决：即，所述调节部包括调节器和/或调节元件，在所述至少一个调节参量在当前的退火或者热处理循环的过程中从初始值改变到最终值的情况中，所述调节部把该调节参量在接下来后续的退火或者热处理循环开始时回引到或者回调到其在当前的退火或者热处理循环时的初始值。
尤其“缓慢冷却”之后的温度，即缓慢冷却之后的温度被用作所述至少一个调节参量。
通过根据本发明的方法得到了下述优点：
通过根据本发明的方法将焦点指节设置到机械特性的均匀化上。在此，不同于现有技术，也考虑先前带和后续带，也即均匀化不仅在一个以上的带长度上是可能的，而且从带到带是可能的。尤其，如果通过调节器把调节参量对于从带到带的退火进行匹配，则在带之间的过渡尤其困难。在根据本发明的方法中，这进入到总策略中。如果存在这样的信息：经退火的带由哪些被热轧的带组成，则在根据本发明的方法中也能够对此做出反应。如果经预测的机械特性在带长度上始终上升或者始终下降，则这对于调节参量也意味着，该调节参量在带长度上必须始终单调地改变。为了使得对于接下来的带所述调节参量再次处于所述带起始的值上，则调节参量必须再次被回引。在根据本发明的方法中能够考虑的是，接下来的带何时实际需要其它的调节参量，该调节参量沿正确的方向进行。如果这不是这种情况，则控制调节参量在焊缝的区域中被回引。
在所述方法的构造方案中能够设置的是，所述至少一个调节参量在经受当前的退火循环或者热处理循环的在退火炉中的当前的钢带和后续的钢带之间的连接焊缝的入口部处，回引或者回调到初始值。
在所述热处理设备的构造方案中能够设置的是，所述至少一个调节参量在经受当前的退火循环或者热处理循环的在退火炉中的当前的钢带和后续的钢带之间的连接焊缝的入口部处，借助于调节器和/或调节元件能够回引或者能够回调到初始值。
根据本发明的设备尤其指的是连续退火、镀锌生产线或者指的是其它的用于钢热处理的生产线，该生产线包括至少一个退火炉。
用于在退火中的机械特性的模型的可能的输入数据是：用于退火循环的数据，例如带速度，以及在设备或炉中的带的温度分布特征，其中，温度分布特征是关于时间和地点的温度走势的说明。用于模型的另外的输入数据是用于参量(即材料的参量，尤其在热轧机的末端处或者在热轧机之后的机械特性)的模型，或者用于在热轧机的末端处或者在热轧机之后的机械特性的测量仪。另外的可能的输入数据是冷轧度或者用于冷轧的模型，以及用于跟踪剖面的信息，并且如果存在，这样的信息：有待退火的带由热带或冷带的哪个部分组成。如果镀锌的带由热轧的带组成，则在这里给出的说明是，多少被热轧的带会被分离。如果经退火的带由不同的热轧的带组成，则限定的是，经退火的带如何由经热轧的带组成。必要时，能够使用设备或预过程的另外的工艺参数。
对于所述模型，需要获知退火循环的至少部分，以便算出机械特性。循环调节参量或调节参量能够例如是退火温度、保持时间、在每个冷却区域之后的温度、加热速率或者冷却速率、带速度、平整度(如果设置了平整机组)、拉伸度(如果存在拉矫机)以及其它的工艺参数，该工艺参数说明了所述工艺。对于每个钢质，存在一套调节参量，该套调节参量具有对于钢质的机械特性的影响。
利用根据本发明的方法能够将焦点设置到在带长度上的偏差或者从带到带的偏差。如果仅考虑从带到带的差异，也就是说，预过程的输入数据在带长度上呈现为是恒定的。但是仍然能够得到在带长度上的差异。恰好在该情况中，在带之间的过渡部是重要的，因为带起点和带末端在所述设备中经受不同的条件，以便保证从先前带到后续带的过渡。
作为根据本发明的方法的一部分，存在一种模型，该模型借助于上述的可能的输入数据来确定在退火生产线的末端处的机械特性。所述模型能够指的是一种回归模型、冶金模型或者其它类型的模型。在预过程中，输入值基于已经被处理的带的所计算的或者所测量的值。在来自退火生产线的数据中，分别根据：所述带是否已经通过了一位置(在该位置处测量相应的值)、该数据是实际值或者额定值。
作为所述方法的另外的部分，存在用于退火炉的炉控制部。该炉控制部说明了用于退火炉的扩展的温度分布特征和带速度。这能够以温度值为形式关于时间和地点实现，或者对于在时间和地点中的区段作为加热速率或者冷却速率实现。按照现有技术，在炉控制部中，对于扩展的温度分布特征和/或带速度选择最好的走势，从而在相应的位置处的带温度处于某些界限内。对于新方法的炉控制部，除了温度，经预测的机械特性或多个机械特性，也即例如抗拉强度和屈服极限也是优化的一部分。在此，该优化涉及钢质，在一种情况中仅涉及机械特性，或者在其它情况中涉及来自机械特性的偏差和温度偏差的组合。还能够也预先设定的是，围绕焊缝的某个区域不必在所期望的品质内。这个区域能够然后例如被用于使得调节参量再次匹配到带起点的值上。
作为所述方法的另外部分，如果对于钢质是有意义的，则介入平整机组和/或拉矫机。为了在退火结束时最终设定所计算的机械特性，对于已经离开退火炉却尚未在平整机组中的带部分，例如确定平整度，利用该平整度使得该机械特性在带长度上均匀。在这里考虑最小值和最大值。
在某些双相钢中，在缓慢冷却之后的温度是合适的调节参量，以便影响强度。新的炉控制部能够在第一步骤中使用现有的器件用于确定温度走势，然后确定用于抗拉强度的走势。此时，在缓慢冷却之后的温度的走势这样被匹配，即，使得然后得到的抗拉强度在所述带上尽可能核定。如果抗拉强度在所述带上没有过快地改变，并且所述抗拉强度在缓慢冷却之后的温度升高时也始终升高，或在温度下降时也下降，则能够修正先前确定的走势。如果抗拉强度关于时间和对于温度的可能的设定在缓慢冷却之后被绘出，得到了一个面。该面的具有平面(该平面通过抗拉强度的初始值)的剖面得到了用于在缓慢冷却之后的温度的值，该值必须被使用，以便将机械特性保持恒定。
在某些钢种中，能够在带长度上的退火(在退火炉的稳定运行中)之后得到机械特性的后续的走势，其中，这能够基于在热轧机中的特性表现而产生。在这里，能够使得互相接续的卷材具有所述走势的相同的方向或者所述走势的相反的方向。典型的是，互相接续的卷材具有相似的工艺路径并且由此所述走势在相同的方向上进行。该特性表现也能够有意识地被反转，办法是：使得带被卷绕。如果是这种情况，则达到了达到的最好的特性表现。
如果作为主要的调节参量例如选择在缓慢冷却之后的带温度，则该走势被预先设定，以便达到机械特性的补偿。
因为带温度的改变不能够任意快速进行，则存在从在卷材之间的焊缝起的区域，在该区域中该补偿不起作用。
根据本发明此外能够设置的是，对于温度过渡的情况，如此构造所述过渡部，即，使得该区域对于完全的补偿是不可能的并且在最适当的位置处实现。这能够正好是焊缝，由此所述区域然后被切断也或者完全位于第一或第二卷材中，因为对机械特性的效果对于其它的卷材而言相比于对于所述卷材而言更小。
作为对于输入数据的可能的输入参量，也能够利用在开始时或在炉中的对于材料性质的测量。
Claims (6)
1.一种控制用于钢带热处理的热处理设备的方法，该热处理设备是生产线，包括至少一个退火炉并且具有至少一个控制设备和/或调节设备，借助于该控制设备和/或调节设备把在热处理设备中进行的钢带热处理，控制和/或调节到遵循至少一个所期望的材料特性上，其中，所述控制设备和/或调节设备包括实现了预判或者预先计算该钢带在经历热处理后的所述至少一个机械性质的模型预测的调节部，在该调节部中，对一输入数据进行处理以用于调整或者用于控制或者调节当前的通过待热处理的钢带的长度所确定的退火工艺或者热处理工艺或循环的至少一个调节参量，所述输入数据是在开始时或在退火炉中对于材料特性的测量所得，包括至少一个来自用于退火循环的数据和/或待热处理的钢带的数据和/或冷轧工艺的数据和/或关于预制带的剖面设置的数据和/或用于一个或多个所述待热处理的钢带已经经历的预过程的数据的编组中的经挑选的值，其中，利用新的带开始新的退火循环或者热处理循环，其特征在于，在所述至少一个调节参量在当前的退火或者热处理循环的过程中从初始值改变到最终值的情况中，该调节参量在接下来后续的退火或者热处理循环开始时被回调到其在当前的退火或者热处理循环时的初始值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个控制设备和/或调节设备把在热处理设备中进行的钢带热处理控制和/或调节到遵循至少一个所期望的机械性质上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在经受当前的退火循环或者热处理循环的在退火炉中的当前的钢带和后续的钢带之间的连接焊缝的入口部处，所述至少一个调节参量被回引或者回调到初始值。
4.一种用于钢带热处理的热处理设备，该热处理设备是生产线，包括至少一个退火炉并且具有至少一个控制设备和/或调节设备，该控制设备和/或调节设备把在热处理设备中进行的钢带热处理控制或者调节到遵循至少一个所期望的材料特性上，其中，所述控制设备和/或调节设备包括实现了预判或者预先计算该钢带在经历热处理后的至少一个机械性质的模型预测的调节部，该调节部处理输入数据，以用于调整或者用于控制或者调节当前的通过待热处理的钢带的长度所确定的退火过程或者热处理过程或循环的至少一个调节参量，所述输入数据是在开始时或在退火炉中对于材料特性的测量所得，包括至少一个来自用于退火循环的数据和/或待热处理的钢带的数据和/或冷轧工艺的数据和/或关于预制带的剖面设置的数据和/或用于一个或多个所述待热处理的钢带已经经历的预过程的数据的编组中的经挑选的值，其中，利用新的带开始新的退火循环或者热处理循环，其特征在于，所述调节部包括调节器和/或调节元件，在所述至少一个调节参量在当前的退火循环或者热处理循环的过程中从初始值改变到最终值的情况中，所述调节部把该调节参量在接下来后续的退火或者热处理循环开始时回引到或者回调到其在当前的退火或者热处理循环时的初始值。
5.根据权利要求4所述的热处理设备，其特征在于，该控制设备和/或调节设备把在热处理设备中进行的钢带热处理控制或者调节到遵循至少一个所期望的机械性质上。
6.根据权利要求4所述的热处理设备，其特征在于，在经受当前的退火循环或者热处理循环的在退火炉中的当前的钢带和后续的钢带之间的连接焊缝的入口部处，所述至少一个调节参量借助于调节器和/或调节元件能够回引或者能够回调到初始值。
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