CN110799276A - 用于确定金属带的温度的方法和电子装置、相关的控制方法、计算机程序、控制装置和热轧设备 - Google Patents
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Abstract
该用于确定热轧设备的冷却装置(4)内部的金属带(1)的温度的方法通过电子装置(12)来实现。该方法包括获取当前时刻的带部分的温度量度；根据热模型估计在当前时刻从冷却装置内部的带部分提取的热通量；以及根据所获取的温度量度和所估计的提取的热通量来计算下一时刻的带部分温度。热模型对带部分的空气冷却、通过冷却剂集管进行的带部分的冷却剂集管冷却、和带部分的剩余冷却剂冷却进行建模，其中对于冷却剂集管冷却，模型对带部分的冲击冷却和带部分的平行流冷却二者进行建模。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定金属带的温度的方法，所述带可在热轧设备的冷却装置内部移动，所述方法通过电子确定装置实现。
本发明还涉及用于控制热轧设备的冷却装置的方法。
本发明还涉及包括软件指令的计算机程序，在由处理器执行所述软件指令时实现这样的方法。
本发明还涉及用于确定金属带的温度的电子确定装置，所述带可在热轧设备的冷却装置内部移动。
本发明还涉及用于控制冷却装置的控制装置和用于输送金属带例如热轧钢带的热轧设备。
背景技术
Nicolas PETHE等的文章“Dynamic Run-Out Table Cooling Simulator andTemperature Controllers”(2011)涉及在热轧之后对钢带冷却的控制。它描述了动态输出辊道冷却模拟器，其已被开发以基于物理接地的热模型和冶金模型之间的耦合来准确地预测各种钢化学组成和带尺寸的温度特性。它公开了基于模型预测并允许控制辊道上多个位置上的带温度的控制器。
在“Modeling of Strip Cooling on Run-Out Table”部分中，该文章进一步描述了被耦合以预测温度特性(特别是带温度)的热模型和冶金模型，首先是冶金模型，其次是热模型。
对于热模型，该文章教导了为了正确地计算带热路径，必须考虑到在带表面处发生的各种现象来求解传热方程。在输出辊道上行进时，带可以通过空气冷却；通过来自集管的水冷却；以及通过在带通过集管之后剩余在带上的水冷却。
需要准确地确定热轧钢带的温度，因为输出辊道的上游的仪器(特别是精轧机)引起干扰，例如在输出辊道的入口处的带温度的变化、或带的加速度。这些干扰导致带的冷却变化，并因此导致在缠绕其时其温度变化，并且这些变化易于引起钢带机械特性的劣化，从而导致相应的钢卷材的降级。
然而，根据该热模型确定的热轧钢带的温度有时不够准确。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于更准确地确定金属带的温度的方法和相关的电子装置。
为此目的，本发明的主题是用于确定金属带的温度的方法，所述带可在热轧设备的冷却装置内部移动，所述方法通过电子确定装置实现并且包括：
-获取当前时刻的带部分的温度的量度；
-根据热模型估计在当前时刻从冷却装置内部的带部分提取的热通量，
热模型被配置成对以下进行建模：
+空气冷却，所述空气冷却对应于通过空气辐射和空气对流对带部分进行冷却，
+冷却剂集管冷却，所述冷却剂集管冷却对应于通过至少一个冷却剂集管对带部分进行冷却，和
+剩余冷却剂冷却，所述剩余冷却剂冷却对应于通过在带部分通过至少一个冷却剂集管下方之后剩余在带部分上的冷却剂对带部分进行冷却；
-根据所获取的温度的量度和所估计的提取的热通量来计算下一时刻的带部分的温度，
其中，对于冷却剂集管冷却，热模型还被配置成对以下二者进行建模：
+冲击冷却，所述冲击冷却对应于通过从至少一个冷却剂集管冲击的冷却剂对带部分进行冷却，和
+平行流冷却，所述平行流冷却对应于通过在距至少一个冷却剂集管给定距离处落下的冷却剂对带部分进行冷却。
对于冷却剂集管冷却，根据本发明的方法提供了被配置成对以下二者进行建模的热模型：冲击冷却，所述冲击冷却对应于通过在至少一个冷却剂集管下方落下的冷却剂对带部分进行冷却；和平行流冷却，所述平行流冷却对应于通过在距至少一个冷却剂集管给定距离处落下的冷却剂对带部分进行冷却。
因此，利用根据本发明的方法确定的金属带的温度更准确。
此外，根据本发明的方法更稳健。实际上，如将在以下描述中进一步详细说明的，其在几个不同设备中的实施表明，由于在设备中没有典型的生产线并且设备几乎彼此不同，因此根据本发明的方法以几种工业配置进行。
根据本发明的其他有利方面，所述方法包括一个或几个以下特征，这些特征单独地或者根据任何技术上可能的组合而采用：
-对于冲击冷却，热模型取决于冷却剂的冲击直径和雷诺数；
-估计的由于冲击冷却而提取的热通量满足以下方程式：
其中：
●λl和λv分别为液态和气态的冷却剂的热导率，
●ΔTsub等于Tsat-T冷却剂，以摄氏度计，
●Tsat为冷却剂从液态到气态的饱和温度，以摄氏度计，
●T冷却剂为冷却剂的温度，以摄氏度计，
●T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，
●Dimp为冲击直径，
●Re为用于至少一个冷却剂集管的冷却剂的雷诺数，
●Pr为冷却剂的普朗特数，以及
●QFB为预定义系数。
-对于平行流冷却，热模型取决于冷却剂的饱和温度；
-估计的由于平行流冷却而提取的热通量满足以下方程式：
其中：
Tsat为冷却剂从液态到气态的饱和温度，以摄氏度计，
ΔTsub等于Tsat-T冷却剂，以摄氏度计，
T冷却剂为冷却剂的温度，以摄氏度计，
T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，以及
QFB_//1、QFB_//2、QFB_//3为预定义系数；
-对于剩余冷却剂冷却，热模型取决于辐射空气冷却通量、对于平行流冷却先前估计的提取的热通量和在冷却装置的剩余冷却剂部分内被基底部分覆盖的长度；
-估计的由于剩余冷却剂冷却而提取的热通量满足以下方程式：
其中：
●辐射(T(t))和对流(T(t))分别为辐射空气冷却通量和对流空气冷却通量，
●为对于平行流冷却先前估计的提取的热通量，以及
●长度为在剩余冷却剂部分内被带部分覆盖的长度；
-对于空气辐射冷却，热模型取决于带部分温度和斯蒂芬常数；
-估计的由于空气辐射冷却而提取的热通量满足以下方程式：
辐射(T(t))＝σ.ε.((T(t)+273)4-(Ta+273)4)
其中：
●σ为斯蒂芬常数，
●ε为带部分的辐射系数，
●T(t)为获取的当前时刻的带部分温度的量度，以摄氏度计，以及
●Ta为空气温度，以摄氏度计；
-对于空气对流冷却，热模型取决于带部分温度和热交换系数(H)；
-估计的由于空气对流冷却而提取的热通量满足以下方程式：
对流(T(t))＝H.(T(t)-Ta)
其中：
●T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，
●Ta为空气温度，以摄氏度计，以及
●H为热交换系数并且满足：
●如果Re空气≤105，则或者
●如果Re空气>105，则
其中λ空气为空气的热导率，Re空气为空气的雷诺数，Pr空气为空气的普朗特数，以及l为带部分的被空气冷却的长度；
-对于带部分的上表面和下表面中的至少一个表面估计提取的热通量，
优选对于带部分的上表面和下表面二者估计提取的热通量；
-冷却剂包括水；以及
-金属带为热轧钢带。
本发明的主题还为用于控制热轧设备的冷却装置的方法，所述方法通过电子控制装置实现并且包括：
-确定金属带的温度，所述带可在冷却装置内部移动；以及
-根据所确定的温度来控制冷却装置，
其中确定温度利用如上所限定的方法来实现。
本发明的主题还为包括软件指令的计算机程序，在由处理器执行所述软件指令时实现如上所限定的方法。
本发明的主题还为用于确定金属带的温度的电子确定装置，所述带可在热轧设备的冷却装置内部移动，所述电子确定装置包括：
-获取模块，所述获取模块被配置成获取当前时刻的带部分的温度的量度；
-估计模块，所述估计模块被配置成根据热模型估计在当前时刻从冷却装置内部的带部分提取的热通量，
热模型被配置成对以下进行建模：
+空气冷却，所述空气冷却对应于通过空气辐射和空气对流对带部分进行冷却，
+冷却剂集管冷却，所述冷却剂集管冷却对应于通过至少一个冷却剂集管对带部分进行冷却，和
+剩余冷却剂冷却，所述剩余冷却剂冷却对应于通过在带部分通过至少一个冷却剂集管下方之后剩余在带部分上的冷却剂对带部分进行冷却；
-计算模块，所述计算模块被配置成根据所获取的温度的量度和所估计的提取的热通量来计算下一时刻的带部分的温度，
其中，对于冷却剂集管冷却，热模型还被配置成对以下二者进行建模：
+冲击冷却，所述冲击冷却对应于通过在至少一个冷却剂集管下方落下的冷却剂对带部分进行冷却，和
+平行流冷却，所述平行流冷却对应于通过在距至少一个冷却剂集管给定距离处落下的冷却剂对带部分进行冷却。
本发明的主题还为用于控制热轧设备的冷却装置的控制装置，所述控制装置包括：确定装置，所述确定装置用于确定金属带的温度，所述带可在冷却装置内部移动；和控制装置，所述控制装置用于根据通过确定装置确定的温度来控制冷却装置，其中确定装置如上所限定。
本发明的主题还为用于输送金属带例如热轧钢带的热轧设备，所述热轧设备包括：冷却装置，所述冷却装置用于对金属带进行冷却；和控制装置，所述控制装置用于控制冷却装置，其中控制装置如上所限定。
附图说明
在阅读以下描述时，将更好地理解本发明，以下描述仅通过实例的方式并参照附图给出，在附图中：
-图1是根据本发明的热轧设备的示意图，所述热轧设备包括用于对金属带进行冷却的冷却装置和用于控制冷却装置的控制装置；
-图2是图1的冷却装置和控制装置的示意图；
-图3是从当前位置到下一位置对图2的冷却装置内部的金属带进行冷却时的不同冷却方式的示意图；
-图4是根据本发明的用于确定在图2的冷却装置内部移动时金属带的温度的方法的流程图；以及
-图5是对于包括图1的热轧设备的第一设备，根据本发明的方法和现有技术方法对于卷取温度误差的公差的比较曲线；
-图6是对于第一设备，根据本发明的方法和现有技术方法对于预测的卷取温度与测量的卷取温度之间的差距的比较直方图；
-图7和图8是对于包括图1的热轧设备的第二设备，与相应的图5和图6类似的图；以及
-图9和图10是对于包括图1的热轧设备的第三设备，与相应的图5和图6类似的图。
具体实施方式
在以下描述中，表述“基本上等于”定义了等于加减10％，优选加减5％的关系。
如本文所用，“冷却剂”意指冷却流体。冷却剂(也称为冷却流体)包括例如水，并且优选为水。
术语“建模”是指数值模拟，例如在计算机上运行的模拟。
在图1中，用于输送金属带1例如热轧钢带的热轧设备包括炉2和轧机3。热轧设备还包括用于对金属带1进行冷却的冷却装置4和用于控制冷却装置4的控制装置5。
在从炉2和轧机3排出后的金属带1沿行进方向A移动。例如，带1的行进方向A基本上是水平的。
然后带1通过冷却装置4，在冷却装置4中带从初始温度(例如基本上等于在带轧制结束时的温度)被冷却至最终温度(例如室温，即约20℃)。
带1在行进方向A上以优选为1m/秒至25m/秒的行进速度通过冷却装置4。
带1为例如厚度为1mm至30mm的金属板，例如热轧钢带。
初始温度例如大于或等于600℃，特别地大于或等于800℃，或者甚至大于1000℃。
在冷却装置4例如输出辊道中，至少一种第一冷却流体射流被喷射在带1的第一表面6上，至少一种第二冷却流体射流被喷射在带1的第二表面7上。冷却流体(也称为冷却剂)为例如水。
在所示的实例中，带1水平地行进，使得带1的第一表面6为在带1的行进期间向上取向的上表面，并且带1的第二表面7为在带1的行进期间向下取向的下表面。
在所有以下内容中，所选择的取向是指示性的，并且是相对于附图而言的。特别地，术语“上游”和“下游”是相对于附图中所选择的取向而言的。这些术语相对于行进的带1而使用。此外，术语“横向”、“纵向”和“垂直”应理解为相对于带1的行进方向A(其为纵向)。特别地，术语“纵向”是指与带1的行进方向A平行的方向，术语“横向”是指与带1的行进方向A正交并且包括在与带1的第一表面6和第二表面7平行的平面中的方向，术语“垂直”是指与带1的行进方向A正交并且与带1的第一表面6和第二表面7正交的方向。
此外，通过“长度”指代物体在纵向方向上的尺寸，通过“宽度”指代物体在横向方向上的尺寸，通过“高度”指代物体在垂直方向上的尺寸。
图2所示的冷却装置4包括至少一个顶阀8和/或至少一个底阀9。冷却装置4优选包括几个顶阀8和/或几个底阀9，并且还优选包括几个顶阀8和几个底阀9。在图2的实例中，为了简化附图，仅示出了三个顶阀8和两个底阀9。
冷却装置4包括用于支撑带1并且有助于带1在移动方向A上的移动的几个辊10。
控制装置5包括电子确定装置12，所述电子确定装置12用于确定金属带1的温度，所述带1如上所述可在冷却装置4内部移动；和电子控制装置14，所述电子控制装置14用于根据通过确定装置12确定的温度来控制冷却装置4。
控制装置5包括处理单元16，所述处理单元16例如由存储器17和耦合至存储器17的处理器18形成。
每个阀8、9被配置成在金属带1的方向上打开或关闭冷却剂流10。每个顶阀8设置在带1上方。每个顶阀8还优选设置在辊10上方。借助顶阀8，冷却剂落在阀下方，即在金属带1的方向上向下流动。每个底阀9设置在带1下方。每个底阀9还优选设置在辊10下方。借助底阀9，冷却剂被喷射在阀9上方，即在金属带1的方向上被向上喷射。换言之，由于每个相应的阀8、9，冷却剂基本上垂直于金属带1被喷射。
冷却剂包括例如水。冷却剂优选为水。
每个阀8、9包括一个或几个集管，每个集管包括冷却剂由此流出的至少一个喷嘴20。每个阀8、9优选包括几个喷嘴20，这些喷嘴例如被分配成在相应的阀8、9的两侧上的两排22。一个或更多个喷嘴20的每排22也被称为集管。
在图2的实例中，每个阀8、9包括几个喷嘴20的两排22。一个或更多个喷嘴20的每排22位于距高温计24的相应距离D顶_i、D底_j处，其中i为给定的顶阀8的相应排22的记号(index)，j为给定的底阀9的相应排22的记号。在冷却装置4包括例如九个顶阀8和九个底阀9的实例中，技术人员将理解，顶排的记号i为1至18，类似地，底排的记号j为1至18。
第一顶排的距离D顶_1例如基本上等于6m，下一顶排的下一距离根据以下关系：
D顶_i+1＝D顶_i+0.9m
换言之，在该实例中，距离D顶_1、D顶_2、D顶_3、D顶_4、D顶_5等基本上分别等于6m、6.9m、7.8m、8.7m和9.6m。此外，给定的顶阀8的两排22之间的距离ΔD顶_intra基本上等于0.9m，两个连续的顶阀8的两排22之间的距离ΔD顶_inter基本上等于0.9m。
第一底排的距离D底_1例如基本上等于6m，第二底排的距离D底_2基本上等于6.3m，下一底排的下一距离根据以下关系：
D底_j+2＝D底_j+0.9m
换言之，在该实例中，距离D底_1、D底_2、D底_3、D底_4、D底_5等基本上分别等于6m、6.3m、6.9m、7.2m和7.8m。此外，给定的底阀9的两排22之间的距离ΔD底_intra基本上等于0.3m，两个连续的底阀9的两排22之间的距离ΔD底_inter基本上等于0.6m。
在图2的实例中，每个顶阀8相对于金属带1处于相同的高度H顶处。换言之，对于顶阀8，所有喷嘴20与金属带1分开相同的距离H顶。高度H顶例如基本上等于2m。
或者，高度H顶从一个顶阀8到另一个顶阀8变化。
类似地，在图2的实例中，每个底阀9相对于金属带1处于相同的高度H底处。换言之，对于底阀9，所有喷嘴20与金属带1分开相同的距离H底。高度H底例如基本上等于0.15m。
或者，高度H底从一个底阀9到另一个底阀9变化。
为了确定带1的温度，带1通过确定装置12被离散为基本元件，每个基本元件被称为部分或者也被称为片(slice)。
确定装置12包括获取模块26，所述获取模块26被配置成获取当前时刻k的带1的一部分(也称为带部分)的温度Tk的量度。
确定装置12包括估计模块28，所述估计模块28被配置成根据热模型估计在当前时刻k从冷却装置4内部的带部分提取的热通量
确定装置12包括计算模块30，所述计算模块30被配置成根据所获取的温度Tk的量度和所估计的提取的热通量来计算下一时刻k+1的带部分的温度Tk+1。
换言之，确定装置12被配置成模拟带1的冷却，特别是计算带1的热演化。
电子控制装置14被配置成根据通过确定装置12确定的温度来控制冷却装置4。换言之，电子控制装置14被配置成确定每个阀8、9的流量，并因此确定需要打开或关闭哪个阀8、9。例如，基于给定的冷却模式、给定的高温计位置和目标温度，电子控制装置14被配置成确定需要打开或关闭哪个阀8、9以补偿温度变化和带速度变化。
在图2的实例中，控制装置14、获取模块26、估计模块28和计算模块30例如各自被实现(即实施)为可由处理器18执行的软件。然后，处理单元16的存储器17适于储存被配置成根据通过确定装置12确定的温度来控制冷却装置4的控制软件、被配置成获取当前时刻k的带部分的温度Tk的量度的获取软件、被配置成根据热模型估计在当前时刻k从冷却装置4内部的带部分提取的热通量
的估计软件、和被配置成根据所获取的温度Tk的量度和所估计的提取的热通量
来计算下一时刻k+1的带部分的温度Tk+1的计算软件。然后，处理单元16的处理器18被配置成执行控制软件、获取软件、估计软件和计算软件。
作为未示出的变型，控制装置14、获取模块26、估计模块28和计算模块30各自为可编程逻辑组件例如现场可编程门阵列或FPGA的形式，或者为专用集成电路例如专用芯片(Application Specific integrated Circuit)或ASIC的形式。
热模型被配置成对以下进行建模：空气冷却，所述空气冷却对应于通过空气辐射和空气对流对带部分进行冷却；冷却剂集管冷却，所述冷却剂集管冷却对应于通过至少一个冷却剂集管(即通过一个或更多个喷嘴的至少一排22)对带部分进行冷却；和剩余冷却剂冷却，所述剩余冷却剂冷却对应于通过在带部分通过至少一个冷却剂集管下方之后剩余在带部分上的冷却剂对带部分进行冷却。
根据本发明，对于冷却剂集管冷却，热模型还被配置成对以下二者进行建模：冲击冷却，所述冲击冷却对应于通过从至少一个冷却剂集管冲击的冷却剂对带部分进行冷却；和平行流冷却，所述平行流冷却对应于通过在距至少一个冷却剂集管给定距离处落下的冷却剂对带部分进行冷却，如图3所示。
冲击冷却、平行流冷却、剩余冷却剂冷却和空气冷却也被称为冷却方式。
估计模块28被配置成对于带1的上表面6和下表面7中的至少一个表面估计带部分的提取的热通量
估计模块28优选被配置成对于带1的上表面6和下表面7二者估计提取的热通量
由于重力，在带1的下表面上不可能具有平行流或剩余冷却剂。因此，技术人员将理解，对于带1的下表面，可能的冷却方式仅为冲击冷却和空气冷却。
因此，当估计模块28被配置成仅对于带1的上表面6估计提取的热通量
时，对于带1的上表面6，在热模型中考虑的冷却方式为冲击冷却、平行流冷却、剩余冷却剂冷却和空气冷却。
当估计模块28被配置成仅对于带1的下表面7估计提取的热通量
时，对于带1的下表面7，在热模型中考虑的冷却方式为冲击冷却和空气冷却。
当估计模块28优选被配置成对于带1的上表面6和下表面7二者估计提取的热通量
时，一方面，对于带1的上表面6，在热模型中考虑的冷却方式为冲击冷却、平行流冷却、剩余冷却剂冷却和空气冷却，另一方面，对于带1的下表面7，在热模型中考虑的冷却方式为冲击冷却和空气冷却。
计算模块30被配置成根据所获取的温度Tk的量度和所估计的提取的热通量
来计算下一时刻k+1的带部分的温度Tk+1。为了计算带部分的该温度，计算模块30例如被配置成求解热方程式例如以下热方程式：
其中：
■ρ为带1的质量密度，
■cp为带1的比热容，
■λ为带1的热导率，
■q为由带1产生的热，
■T(x,t)为对于位置x和时刻t的带1的温度，以及
■Φsurf为对于带1的上表面6和下表面7中的给定表面的带部分的总的提取的热通量。
在图3中，L部分为给定的带部分或带片在两个连续的时刻(例如对应于具有连续位置记号N、N+1的带部分的连续位置的时刻k、k+1)之间行进的距离。换言之，该距离L部分等于对应于两个连续位置记号N、N+1的两个位置之间的差值。
当给定的带部分在冷却装置4内部沿行进方向A从一个或更多个喷嘴20的当前排22到一个或更多个顶阀的一个或更多个喷嘴20的下一排22移动时，其上表面6相继受益于顺序的前述冷却方式(即冲击区域中的冲击冷却、平行流区域中的平行流冷却、剩余冷却剂区域中的剩余冷却剂冷却和空气区域中的空气冷却)的冷却，如图3所示。
冲击区域沿行进方向A以一个或更多个喷嘴20的当前排22的位置为中心。冲击区域的长度LIMP例如基本上等于沿所述方向A的冲击直径Dimp的3倍。冲击直径Dimp为当冲击带1以对其进行冷却时冷却剂流的直径，如图3所示。冲击直径Dimp的值例如为5mm至25mm。
在行进方向A上，对于上表面6，平行流区域为紧接在冲击区域之后并与其相邻的区域。平行流区域的长度记为LPF。平行流区域的长度LPF为例如0.1m至2m。在行进方向A上，剩余冷却剂区域为紧接在平行流区域之后并与其相邻的区域。剩余冷却剂区域的长度记为LRC。剩余冷却剂区域的长度LRC为例如0.1m至2m。最后，空气区域为紧接在剩余冷却剂区域之后并与其相邻的区域。空气区域一直延伸至相应顶阀8的一个或更多个喷嘴20的下一排22的冲击区域。
当给定的带部分在冷却装置4内部沿行进方向A从一个或更多个喷嘴20的当前排22到一个或更多个顶阀的一个或更多个喷嘴20的下一排22移动时，其下表面7相继受益于对于下表面7的顺序的前述冷却方式(即，冲击区域中的冲击冷却和空气区域中的空气冷却)的冷却。
对于下表面7的冲击区域也沿行进方向A以相应的底阀9的一个或更多个喷嘴20的当前排22的位置为中心。冲击区域的长度LIMP例如也基本上等于相应的底阀9的喷嘴20的冲击直径Dimp的3倍。
在行进方向A上，对于下表面7，空气区域为紧接在冲击区域之后并与其相邻的区域。空气区域一直延伸至相应的底阀9的一个或更多个喷嘴20的下一排22的冲击区域。
对于冲击冷却，热模型优选取决于冷却剂的冲击直径Dimp和雷诺数Re。
冲击对应于从集管或一个或更多个喷嘴的排22流出并直接冲击带1的冷却剂。对于带1的上表面6，其因此对应于在相应的顶阀8的集管或一个或更多个喷嘴的排22下方落下的冷却剂。对于带1的下表面7，其对应于在相应的底阀9的集管或一个或更多个喷嘴的排22上方流动的冷却剂。
估计的由于冲击冷却而提取的热通量满足例如以下方程式：
其中：
■λl和λv分别为液态和气态的冷却剂的热导率，
■ΔTsub等于Tsat-T冷却剂，以摄氏度计，
■Tsat为冷却剂从液态到气态的饱和温度，以摄氏度计，
■T冷却剂为冷却剂的温度，以摄氏度计，
■T(t)为获取的当前时刻t的带部分温度的量度，以摄氏度计，
■Dimp为冲击直径，
■Re为用于至少一个冷却剂集管的冷却剂的雷诺数，
■Pr为冷却剂的普朗特数，以及
■QFB为预定义系数。
热导率λl、λv、饱和温度Tsat、冲击直径Dimp、冷却剂的雷诺数Re、冷却剂的普朗特数Pr、和预定义系数QFB具有从估计模块28已知的预定值。
冷却剂的温度T冷却剂优选通过未示出的温度传感器来测量。或者，冷却剂的温度T冷却剂为从估计模块28已知的具有预定值的预定义参数。
技术人员将理解，当以连续方式考虑时，t为时刻的符号，并且估计模块28被配置成将时间离散为连续的时刻k、k+1以估计提取的热通量
对于平行流，热模型冷却优选取决于冷却剂的饱和温度。
估计的由于平行流冷却而提取的热通量满足例如以下方程式：
其中：
■Tsat为冷却剂从液态到气态的饱和温度，以摄氏度计，
■ΔTsub等于Tsat-T冷却剂，以摄氏度计，
■T冷却剂为冷却剂的温度，以摄氏度计，
■T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，以及
■QFB_//1、QFB_//2、QFB_//3为预定义系数。
饱和温度Tsat和预定义系数QFB_//1、QFB_//2、QFB_//3具有从估计模块28已知的预定值。
对于剩余冷却剂冷却，热模型优选取决于辐射空气冷却通量、对于平行流冷却先前估计的提取的热通量和在冷却装置的剩余冷却剂部分内被基底部分覆盖的长度。
估计的由于剩余冷却剂冷却而提取的热通量满足例如以下方程式：
其中：
■辐射(T(t))和对流(T(t))分别为辐射空气冷却通量和对流空气冷却通量，
■为对于平行流冷却先前估计的提取的热通量，以及
■长度为在剩余冷却剂部分内被带部分覆盖的长度。
空气冷却为空气辐射冷却和空气对流冷却之和。
对于空气辐射冷却，热模型优选取决于带部分温度和斯蒂芬常数。
估计的由于空气辐射冷却而提取的热通量满足例如以下方程式：
辐射(T(t))＝σ.ε.((T(t)+273)4-(Ta+273)4) (5)
其中：
■σ为斯蒂芬常数，
■ε为带部分的辐射系数，
■T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，以及
■Ta为空气温度，以摄氏度计。
斯蒂芬常数σ、带部分的辐射系数ε和空气温度Ta具有从估计模块28已知的预定值。
对于空气对流冷却，热模型优选取决于带部分温度和热交换系数H。
估计的由于空气对流冷却而提取的热通量满足例如以下方程式：
对流(T(t))＝H.(T(t)-Ta) (6)
其中：
■T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，
■Ta为空气温度，以摄氏度计，以及
■热交换系数H满足：
●如果Re空气≤105，则
或者 (7)
●如果Re空气＞105，则
其中λ空气为空气的热导率，Re空气为空气的雷诺数，Pr空气为空气的普朗特数，以及l为带部分的被空气冷却的长度。
空气的热导率λ空气、空气的雷诺数Re空气、空气的普朗特数Pr空气和空气温度Ta具有从估计模块28已知的预定值。
现在将参照图4说明根据本发明的电子控制装置5特别是确定装置12的操作，图4表示根据本发明的用于确定金属带1的温度的方法的流程图，所述带1可在热轧设备的冷却装置4内部移动。
最初，在步骤100中，带1被离散为基本元件，称为部分或片。
对于给定的部分或片，如下文中进一步详细说明的，通过求解热方程式来周期性地更新温度和冶金曲线，直至其到达未示出的卷取高温计的位置。持续所述方法直至带1的最后部分到达卷取高温计位置。
在每次迭代中，给定部分移动的位移等于v×dt，其中v为带1沿行进方向A的速度，dt为采样周期，即两个连续时刻k、k+1之间的时间段。在采样周期dt期间，带速度优选被认为是恒定的。
然后，在每次迭代期间，带部分的多个离散位置Δpos满足例如以下方程式：
其中v为带速度，
dt为采样周期，
dx为采样步幅，例如等于30cm。
在下一步骤110中，通过获取模块26从相应的温度传感器(未示出)获取当前时刻k的带部分的温度Tk的量度。
此外任选地，然后，在下一步骤120中，确定装置12根据冶金模型来计算带部分的相变演变和新的热机械特性。在该步骤中，基于冶金相变的水平来更新部分的冶金状态例如转变的奥氏体的百分比，并且还更新带的热机械特性例如密度和/或比热。冶金模型适于描述奥氏体相分解为多边形铁素体，然后进一步分解为珠光体，其中考虑了钢化学组成、精轧机中奥氏体晶粒尺寸以及输出辊道冷却路径。该冶金模型基于在没有取代原子的配分的情况下局部平衡的假设。假设铁素体的成核发生在奥氏体晶粒边缘和表面处；计算成核的驱动力和奥氏体/铁素体界面处的碳浓度时考虑了合金添加物(Si、Mo、Cr、Ni、Cu、Al)的浓度。采用核的生长的混合模式，其中在奥氏体/铁素体转变期间的瞬时相间边界速度计算为被转变抵消的碳在奥氏体中的扩散和在奥氏体/铁素体界面处的铁原子的迁移的结果。随着铁素体分数的增加，奥氏体的剩余部分中的碳浓度增加，直至达到珠光体转变开始的临界浓度。在冶金模型中，使用Hultgren形式描述珠光体转变的开始。
在下一步骤130中，根据上述热模型通过估计模块28估计在当前时刻k从冷却装置4内部的带部分提取的热通量
所估计的提取的热通量对应于从当前时刻k到下一时刻k+1的时间段。
基于带部分相对于相应的顶阀8的一个或更多个喷嘴20的当前排22和/或相对于相应的底阀9的一个或更多个喷嘴20的当前排22的位置，估计模块28确定适用于带部分的上表面6和/或下表面7的冷却方式。
对于带部分的上表面6，在遵循例如方程式(2)的冲击冷却、遵循例如方程式(3)的平行流冷却、遵循例如方程式(4)至(8)的剩余冷却剂冷却、和遵循例如方程式(5)至(8)的空气冷却中确定冷却方式。
对于带部分的下表面7，在遵循例如方程式(2)的冲击冷却和遵循例如方程式(5)至(8)的空气冷却中确定冷却方式。
因此，根据本发明，对于冷却剂集管冷却，热模型被配置成对以下二者进行建模：冲击冷却，所述冲击冷却对应于通过从至少一个冷却剂集管22冲击的冷却剂对带部分进行冷却；和平行流冷却，所述平行流冷却对应于通过在距至少一个冷却剂集管22给定距离处落下的冷却剂对带部分进行冷却。当冲击区域沿行进方向A以一个或更多个喷嘴20的当前排22的位置为中心时，该给定距离例如大于或等于LIMP/2，即冲击区域的长度LIMP的一半。
然后，在下一步骤140中，计算模块30根据所获取的温度Tk的量度和所估计的提取的热通量
来计算下一时刻k+1的带部分的温度Tk+1。为了计算带部分的该温度，计算模块30求解热方程式例如方程式(1)。
控制装置14最终根据通过确定装置12确定的温度来控制冷却装置4。特别地，控制装置14确定每个阀8、9的流量，并因此确定需要打开或关闭哪个阀8、9。
因此，对于冷却剂集管冷却，根据本发明的方法和确定装置12提供了被配置成对冲击冷却和平行流冷却二者进行建模的热模型。因此，如下文中将参照图5至图10呈现的，利用根据本发明的方法确定的金属带1的温度比利用现有技术方法确定的金属带1的温度更准确。
图5示出了对于包括热轧设备的第一设备对于在卷取温度误差的限定公差内提供的卷材的百分比的两条比较曲线200、210，所述限定公差在横坐标轴上示出。第一曲线200示出了根据本发明的方法的结果，而第二曲线210示出了现有技术方法的结果。对于技术人员明显的是，在根据本发明的方法的情况下的结果比在现有技术方法的情况下的结果好得多，因为对于横坐标轴上示出的限定公差的值，在根据本发明的方法的情况下在所述限定公差内提供的卷材的百分比每次都比在现有技术方法的情况下在所述限定公差内提供的卷材的百分比好。
图6示出了对于第一设备的两个比较直方图250、260，其示出了对于预测的卷取温度与测量的卷取温度之间的相应差距提供的卷材的数量，所述差距在横坐标轴上示出。第一直方图250示出了根据本发明的方法的结果，而第二直方图260示出了现有技术方法的结果。对于技术人员明显的是，在根据本发明的方法的情况下的结果再次比在现有技术方法的情况下的结果好得多，因为对于在横坐标轴上示出的低的差距值，在根据本发明的方法的情况下提供的卷材的数量每次都比在现有技术方法的情况下提供的卷材的数量高。相反，对于对应于较低的准确度的高的差距值，在现有技术方法的情况下提供的卷材的数量每次都比在根据本发明的方法的情况下提供的卷材的数量高。
与图5类似，图7示出了对于包括热轧设备的第二设备的两条比较曲线300、310，其示出了在卷取温度误差的限定公差内提供的卷材的百分比。第三曲线300示出了根据本发明的方法的结果，而第四曲线310示出了现有技术方法的结果。对于该第二设备明显的是，在根据本发明的方法的情况下的结果也比在现有技术方法的情况下的结果好得多。
与图6类似，图8示出了对于第二设备的两个比较直方图350、360，其示出了对于预测的卷取温度与测量的卷取温度之间的相应差距提供的卷材的数量。第三直方图350示出了根据本发明的方法的结果，而第四直方图360示出了现有技术方法的结果。同样，明显的是，在根据本发明的方法的情况下的结果比在现有技术方法的情况下的结果好得多，因为对于低的差距值，在根据本发明的方法的情况下提供的卷材的数量比在现有技术方法的情况下提供的卷材的数量高，而对于高的差距值，在现有技术方法的情况下提供的卷材的数量比在根据本发明的方法的情况下提供的卷材的数量高。
最后，与图5和图7类似，图9示出了对于包括热轧设备的第三设备的两条比较曲线400、410，其示出了在卷取温度误差的限定公差内提供的卷材的百分比。第五曲线400示出了根据本发明的方法的结果，而第六曲线410示出了现有技术方法的结果。同样，对于该第三设备，在根据本发明的方法的情况下的结果比在现有技术方法的情况下的结果好。
与图6和图8类似，图10示出了对于第三设备的两个比较直方图450、460，其中示出了对于预测的卷取温度与测量的卷取温度之间的相应差距提供的卷材的数量。第五直方图450示出了根据本发明的方法的结果，而第六直方图460示出了现有技术方法的结果。在根据本发明的方法的情况下的结果仍比在现有技术方法的情况下的结果好。
因此，技术人员将注意到，如类似的曲线200、300、400以及此外类似的直方图250、350、450所示，根据本发明的方法的结果从一个设备到另一个设备是类似的，同时总是比现有技术方法的结果好。从一个设备到另一个设备的曲线200、300、400之间和/或直方图250、350、450之间的微小差异归因于输入数据之间的差异，特别是归因于从一个设备到另一个设备的传感器差异。
虽然存在这些传感器差异，但从一个设备到另一个设备的结果的这种类似性表明，根据本发明的方法比现有技术方法对配置差异或传感器差异的敏感度低得多。
因此，根据本发明的方法也更稳健。实际上，如图5至图10所示，其在几个不同设备中的实施表明，由于在设备中没有典型的生产线并且设备几乎彼此不同，因此根据本发明的方法以几种工业配置进行。
Claims (19)
1.一种用于确定金属带的温度的方法，所述带(1)可在热轧设备的冷却装置(4)内部移动，
所述方法通过电子确定装置(12)实现并且包括：
-获取(110)当前时刻(k)的带部分的温度(Tk)的量度；
-根据热模型估计(130)在当前时刻(k)从所述冷却装置(4)内部的所述带部分提取的热通量
所述热模型被配置成对以下进行建模：
+空气冷却，所述空气冷却对应于通过空气辐射和空气对流对所述带部分进行冷却，
+冷却剂集管冷却，所述冷却剂集管冷却对应于通过至少一个冷却剂集管对所述带部分进行冷却，和
+剩余冷却剂冷却，所述剩余冷却剂冷却对应于通过在所述带部分通过所述至少一个冷却剂集管下方之后剩余在所述带部分上的冷却剂对所述带部分进行冷却；
-根据所获取的温度(Tk)的量度和所估计的提取的热通量
来计算(140)下一时刻(k+1)的所述带部分的温度(Tk+1)，
其中，对于所述冷却剂集管冷却，所述热模型还被配置成对以下二者进行建模：
+冲击冷却，所述冲击冷却对应于通过从所述至少一个冷却剂集管(22)冲击的冷却剂对所述带部分进行冷却，和
+平行流冷却，所述平行流冷却对应于通过在距所述至少一个冷却剂集管(22)给定距离(LIMP/2)处落下的冷却剂对所述带部分进行冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对于所述冲击冷却，所述热模型取决于冷却剂的冲击直径(Dimp)和雷诺数(Re)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中估计的由于所述冲击冷却而提取的热通量满足以下方程式：
其中：
■λl和λv分别为液态和气态的所述冷却剂的热导率，
■ΔTsub等于Tsat-T冷却剂，以摄氏度计，
■Tsat为所述冷却剂从液态到气态的饱和温度，以摄氏度计，
■T冷却剂为所述冷却剂的温度，以摄氏度计，
■T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，
■Dimp为冲击直径，
■Re为用于所述至少一个冷却剂集管的所述冷却剂的雷诺数，
■Pr为所述冷却剂的普朗特数，以及
■QFB为预定义系数。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于所述平行流冷却，所述热模型取决于所述冷却剂的饱和温度(Tsat)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中估计的由于所述平行流冷却而提取的热通量满足以下方程式：
其中：
■Tsat为所述冷却剂从液态到气态的饱和温度，以摄氏度计，
■ΔTsub等于Tsat-T冷却剂，以摄氏度计，
■T冷却剂为所述冷却剂的温度，以摄氏度计，
■T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，以及
■QFB_//1、QFB_//2、QFB_//3为预定义系数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于所述剩余冷却剂冷却，所述热模型取决于辐射空气冷却通量、对于所述平行流冷却先前估计的提取的热通量、和在所述冷却装置的剩余冷却剂部分内被基底部分覆盖的长度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中估计的由于所述剩余冷却剂冷却而提取的热通量满足以下方程式：
其中：
■辐射(T(t))和对流(T(t))分别为辐射空气冷却通量和对流空气冷却通量，
■
为对于所述平行流冷却先前估计的提取的热通量，以及
■长度为在所述剩余冷却剂部分内被所述带部分覆盖的长度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于所述空气辐射冷却，所述热模型取决于带部分温度和斯蒂芬常数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中估计的由于所述空气辐射冷却而提取的热通量满足以下方程式：
辐射(T(t))＝σ.ε.((T(t)+273)4-(Ta+273)4)
其中：
■σ为斯蒂芬常数，
■ε为所述带部分的辐射系数，
■T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，以及
■Ta为空气温度，以摄氏度计。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于所述空气对流冷却，所述热模型取决于带部分温度和热交换系数(H)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中估计的由于所述空气对流冷却而提取的热通量满足以下方程式：
对流(T(t))＝H.(T(t)-Ta)
其中：
■T(t)为获取的当前时刻(t)的带部分温度的量度，以摄氏度计，
■Ta为空气温度，以摄氏度计，以及
■H为热交换系数并且满足：
·如果Re空气≤105，则或者
·如果Re空气>105，则
其中λ空气为空气的热导率，Re空气为空气的雷诺数，Pr空气为空气的普朗特数，以及l为所述带部分的被空气冷却的长度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于所述带部分的上表面(6)和下表面(7)中的至少一个表面估计提取的热通量
优选对于所述带部分的上表面(6)和下表面(7)二者估计提取的热通量
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冷却剂包括水。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述金属带(1)为热轧钢带。
15.一种用于控制热轧设备的冷却装置(4)的方法，所述方法通过电子控制装置(5)实现并且包括：
-确定金属带(1)的温度，所述带(1)可在所述冷却装置(4)内部移动；以及
-根据所确定的温度来控制所述冷却装置(4)，
其中确定温度利用根据前述权利要求中任一项所述的方法实现。
16.一种包括软件指令的计算机程序，在由处理器执行所述软件指令时实现根据前述权利要求中任一项所述的方法。
17.一种用于确定金属带(1)的温度的电子确定装置(12)，所述带(1)可在热轧设备的冷却装置(4)内部移动，所述电子确定装置(12)包括：
-获取模块(26)，所述获取模块(26)被配置成获取当前时刻(k)的带部分的温度(Tk)的量度；
-估计模块(28)，所述估计模块(28)被配置成根据热模型估计在当前时刻(k)从所述冷却装置(4)内部的所述带部分提取的热通量
所述热模型被配置成对以下进行建模：
+空气冷却，所述空气冷却对应于通过空气辐射和空气对流对所述带部分进行冷却，
+冷却剂集管冷却，所述冷却剂集管冷却对应于通过至少一个冷却剂集管(22)对所述带部分进行冷却，和
+剩余冷却剂冷却，所述剩余冷却剂冷却对应于通过在所述带部分通过所述至少一个冷却剂集管下方之后剩余在所述带部分上的冷却剂对所述带部分进行冷却；
-计算模块(30)，所述计算模块(30)被配置成根据所获取的温度(Tk)的量度和所估计的提取的热通量
来计算下一时刻(k+1)的所述带部分的温度(Tk+1)，
其中，对于所述冷却剂集管冷却，所述热模型还被配置成对以下二者进行建模：
+冲击冷却，所述冲击冷却对应于通过在所述至少一个冷却剂集管(22)下方落下的冷却剂对所述带部分进行冷却，和
+平行流冷却，所述平行流冷却对应于通过在距所述至少一个冷却剂集管(22)给定距离(LIMP/2)处落下的冷却剂对所述带部分进行冷却。
18.一种用于控制热轧设备的冷却装置(4)的控制装置(5)，所述控制装置(5)包括：
-电子确定装置(12)，所述电子确定装置(12)用于确定金属带(1)的温度，所述带(1)可在所述冷却装置(4)内部移动；和
-电子控制装置(14)，所述电子控制装置(14)用于根据通过所述确定装置(12)确定的温度来控制所述冷却装置(4)，
其中所述电子确定装置(12)是根据前述权利要求所述的。
19.一种用于输送金属带(1)例如热轧钢带的热轧设备，所述热轧设备包括：
-冷却装置(4)，所述冷却装置(4)用于对所述金属带(1)进行冷却；和
-控制装置(5)，所述控制装置(5)用于控制所述冷却装置(4)，
其中所述控制装置(5)是根据前述权利要求所述的。
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998049354A1 (de) * | 1997-04-25 | 1998-11-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und einrichtung zur kühlung von metallen in einem hüttenwerk |
| JP2001234251A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-08-28 | Kawasaki Steel Corp | 連続帯板の板幅方向温度制御方法 |
| CN1425076A (zh) * | 1999-12-27 | 2003-06-18 | 西门子公司 | 控制和/或调整用于轧制金属带的热轧带材机列的冷却段的方法和相关的设备 |
| CN101462126A (zh) * | 2007-12-21 | 2009-06-24 | 株式会社日立制作所 | 卷取温度控制装置及控制方法 |
| JP2011200914A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Jfe Steel Corp | 巻取温度制御装置及び巻取温度制御方法 |
| JP2012000663A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Kobe Steel Ltd | 圧延材の冷却制御方法、及びこの冷却制御方法が適用された連続圧延機 |
| JP2013000765A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Kobe Steel Ltd | 鋼板の温度予測方法 |
| JP2014000593A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 熱延鋼板の温度むら予測方法、平坦度制御方法、温度むら制御方法、及び、製造方法 |
| CN103611734A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-05 | 华中科技大学 | 一种层流冷却温度控制方法及系统 |
| JP2014217848A (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 新日鐵住金株式会社 | 仕上圧延前温度算出方法、仕上圧延前温度制御方法、仕上圧延前温度算出装置および仕上圧延前温度制御装置 |
| CN104271277A (zh) * | 2012-07-02 | 2015-01-07 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 温度控制装置 |
| CN105327949A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-02-17 | 北京金自天正智能控制股份有限公司 | 一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法 |
| CN105522004A (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-27 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种热轧带钢船形卷取温度精度控制及统计方法 |
| CN105652913A (zh) * | 2014-11-14 | 2016-06-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 钢板感应加热过程边部温度控制方法和控制装置 |
| CN106311778A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-11 | 北京首钢自动化信息技术有限公司 | 一种在线自动保养热轧层流冷却集管的方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU759165A1 (ru) * | 1978-09-18 | 1980-08-30 | Предприятие П/Я А-7697 | Устройство дл регулировани температуры полосы на выходном рольганге непрерывного стана гор чей прокатки |
| FR2517039A1 (fr) * | 1981-11-26 | 1983-05-27 | Usinor | Procede et installation pour effectuer le refroidissement controle de toles |
| JP2954485B2 (ja) * | 1994-02-07 | 1999-09-27 | 新日本製鐵株式会社 | 熱延鋼帯の捲取温度制御方法 |
| JP3480366B2 (ja) * | 1999-05-07 | 2003-12-15 | 住友金属工業株式会社 | 熱延鋼板の巻取温度制御方法 |
| EP2361699A1 (de) * | 2010-02-26 | 2011-08-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Kühlung eines Blechs mittels einer Kühlstrecke, Kühlstrecke und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Kühlstrecke |
| KR101352224B1 (ko) * | 2010-04-09 | 2014-01-15 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램이 기록된 기록매체 |
| CN102371283B (zh) * | 2011-10-14 | 2013-08-28 | 东北大学 | 用于改善中厚板轧后超快速冷却均匀性的方法 |
| JP5948967B2 (ja) * | 2012-03-01 | 2016-07-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置 |
| JP2015080788A (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-27 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 圧延材の温度制御装置 |
| JP6558060B2 (ja) * | 2015-05-07 | 2019-08-14 | 日本製鉄株式会社 | 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置、製造方法、および、製造装置 |
| JP6433373B2 (ja) * | 2015-05-11 | 2018-12-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱伝達率モデルを構成するパラメータの推定方法 |
| JP6645037B2 (ja) * | 2015-06-16 | 2020-02-12 | 日本製鉄株式会社 | 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置、製造方法、および、製造装置 |
-
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-
2019
- 2019-12-09 ZA ZA2019/08157A patent/ZA201908157B/en unknown
-
2024
- 2024-01-23 US US18/420,054 patent/US20240157421A1/en active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998049354A1 (de) * | 1997-04-25 | 1998-11-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und einrichtung zur kühlung von metallen in einem hüttenwerk |
| CN1425076A (zh) * | 1999-12-27 | 2003-06-18 | 西门子公司 | 控制和/或调整用于轧制金属带的热轧带材机列的冷却段的方法和相关的设备 |
| JP2001234251A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-08-28 | Kawasaki Steel Corp | 連続帯板の板幅方向温度制御方法 |
| CN101462126A (zh) * | 2007-12-21 | 2009-06-24 | 株式会社日立制作所 | 卷取温度控制装置及控制方法 |
| JP2011200914A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Jfe Steel Corp | 巻取温度制御装置及び巻取温度制御方法 |
| JP2012000663A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Kobe Steel Ltd | 圧延材の冷却制御方法、及びこの冷却制御方法が適用された連続圧延機 |
| JP2013000765A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Kobe Steel Ltd | 鋼板の温度予測方法 |
| JP2014000593A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 熱延鋼板の温度むら予測方法、平坦度制御方法、温度むら制御方法、及び、製造方法 |
| CN104271277A (zh) * | 2012-07-02 | 2015-01-07 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 温度控制装置 |
| JP2014217848A (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 新日鐵住金株式会社 | 仕上圧延前温度算出方法、仕上圧延前温度制御方法、仕上圧延前温度算出装置および仕上圧延前温度制御装置 |
| CN103611734A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-05 | 华中科技大学 | 一种层流冷却温度控制方法及系统 |
| CN105522004A (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-27 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种热轧带钢船形卷取温度精度控制及统计方法 |
| CN105652913A (zh) * | 2014-11-14 | 2016-06-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 钢板感应加热过程边部温度控制方法和控制装置 |
| CN105327949A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-02-17 | 北京金自天正智能控制股份有限公司 | 一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法 |
| CN106311778A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-11 | 北京首钢自动化信息技术有限公司 | 一种在线自动保养热轧层流冷却集管的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 彭文等: "热轧带钢超快速冷却过程的温度控制策略", 《武汉科技大学学报》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| PL3645182T3 (pl) | 2022-01-03 |
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