CN108778545B - 用于生产预定类型的工件的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为工件(12)除去鳞皮的设备(10)和方法，该工件相对于喷嘴组件(14)沿运动方向(X)运动，其中，为了为工件(12)除去鳞皮，从喷嘴(16)在高压下将液体(18)、尤其水喷射到工件(12)的表面(20)上。控制机构(22)与数据存储器(21)在信号技术上相连接，其中，在数据存储器(21)中存储根据至少一个预定类型、优选地根据多个预定类型的用于为的工件(12)除去鳞皮的表面工艺模型的理论数据。通过由喷嘴(16)施加的液体(18)为工件的表面(20)加载的能量输入密度借助于控制机构(22)根据用于预定类型的工件的表面工艺模型的理论数据来控制、优选地调节。

Description

用于生产预定类型的工件的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产预定类型的工件、尤其热轧件的设备，其包括：至少一个第一喷嘴组件，其具有多个喷嘴，从喷嘴中能将液体、尤其水以高压施加到所述工件的表面上，以便由此为所述工件除去鳞皮；和控制机构(22)。本发明还涉及一种用于生产预定类型的工件、优选地热轧件的方法，该工件相对于具有多个喷嘴的至少第一喷嘴组件沿着运动方向运动，其中，由所述喷嘴在高压下将液体、尤其水喷射到所述工件的表面上，以便由此为所述工件除去鳞皮。
背景技术
根据现有技术已知的是，为了为工件、尤其热轧件除去鳞皮，以高压将水喷射到工件的表面上。为了为工件的表面完美地除去鳞皮，高压喷射水通常从除鳞机的多个喷口喷出。就此而言，在热轧设备中，被称为除鳞机的是这样的部件，其设置成从轧件的表面去除鳞皮，即，由氧化铁构成的污物。
根据现有技术，直到现在，用于生产工件的生产设备以这种方式运行，即，为了为工件除去鳞皮，设定恒定预置的运行参数，该运行参数在生产设备的运行中保持不变。这种运行方式的缺点是，始终以最大压力为除鳞机输送高压水，以便实现相应的最大可能实现的除去鳞皮。对于例如具有高的碳含量和/或低的合金元素浓度的易于除去鳞皮的钢种，这导致不必要的大的能量需求和使用的高压水的量。尤其对于易于除去鳞皮的钢种，另一缺点是，由于除鳞机的刚才提到的运行方式，工件的温度降低到低于需要的程度，因此，一旦工件在除去鳞皮之后为了为进一步的处理步骤做准备而在需要时被再次加热，这此时又需要大量的加热能量。同样地，前置的加热过程的温度控制也有消极影响，因为轧件被过高或过于严重地加热，这又导致增多的鳞皮生成。由于生产设备的到目前为止的不变的运行，在迄今已知的热工艺模型中，除去鳞皮过程不被认为是动态的部分。
在传统的生产设备中使用的已知的工艺模型通常调节和控制生产设备中的成型技术上的和/或热过程。在此，成型技术工艺模型主要通过轧制道次规划设计和技术上的调节起作用，目的是实现最佳的带材几何。热工艺模型用于设定和调节在有针对性的加热和冷却过程内的组织结构。
发明内容
本发明的目的在于以如下方式以简单的器件优化工件的生产，使得在为工件除去鳞皮时在最佳的产品结果保持不变的情况下实现最小化能量使用并且最小化的温度降低。
根据本发明的设备用于生产预定类型的工件、尤其热轧件，并且包括：至少一个第一喷嘴组件，其具有多个喷嘴，由喷嘴可将液体、尤其水以高压施加到工件的表面上，以便由此为工件除去鳞皮；和控制机构，其中，设置有与控制机构在信号技术上连接的数据存储器。在数据存储器中可存储根据至少一个预定类型的用于工件的表面工艺模型的理论数据。通过由喷嘴喷射的液体加载给工件的表面以用于除去鳞皮的能量输入密度可借助于控制机构根据用于工件的预定类型的表面工艺模型的理论数据控制、优选地调节，使得用于工件的能量输入密度和与之相关的温度降低分别具有最小值。
以相同的方式，本发明还提出了一种用于生产预定类型的工件、优选地热轧件的方法，该工件相对于具有多个喷嘴的至少第一喷嘴组件沿着运动方向运动。在此，由喷嘴将液体、尤其水在高压下喷射到工件的表面上，以便由此为工件除去鳞皮。控制机构与数据存储器在信号技术上连接，其中，在数据存储器中存储有根据至少一个预定类型的用于工件的表面工艺模型的理论数据。通过由喷嘴喷射的液体加载给工件的表面以用于除去鳞皮的能量输入密度借助于控制机构根据用于工件的预定类型的表面工艺模型的理论数据控制、优选地调节，使得用于工件的能量输入密度和与之相关的温度降低分别具有最小值。
本发明基于的重要认识是，在生产预定类型的工件时参考新的表面工艺模型的理论数据，其作为迄今已知的工艺模型，例如成型技术工艺模型和/或热工艺模型的补充。基于根据至少一个预定类型的用于工件的这种表面工艺模型和为此设置的理论数据，通过由喷嘴组件施加的液体加载给工件的表面的能量输入密度始终与工件的预定类型匹配，并且借助于控制机构合适地控制、优选地调节，直至恰好达到预定的高效的除去鳞皮结果。工件的由除去鳞皮的相应的运行参数引起的冷却持续地输送给工艺模型。为不同的钢种除去鳞皮所需的不同的强度和能量输入密度按照根据本发明控制/调节喷嘴组件的改变引起工件通过喷出处于高压下的水的不同的冷却率。
表面工艺模型和为此设置的根据至少一个预定类型的用于工件理论数据的结合引起，在整个工艺模型、尤其热工艺模型中，重新配置前置或后置于除去鳞皮的工艺步骤的预设和操控。工艺步骤尤其为操控前置于除去鳞皮过程的加热装置，和/或为操控其他的加热装置，主要是后置于除去鳞皮过程的感应加热装置。对于工件仅仅需要以低的能量输入密度除去鳞皮的情况，可降低加热装置的温度。对于工件必须以更高的能量输入密度除去鳞皮的情况，可提供提高相应的加热装置的温度的方案。
还以这种方式执行根据本发明的方法。
本发明提出了一种用于生产预定类型的工件的设备和方法，该工件优选地为热轧件。在本发明的范围中，生产设备如此运行，使得其运行参数恰好根据此时所需的能量输入密度来控制和/或调节，以便达到工件的质量上恰好足够的除去鳞皮结果，并且工件/热轧带材的由此引起的冷却效果通过扩展的工艺模型用于设备控制。在此，表面工艺模型影响例如对用于为工件除去鳞皮的除鳞机更确切地说喷嘴组件的控制和/或调节，目的是获得预定的并且通常没有鳞皮的表面，其中，将能量输入密度和与之相关的温度降低设定或调节得尽可能小。
生产设备例如为热轧设备。工件可为热轧件或热轧带材。工件在其运动方向上经历一个或多个加热、冷却、除去鳞皮和成型过程。
本发明的优点是，在生产预定类型的工件时，用于为工件除去鳞皮的至少第一喷嘴组件始终匹配于当前处理类型的工件、例如以确定的钢种运行。为此目的，在数据存储器中为确定类型的工件存储尤其表面工艺模型的相关理论数据。存储理论数据涉及可基于预定的值存储的数据以及可通过在模型内的计算过程可持续产生的数据。然后，理论数据由控制机构读取，并且合适地进行处理。通过喷嘴组件的这种按需要的运行方式避免工件的过度以及不足的除去鳞皮。匹配于工件的相应确定的类型而设定的可变的运行参数有利地表现为在除去鳞皮过程期间工件的可变的、即优选地降低的冷却。
不同的钢种的不同之处可在于不同大小的碳含量。在此适用的规则是，碳含量越高，工件的除去鳞皮越简单。这尤其适用于非合金钢，其同时具有相对高的碳含量。在此背景下，通过本发明，为了除去鳞皮向工件加载的能量输入密度始终与工件的确定类型并且优选地与其碳和合金元素含量相匹配，由此保证节省水和能量。
在本发明的有利的改进方案中，可设置用于加热工件的加热装置和毗邻和靠近第一喷嘴组件布置的至少一个温度测量机构，其分别与控制机构在信号技术上连接。借助于温度测量机构可测量工件在其表面处的温度。就此而言，同样规定，在数据存储器中还存储尤其根据至少一个预定类型的用于工件的热工艺模型的理论数据。在此，控制机构在程序上设立成，使工件的借助于温度测量机构测得的温度与根据热工艺模型的理论数据的理论温度相比较，其中，基于此可调节或调节加热装置的温度。这具有的优点是，工件的测得的或实际的温度与其理论温度相适应。适宜地，可在此将加热装置关于工件的运动方向布置在第一喷嘴组件的上游。
由于上文已经提到的用于除去鳞皮的高压液体的最小化的比体积流，工件仅仅丧失最小需要的热量。通过这种减小的冷却得到以下优点：
-降低加热装置更确切地说炉子和/或感应加热机构的最终温度，加热装置更确切地说炉子布置在喷嘴组件的上游，感应加热机构在上游安装在除鳞机之前或在下游安装在可变数量的轧机机架之后以用于中间加热。由此引起用于炉子或感应加热机构的加热功率的直接的能量节省，因此如果存在的话还提高了炉内辊子的使用寿命。
-在维持加热装置更确切地说炉子的温度时，降低用于成型过程所需的能量需求，即，由于工件的更高的温度，其由工件的减小的冷却引起。
-如果维持炉内温度并且将引起的更高的温度用于生产具有最终厚度减小的工件或轧件，提高了可生产的工件的产品范围。
在本发明的有利的改进方案中，可设置与控制机构在信号技术上连接的表面检查机构，其关于工件的运动方向布置在喷嘴组件的下游并且布置成直接靠近喷嘴组件。控制机构在程序上设置成使得基于表面检查机构的信号确定工件的表面质量，并且将其与用于工件的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值相比较。以这种方式可在执行本发明时在与表面工艺模型的预定的理论值的比较期间直接检查工件的除去鳞皮质量。
在本发明的有利的改进方案中，设置有与控制机构在信号技术上连接的高压泵单元，其与喷嘴组件的喷嘴流体连接并且为喷嘴供给液体。高压泵单元借助于控制机构控制、优选地调节，使得输送给喷嘴的液体的压力和/或体积流与根据预定类型的用于工件的尤其表面工艺模型的理论数据匹配。一旦例如工件的表面质量高于表面工艺模型的相应的预定的理论值，相应地减小输送给喷嘴的液体的压力和/或体积流。这相反也适用于：一旦工件的表面质量低于表面工艺模型的相应的预定的理论值，相应提高输送给喷嘴的液体的压力和/或体积流。以这种方式保证，能量输入密度仅仅设定到对于恰好足够的除去鳞皮结果所需的值。如已经阐述的那样，由此节省能量并且同时防止工件过度冷却。
为了尽可能精确地操控高压泵单元，适宜地是，其配备有至少一个频率调节器。
一旦借助于表面检查机构如阐述的那样确定了除去鳞皮的工件的表面质量并且将其与表面工艺模型的相应的理论值相比较，根据本发明的有利的改进方案可根据比较借助于控制机构控制、优选地调节通过由喷嘴施加的或喷射的液体为预定类型的工件的表面加载的能量输入密度。
在本发明的有利的改进方案中，一旦工件的表面质量低于表面工艺模型的预定的理论值，可减小工件沿其运动方向的进给速度。相反，同样可行的是，提高工件沿其运动方向的进给速度，直至工件的表面质量恰好保持表面工艺模型的预定的理论值。由此，对于本发明来说，在生产工件时保证了提升的生产率，因为工件在生产设备中运动的进给速度如阐述的那样朝极限值的方向提高，在其中工件的除去鳞皮质量恰好保持表面工艺模型的预定的理论值。
在本发明的有利的改进方案中，可借助于控制机构控制、优选地调节喷嘴组件相对于工件的表面具有的间距。在此期间，一旦工件的表面质量低于用于预定类型的表面工艺模型的预定的理论值，减小喷嘴组件相对于工件的表面的间距。相反，增大喷嘴组件与工件的表面的间距，直至工件的表面质量保持用于工件的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值。以这种方式，通过本发明保证喷嘴的间距(喷嘴组件以该间距相对于轧件表面来安置)不会过小，而是设定到用于为工件的表面加载高压液体的能量输入密度恰好足够大的值上，以便达到根据表面工艺模型的理论数据的期望的除去鳞皮质量。
在本发明的有利的改进方案中，可设置有具有多个喷嘴的第二喷嘴组件，其毗邻第一喷嘴组件布置。一旦工件的表面质量低于表面工艺模型的预定的理论值，第二喷嘴组件可作为第一喷嘴组件的补充被接通，以便还由第二喷嘴组件的喷嘴使液体在高压下施加在工件的表面上，以便为工件除去鳞皮。因此，如果工件的除去鳞皮仅仅通过运行第一喷嘴组件并不足够，并且在任何情况下不能得到工件的期望的表面质量，则如阐述的那样接通第二喷嘴组件，以便优化或强化工件的除去鳞皮。
本发明的其他的优点在于减小的维护成本和喷嘴的降低的损耗。以同样的方式提高高压泵单元的使用寿命，其中，其维护成本由于阐述的减小的压力水平同样得以降低。
附图说明
下面借助示意性地简化的图示详细说明本发明的不同的实施方式和其细节。其中：
图1示出了可执行本发明的生产设备的原理上简化的侧视图，
图2示出了用于说明表面工艺模型、热工艺模型和成型技术工艺模型以及工艺模型如何彼此通讯的运行方式的简图，
图3示出了用于实施本发明的流程图，
图4示出了根据本发明的设备与其信号技术上的连接部的示意性的侧视图，
图5示出了根据另一实施方式的根据本发明的设备的原理上简化的俯视图，
图6和图7相应示出了说明本发明的实施的流程图。
具体实施方式
本发明提出了一种用于生产预定类型的工件的设备和方法。为此，设置有生产设备1，其中，其中的部件在图1中以示意性简化的侧视图示出。在生产设备1中生产工件12，其优选地为热轧带材。不受此限制地，下文中将工件12始终称为热轧带材。热轧带材12沿确定的运动方向运动通过生产设备1，其中，运动方向在图1中通过具有标记“X”的箭头象征性地表示出来。
生产设备1尤其包括以下部件：
-多个加热装置，下文简称“加热部”，其在图1中设有附图标记2.1和2.2；
-多个除鳞机，下文相应统称为“喷嘴组件”并且设有附图标记14；
-中间机架区域6，在其中可对热轧带材12进行冷却、加热和/或除去鳞皮；
-一个或多个冷却机构7，其在热轧带材12的运动方向X上来看布置在中间机架区域6的下游；
-剪床8，布置在冷却机构7的下游，和
-卷取机构9，用于卷起热轧带材12。
喷嘴组件14包括多个喷嘴16，并且是根据本发明的设备10的一部分，它们还将在下文中参考图4和图5进行详细阐述。在此已经指出的是，借助于设备10和其喷嘴组件14将处于高压下的液体18、优选地水喷射到热轧带材12上，以便为其表面合适地除去鳞皮。
为了执行本发明，即，在运行根据本发明的设备10和相应的方法时，表面工艺模型是重要的，其必要时设置成用于补充热工艺模型和成型技术工艺模型。在图2的简图中说明了这些工艺模型。在这方面提出了呈矩阵形式的用于各工艺模型的主要参数。
表面工艺模型基于在对热轧带材12使用最小能量的情况下实现预定的表面质量。为此，在设备的数据存储器21(参见图4)中存储根据至少一个预定类型的用于热轧带材12的表面工艺模型的理论数据。
热工艺模型简而言之根据热轧带材12的组织结构进行设置，并且与用于热轧带材12的加热/冷却相联系。
成型技术工艺模型简而言之尤其涉及轧制道次规划计算机、用于生产设备1的设备设置和几何带材质量。
对于提到的所有三个工艺模型，设置有调节元件，如在根据图2的矩阵中说明的那样。此外，该简图说明了在各工艺模型之间的可行的交互作用，如通过在横向方向上的各个双箭头象征性地说明的那样。
图3示出了流程图，可根据该流程图实施本发明。在图3中详细地说明了结合了上文提到的三个工艺模型的调节回路。重要的是，热轧带材12的表面在除去鳞皮之后针对除鳞质量进行检查。在本发明的范围中，这通过表面检查机构26(参见图4)实现，参考热轧带材12的运动方向X表面检查机构布置在喷嘴组件14的下游并且直接靠近喷嘴组件。由表面检查机构26测得的热轧带材12的表面的质量与表面工艺模型的预定的理论值相比较。为此设置有控制机构22，与该控制机构在信号技术上连接的是数据存储器21，在数据存储器中存储有表面工艺模型的理论数据。
通过根据图3的在图形区域右边示出并且设有填写的文字内容“达到理论结果？”的菱形说明，对于据此在热轧带材12的表面处测得的表面质量没有达到理论值的情况，此时使通过由喷嘴18喷射的用于除去鳞皮的液体对热轧带材12的表面加载的能量输入密度提高。为此目的，在需要时，调整相应的工艺模型的相关的调节元件。
与之相比，一旦通过表面检查机构26针对热轧带材12测得的质量达到为此预定的理论结果，得到从菱形向下走的分支“是”，此时减小用于为热轧带材12除去鳞皮的能量输入密度。为此以相同的方式在需要时调整相应的工艺模型的相关的调节元件。因此，通过本发明保证热轧带材12的表面始终仅仅通过以高压施加的液体加载有刚好用于实现所需要的除鳞质量所需的这样大小的能量输入密度。由此节省用于除去鳞皮所需的液体的能量以及热轧带材12的尽可能低的冷却。
根据图3的流程图说明了一种调节回路，以便因此确定或设定用以为热轧带材12除去鳞皮的期望的能量输入密度E。在此，执行或应用上文提到的可行方案，直至热轧带材12的表面质量达到预定的理论值(在图3中被称为“理论结果”)。
在图4中以原理上简化的侧视图示出了根据本发明的设备10的一种实施方式。根据该实施方式，设备10以所谓的转子式除鳞器的形式来构造，在其中喷嘴组件14具有转子头的形式，其通过驱动器件(在图4中简化地以“M”象征性地来表示)围绕旋转轴线R旋转。如上文已经提到的那样，在喷嘴组件处设置多个喷嘴16，从该喷嘴中相应将液体18沿喷射方向S喷射到热轧带材12的表面20上。转子头14以其旋转轴线R相对于竖向线以角度γ倾斜地布置，从而喷射方向S与热轧带材12的表面20的垂线围成角度α，并且逆着运动方向X取向。
喷嘴组件14的驱动器件M在信号技术上与控制机构22连接，这在图4的图示中通过点线23.3象征性地表示。因此实现操控喷嘴组件14的转子转速。
在图4的图示中，热轧带材20运动经过设备10和其喷嘴组件14的运动方向同样通过箭头“X”象征性地表示。附加地，在此用“v”标出了用于热轧带材的进给速度。
喷嘴组件14构造成高度可调整，例如通过安置在高度可调整的支架处，其在图4中简化地通过双箭头“H”象征性地表示。这种支架H可具有伺服驱动器(在附图中未示出)。伺服驱动器在信号技术上与控制机构22连接，在图4中通过点线23.5象征性地表示。因此，喷嘴组件14相对于热轧带材12的表面20具有的间距A可在需要时通过借助于控制机构22操控伺服驱动器来调整。在减小或增大间距A时，相应地逐渐增加或逐渐减小引起的能量输入密度，液体18以该能量输入密度喷射到热轧带材12的表面20上。
设备10包括高压泵单元24，其与控制机构22在信号技术上连接，这在图4中象征性地通过点线23.1来说明。在此，喷嘴组件14的喷嘴16通过连接线路更确切地说压力供应线路D与高压泵单元24联接，从而通过压力供应线路D为喷嘴16提供液体。此时在高压下从喷嘴16喷射到热轧带材12的表面20上的液体18优选地为水，在此，对于本发明来说，不应看成仅仅限于水这样的介质。
高压泵单元24的至少一个泵配备有频率调节器25。由此高压泵单元24可借助于控制机构22尤其连续地来操控，以便还以很小的步距改变输送给喷嘴16的液体18的压力。
如已经阐述的那样，设备10的数据存储器21同样与控制机构22在信号技术上连接。这在图4中通过点线23.4象征性地表示。在数据存储器21中存储根据至少一个预定类型的用于热轧带材12的工艺模型、尤其表面工艺模型的理论数据。优选地，在数据存储器21中存储有用于热轧带材12的多个不同预定类型的工艺模型的理论数据。在本发明的意义中，工件更确切地说热轧带材12的预定类型例如理解成相应的材料品质和厚度，其可根据需除去鳞皮的热轧带材的类型或针对不同的钢种改变。就此而言也为重要的是，用于相应的热轧带材12的炉内置放时间和气氛。
表面检查机构26可基于光学测量原理，在其中为热轧带材12的表面20中的一个进行3D测量并且从中推导出热轧带材12的表面20的高度轮廓。
图4的图示还说明了参考热轧带材12的运动方向X表面检查机构26布置在喷嘴组件14的下游，并且如利用点线23.2象征性地表示的那样与控制机构22在信号技术上连接。因此可借助于表面检查机构26和在控制机构22中的相应地评估探测热轧带材12的表面20上的鳞皮或残余鳞皮。以这种方式，表面检查机构26实现鳞皮探测机构的功能。为此目的，表面检查机构26如此构造，即，可检查和分析热轧带材12的上侧以及下侧。
补充地，在此应指出的是，表面检查机构26还可基于光谱分析的测量原理。
关于根据图4的实施方式，在此强调的是，为了阐述本发明喷嘴组件14构造为转子式除鳞器仅可示例性地理解。这意指，喷嘴组件14还可以相同的方式构造成不动的喷杆的形式，即，没有转子头，其中，此时各喷嘴位置固定地朝热轧带材的表面20的方向取向。
控制机构22同样与设备10的合适的器件在信号技术上连接，以便可由此设定或改变热轧带材12的进给速度v。这在图4中通过点线23.6象征性地表示。
在图5中以原理上简化的俯视图示出了根据本发明的设备10的实施方式。和图4中相同的特征在此相应设有相同的附图标记。根据图5的俯视图可为图1的生产设备1的子区域。
在图5的实施方式中，用附图标记14.1表示第一喷嘴组件，其可为根据图4的实施方式。此外，沿热轧带材12的运动方向X来看，-在第一喷嘴组件14.1下游布置有第二喷嘴组件14.2，其例如可构造成具有多个喷嘴16的不动的喷杆的形式。两个喷嘴组件14.1和14.2以其喷嘴16分别与高压泵单元24联接，如结合图4已经阐述的那样。
在图5的实施方式中，表面检查机构26布置在第二喷嘴组件14.2下游并且如同样已经阐述的那样与控制机构22在信号技术上连接。
在本发明的正常运行中，针对图5的实施方式规定，液体18仅仅从第一喷嘴组件14.1的喷嘴16在高压下喷射到热轧带材12的一个或多个表面20上。换言之，在此第二喷嘴组件14.2首先并未处于运行中。第二喷嘴组件14.2可在需要时接通，如下文还将阐述的那样。
通过在高压下喷射液体18、优选地水为工件12的表面20加载能量输入密度E(或“喷射能量”)，其以下面的方式来确定：
Figure GDA0002296513600000131
其中：
E：能量输入密度[kJ/m2]
I：冲击压力[N/mm2]
Figure GDA0002296513600000132
每米热轧带材宽度的比体积流[l/s·m]
v：热轧带材的进给速度[m/s]
在此，液体18冲击到热轧带材12的表面20上的冲击压力取决于液体从喷嘴16喷出的压力和体积以及喷嘴16与热轧带材12的表面20的间距。
此外，比体积流
Figure GDA0002296513600000133
确定成：
Figure GDA0002296513600000134
其中：
Figure GDA0002296513600000135
每米热轧带材宽度的比体积流[l/s·m]
Figure GDA0002296513600000136
喷出的液体的体积流[l/s]
b：沿运动方向X的喷射宽度[m]
此时，本发明以如下方式工作：
为了以期望的方式为热轧带材12的表面20除去鳞皮，使热轧带材相对于根据本发明的设备10沿运动方向X运动。在此，从喷嘴16在高压下将液体18喷射到热轧带材12的表面20上，优选地喷射到热轧带材12上侧以及下侧处。
上文已经指出，在数据存储器21中存储有用于需除去鳞皮的热轧带材12的多个预定类型的工艺模型、尤其表面工艺模型的理论数据。补充地，还可在数据存储器中存储用于热工艺模型和/或成型技术工艺模型的理论数据，为此参考图2的图表和对此的相应的阐述。
通过(未示出的)操作面板等等可设定当前将使哪种类型的热轧带材12运动旁经设备10更确切地说其喷嘴组件14。基于此，此时可由控制机构22读取用于恰好这种类型的热轧带材12的工艺模型的理论数据，并且将其用作使除鳞机或喷嘴组件14运行的预设预定参数。
图6和图7分别示出了用于进一步阐述本发明的流程图。
毗邻并且靠近喷嘴组件14(在图6中用“除鳞机”来表示)测量热轧带材12的温度，其中，测得的温度用“T1”来表示。此外，用“T2”表示理论温度，其例如通过工件12的预定类型的热工艺模型存储在数据存储器12中。基于此，借助于控制机构22执行比较计算，在其中使测得的温度T1与理论温度T2相比较。
根据图6的流程图，参考热轧带材12的运动方向X，在喷嘴组件14的上游布置有炉子46。炉子可为图1的加热部2.1。炉子46与控制机构22在信号技术上连接，使得炉子46的温度可借助于控制机构22来调节。这种设备配置还在图7的图示中象征性简化地示出。附加地可设置成，加热装置48例如设置在喷嘴组件14和炉子46之间。
如参考图6阐述的那样毗邻和靠近喷嘴组件14测量的工件12的温度可根据图7的图示在喷嘴组件14(在图7中被称为“除鳞机”)的下游以及上游进行测量。这在图7中通过“TA”(＝上游)或“TB”(＝下游)象征性地表示。在此，此时使测得的两个温度TA和TB适当地相互关联，并且紧接着与用于预定类型的热轧带材的工艺模型的理论温度T2进行比较。
图7的简图说明了可设置多个喷嘴组件14，其以和在图5的实施方式中示出和阐述的方式相同的方式沿着工件12的运动方向X相继布置。在图7中在右边图形区域中示出的喷嘴组件14的上游和下游测得的温度在此分别用“Tn”和“Tn+1”来表示。
在图7中用“W”分别象征性地表示不同的轧机机架，其中，在轧机机架W之间各布置有根据本发明的除鳞机或喷嘴组件14。
基于用于比较实际温度T1或实际温度TA和TB与理论温度T2的比较计算，轧件温度可借助于控制机构22来调节，例如通过合适地操控炉子或感应加热温度，以便有针对性地改变在除去鳞皮之后在热轧带材12冷却的情况下的轧件温度，该冷却实际上根据液体18的为此相应需要体积流进行。
补充地和/或替代地，对于根据图6或图7的流程图来说可行的是，炉子46的温度根据关于工艺模型的实际温度T1(或TA和TB)与理论温度T2的比较计算借助于控制机构22来设定或调节。这通过在图6中示出的调节回路来说明。
参考图5的实施方式或图7的流程图，特别指出，根据本发明可在需要时接通在图5的实施方式中用“14.2”来表示的附加的喷嘴组件。这意味着，在热轧带材12的表面质量低于表面工艺模型的预定的理论值时，此时将第二喷嘴组件14.2接通，使得由于这种情况将高压下的液体18从第一喷嘴组件14.1以及第二喷嘴组件14.2的喷嘴16喷射到热轧带材12的表面20上，以便为热轧带材除去鳞皮。一旦不再需要，即，如果再次满足热轧带材12的要求的表面质量，此时再次撤销第二喷嘴组件14.2的接通。换言之，此时又切断第二喷嘴组件14.2或使之停止运行。
在本发明的正常运行中使用仅仅唯一的喷嘴组件的事实，对于前述示例来说仅仅使用第一喷嘴组件14.1，有助于节省能量和高压水，并且保证热轧带材12在其除去鳞皮时期望的最小程度的冷却。
在执行本发明时，还可调整设备10的运行参数：通过借助于控制机构22合适地操控高压泵单元24可降低输送给喷嘴16的液体18的压力，直至可识别的残余鳞皮显示出低于最低的能量输入密度E，并且此时必须再次轻微地提高该压力。在此，将输送给喷嘴16的液体18的压力设定到足够大的值，在该压力值的情况下，表面质量达到表面工艺模型的预定的理论值。
补充地和/或替代地，还可由此改变能量输入密度E：改变喷嘴组件相对于热轧带材12的间距A。为此目的，支架H的伺服马达(参见图4)通过控制机构22合适地进行操控。例如，增大间距A引起减小能量输入密度E，并且反之亦然。
最后，根据本发明的另一实施方式，对于相应的工艺模型的存储在数据存储器21中的理论数据可顾及关于设备10的各运行参数的认识，或使理论数据与该认识相匹配。为此目的，可借助于控制机构22调整或覆盖用于确定类型的热轧带材12的工艺模型的存储在数据存储器21中的理论数据。根据本发明的设备10的这种运行方式通过用于在数据存储器21和控制机构22之间的信号技术上的连接23.4(参见图4)的双箭头象征性地表示，并且相应于针对工艺模型的数据存储器21和存储在其中的理论数据的所谓的“示教(Teach-In)”。
附图标记列表
1 生产设备
2.1；2.2 加热部
4 粗轧机架
6 中间机架区域
7 冷却机构
8 剪床
9 卷取机构
10 (根据本发明的)设备
12 工件(尤其热轧带材)
13 (工件的)侧部边缘
14 喷嘴组件
14.1 第一喷嘴组件
14.2 第二喷嘴组件
16 喷嘴
18 液体
20 (工件12的)表面
21 数据存储器
22 控制机构
23.1-23.6 信号技术上的连接部
24 高压泵单元
25 频率调节器
26 表面检查机构
A 喷嘴组件14与工件的表面的间距
D 压力供应线路
L (喷嘴的)纵向轴线
R 旋转轴线
S 喷射方向
v (工件的)进给速度
X (工件12的)运动方向

Claims (30)

1.一种用于生产预定类型的工件(12)的设备(10)，其包括：
至少一个第一喷嘴组件(14；14.1)，其具有多个喷嘴(16)，从喷嘴中能将液体(18)以高压施加到所述工件(12)的表面(20)上，以便由此为所述工件(12)除去鳞皮；和
控制机构(22)，
其特征在于，设置有与所述控制机构(22)在信号技术上(23.4)连接的数据存储器(21)，其中，在所述数据存储器(21)中能存储根据至少一个预定类型的用于所述工件(12)的表面工艺模型的理论数据，其中，借助于所述控制机构(22)根据用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的理论数据能够控制能量输入密度E，以该能量输入密度通过由所述喷嘴(16)喷射的液体(18)加载所述工件(12)的表面(20)以便除去鳞皮，使得所述能量输入密度E和所述工件(12)的与之相关的温度降低分别具有最小值，所述能量输入密度E确定为：
Figure FDA0002570969020000011
其中：
E：能量输入密度[kJ/m2]
I：冲击压力[N/mm2]
Figure FDA0002570969020000012
每米热轧带材宽度的比体积流[l/s·m]
v：热轧带材的进给速度[m/s]
比体积流
Figure FDA0002570969020000013
确定成：
Figure FDA0002570969020000014
其中：
Figure FDA0002570969020000015
每米热轧带材宽度的比体积流[l/s·m]
Figure FDA0002570969020000016
喷出的液体的体积流[l/s]
b：沿运动方向X的喷射宽度[m]。
2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述预定类型的工件(12)是热轧件。
3.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述液体(18)是水。
4.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，借助于所述控制机构(22)根据用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的理论数据能够调节成，使得能量输入密度E和所述工件(12)的与之相关的温度降低分别具有最小值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(10)，其特征在于，设置有用于加热所述工件(12)的加热装置(2.1；2.2)和毗邻和靠近所述喷嘴组件(14；14.1)布置的至少一个温度测量机构，借助于该温度测量机构能测量所述工件(12)的温度，其中，所述加热装置和所述温度测量机构分别与所述控制机构(22)在信号技术上连接，其中，在所述数据存储器(21)中能存储根据至少一个预定类型的用于工件(12)的热工艺模型的理论数据，其中，所述控制机构(22)在程序上设置成使得所述工件(12)的借助于所述温度测量机构测得的温度能与根据热工艺模型的理论数据的理论温度相比较，并且基于此能调节所述加热装置的温度。
6.根据权利要求5所述的设备(10)，其特征在于，参考所述工件(12)的运动方向(X)所述加热装置(2.1)布置在所述第一喷嘴组件(14；14.1)上游。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(10)，其特征在于，设置有与所述控制机构(22)在信号技术上连接的表面检查机构(26)，参考所述工件(12)的运动方向(X)该表面检查机构布置在所述喷嘴组件(14)的下游并且布置成直接靠近所述喷嘴组件，其中，所述控制机构(22)在程序上设置成基于所述表面检查机构(26)的信号确定所述工件(12)的表面质量并且与用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值相比较。
8.根据权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，设置有与所述控制机构(22)在信号技术上连接的高压泵单元(24)，该高压泵单元与所述喷嘴组件(14)的喷嘴(16)流体连接并且为所述喷嘴(16)供给所述液体(18)，其中，所述高压泵单元(24)能借助于所述控制机构(22)控制，使得能改变输送给所述喷嘴(16)的液体(18)的压力。
9.根据权利要求8所述的设备(10)，其特征在于，所述高压泵单元(24)能借助于所述控制机构(22)调节，使得能改变输送给所述喷嘴(16)的液体(18)的压力。
10.根据权利要求8所述的设备(10)，其特征在于，一旦所述工件(12)的表面质量超过或低于预定的理论值，相应地减小或提高输送给所述喷嘴(16)的液体(18)的压力。
11.根据权利要求8所述的设备(10)，其特征在于，所述高压泵单元(24)配备有至少一个频率调节器(25)。
12.根据权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，借助于所述控制机构(22)能控制所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)具有的间距(A)，其中，一旦所述工件(12)的表面质量低于用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值，能减小所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)的间距(A)，或者其中，能增大所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)的间距(A)，直至所述工件(12)的表面质量保持用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值。
13.根据权利要求12所述的设备(10)，其特征在于，借助于所述控制机构(22)能调节所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)具有的间距(A)。
14.根据权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，设置有具有多个喷嘴(16)的第二喷嘴组件(14.2)，其与所述第一喷嘴组件(14；14.1)毗邻布置，其中，一旦所述工件(12)的表面质量低于所述表面工艺模型的预定的理论值，能作为所述第一喷嘴组件(14；14.1)的补充接通第二喷嘴组件(14.2)，并且此时能由接通的所述第二喷嘴组件(14.2)的喷嘴(16)将处于高压下的液体(18)施加到所述工件(12)的表面(20)上，以便由此为所述工件(12)除去鳞皮。
15.一种用于生产预定类型的工件(12)的方法，该工件相对于具有多个喷嘴(16)的至少第一喷嘴组件(14；14.1)沿着运动方向(X)运动，其中，由所述喷嘴(16)在高压下将液体(18)喷射到所述工件(12)的表面(20)上，以便由此为所述工件(12)除去鳞皮，其特征在于，控制机构(22)与数据存储器(21)在信号技术(23.4)上连接，其中，在所述数据存储器(21)中存储有根据至少一个预定类型的用于工件(12)的表面工艺模型的理论数据，其中，借助于所述控制机构(22)根据用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的理论数据控制通过由所述喷嘴(16)喷射的液体(18)加载给所述工件(12)的表面(20)以便除去鳞皮的能量输入密度E，使得所述能量输入密度E和所述工件(12)的与之相关的温度降低分别具有最小值，所述能量输入密度E确定为：
Figure FDA0002570969020000041
其中：
E：能量输入密度[kJ/m2]
I：冲击压力[N/mm2]
Figure FDA0002570969020000042
每米热轧带材宽度的比体积流[l/s·m]
v：热轧带材的进给速度[m/s]
比体积流
Figure FDA0002570969020000051
确定成：
Figure FDA0002570969020000052
其中：
Figure FDA0002570969020000053
每米热轧带材宽度的比体积流[l/s·m]
Figure FDA0002570969020000054
喷出的液体的体积流[l/s]
b：沿运动方向X的喷射宽度[m]。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述预定类型的工件(12)是热轧件。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述液体(18)是水。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，借助于所述控制机构(22)根据用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的理论数据调节通过由所述喷嘴(16)喷射的液体(18)加载给所述工件(12)的表面(20)以便除去鳞皮的能量输入密度E，使得所述能量输入密度E和所述工件(12)的与之相关的温度降低分别具有最小值。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，在所述数据存储器(21)中存储有根据至少一个预定类型的用于工件(12)的热工艺模型的理论数据，并且设置有与所述控制机构(22)在信号技术上连接的加热装置(2.1；2.2)以用于加热所述工件(12)，其中，毗邻并且靠近所述喷嘴组件(14；14.1)测量所述工件(12)的温度，并且通过比较计算与根据所述热工艺模型的理论数据的理论温度相比较，其中，紧接着借助于所述控制机构(22)根据所述工件(12)的测得的温度和其根据热工艺模型的理论数据的理论温度调节所述加热装置(2.1；2.2)的温度，使得所述工件(12)的测得的或实际的温度与其理论温度相适应。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述加热装置(2.2)布置在所述喷嘴组件(14；14.1)上游。
21.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，借助于所述控制机构(22)控制为所述喷嘴(16)供给液体(18)的高压泵单元(24)，以便使输送给所述喷嘴(16)的液体(18)的压力和/或体积流与根据预定类型的用于工件(12)的表面工艺模型的理论数据相匹配。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，借助于所述控制机构(22)调节为所述喷嘴(16)供给液体(18)的高压泵单元(24)，以便使输送给所述喷嘴(16)的液体(18)的压力和/或体积流与根据预定类型的用于工件(12)的表面工艺模型的理论数据相匹配。
23.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，设置有与所述控制机构(22)在信号技术上(23.2)连接的表面检查机构(26)，其关于所述工件(12)的运动方向(X)布置在所述喷嘴组件(14；14.1)下游并且布置成直接靠近所述喷嘴组件，其中，利用所述表面检查机构(26)探测在所述工件(12)的表面(20)上的残留的鳞皮，其中，所述控制机构(22)在程序上设置成基于所述表面检查机构(26)的信号确定所述工件(12)的表面质量，并且使之与用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值相比较。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，根据基于所述表面检查机构(26)的信号确定的表面质量与用于预定类型的工件(12)的表面工艺模型的相应的理论值的比较借助于所述控制机构(22)控制通过由所述喷嘴(16)喷射的液体(18)为预定类型的工件(12)的表面(20)加载的能量输入密度E。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，根据基于所述表面检查机构(26)的信号确定的表面质量与用于预定类型的工件(12)的表面工艺模型的相应的理论值的比较借助于所述控制机构(22)调节通过由所述喷嘴(16)喷射的液体(18)为预定类型的工件(12)的表面(20)加载的能量输入密度E。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，一旦所述工件(12)的表面质量低于预定的理论值，提高输送给所述喷嘴(16)的液体(18)的压力和/或体积流(V)，或者减小输送给所述喷嘴(16)的液体(18)的压力和/或体积流(V)，直至所述工件(12)的表面质量保持预定的理论值。
27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，一旦所述工件(12)的表面质量低于所述表面工艺模型的预定的理论值，减小所述工件(12)沿其运动方向(X)的进给速度(v)，或者提高所述工件(12)沿其运动方向(X)的进给速度(v)，直至所述工件(12)的表面质量保持所述表面工艺模型的预定的理论值。
28.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，借助于所述控制机构(22)控制所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)具有的间距(A)，其中，一旦所述工件(12)的表面质量低于用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值，减小所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)的间距(A)，或者其中，增大所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)的间距(A)，直至所述工件(12)的表面质量保持用于工件(12)的预定类型的表面工艺模型的预定的理论值。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，借助于所述控制机构(22)调节所述喷嘴组件(14；14.1；14.2)相对于所述工件(12)的表面(20)具有的间距(A)。
30.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，设置有第二喷嘴组件(14.2)，其与所述第一喷嘴组件(14；14.1)毗邻布置，其中，一旦所述工件(12)的表面质量低于所述表面工艺模型的预定的理论值，作为所述第一喷嘴组件(14；14.1)的补充接通所述第二喷嘴组件(14.2)，并且此时由接通的第二喷嘴组件(14.2)的喷嘴(16)在高压下将液体(18)喷射到所述工件(12)的表面(20)上，以便由此为所述工件(12)除去鳞皮。
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