CN112654441B - 具有第二端子的冷却段的施加装置 - Google Patents

Abstract

冷却段（2）布置在轧机机列内或布置在轧机机列上游或下游。由金属制成的热轧件（1）在所述冷却段中被冷却。冷却段（2）的控制装置（13）动态地确定用于布置在供给管线（8）中的调节阀（10）的额定操控状态（S1*），并且相应地操控调节阀（10）。液态的基于水的冷却剂（7）的基本流（F1）根据操控经由供给管线（8）被输送给冷却段（2）的施加装置（6）。供给管线（8）将基本流（F1）输送给施加装置（6）的缓冲区域（12）。从那里出发，冷却剂（7）的冷却流（F）被施加到热轧件（1）上。控制装置（13）附加地动态地确定用于主动装置（16）的额定操控状态（S2*），并且相应地操控主动装置（16）。主动装置（16）根据操控经由其他供给管线（17）将其他介质（18）的附加流（F2）输送给缓冲区域（12）。冷却流（F）既取决于基本流（F1），又取决于附加流（F2）。根据主动装置（16）的操控状态（S2*），附加流（F2）是正的或负的。控制装置（13）通过相应地操控主动装置（16）来设定附加流（F2），使得使冷却流（F）在任何时间尽可能地接近冷却剂（7）的额定流（F*）。

Description

具有第二端子的冷却段的施加装置

技术领域

本发明以一种用于冷却段的运行方法为出发点，所述冷却段布置在轧机机列内或布置在轧机机列上游或下游，并且借助于所述冷却段对由金属制成的热轧件进行冷却，

-其中冷却段的控制装置动态地确定用于布置在各自供给管线中的各自调节阀的各自额定操控状态，并且相应地操控各自调节阀，

-其中液态的基于水的冷却剂的各自基本流根据通过控制装置对各自调节阀的操控经由各自供给管线被输送给冷却段的多个施加装置，

-其中各自供给管线将各自基本流输送给各自施加装置的各自缓冲区域，从所述缓冲区域出发冷却剂的各自冷却流借助于各自施加装置被施加到热轧件上。

本发明此外以一种用于冷却段的控制装置为出发点，所述冷却段布置在轧机机列内或布置在轧机机列上游或下游，并且借助于所述冷却段对由金属制成的热轧件进行冷却，其中控制装置为冷却段的多个施加装置动态地确定用于布置在各自供给管线中的各自调节阀的各自额定操控状态并且相应地操控各自调节阀，使得液态的基于水的冷却剂的各自基本流根据通过所述控制装置对各自调节阀的操控经由各自供给管线被输送给各自施加装置的各自缓冲区域。

本发明此外以一种计算机程序为出发点，所述计算机程序包括可以由用于冷却段的软件可编程控制装置执行的机器代码，其中通过控制装置对机器代码的执行引起：控制装置根据刚才阐述的操作方法确定用于各自调节阀的各自操控状态，并且相应地操控各自调节阀。

本发明此外以一种冷却段为出发点，

-其中冷却段布置在轧机机列内或布置在轧机机列上游或下游，

-其中借助于冷却段对由金属制成的热轧件进行冷却，

-其中冷却段具有多个施加装置，所述施加装置经由各自供给管线与用于液态的基于水的冷却剂的源连接，

-其中在各自供给管线中布置有各自调节阀，

-其中施加装置具有各自缓冲区域，所述缓冲区域与各自供给管线连接，使得各自供给管线将冷却剂的各自基本流输送给各自施加装置的各自缓冲区域，并且从各自缓冲区域出发借助于各自施加装置将冷却剂的各自冷却流施加到热轧件上，

-其中冷却段具有控制装置，所述控制装置控制各自调节阀。

背景技术

上面提到的主题对于本领域技术人员通常是已知的。

在轧机的冷却段中，金属轧件在轧制之后被冷却。轧件例如可以由钢或铝组成。根据需求，所述轧件可以是扁平轧件(带材或厚板)、棒状轧件或型材。在冷却段中精确的温度管理是常见的，以便设定期望的材料特性并且以较低的分散性(Streuung)保持恒定。尤其是布置在轧机机列下游的冷却段情况下，为此目的沿着冷却段安装多个喷射管，借助于所述喷射管从上和/或从下将液态冷却剂(大多数是水)施加到轧件上，用以冷却热轧件。流经各自喷射管的水量应该能够尽可能快速地并且尽可能准确地被调整。

为了调整输送给喷射管的水量，例如已知在供给管线中布置切换阀或调节阀。切换阀只能以纯二进制的方式被操控。也即要么完全打开要么完全关闭。而调节阀可以连续地被调节，使得在各自喷射管中所输送的水量也可以连续地被调整。

在调节阀情况下，阀可以被构造为控制阀门或球阀。控制阀门是相对简单和成本低的。但是，所述控制阀门仅能以大多为最大1bar的相对小的压力差被运行。否则出现气蚀，所述气蚀非常快速地损坏控制阀门。因此，控制阀门尤其是不适用于强冷却。但是即使在层流冷却段中，所述控制阀门也经常是不利的。尤其是，所述控制阀门经常展现切换迟滞。切换迟滞引起：根据是从进一步打开的位置还是从进一步关闭的位置出发朝向要采用的新位置调整控制阀门，在相同的操控情况下所设定的阀瓣角度是不同大小的。球阀不具有阀瓣，而是具有在管中旋转的穿孔球。根据球的旋转位置，给冷却剂提供用于流经的较大或较小的横截面。球阀可以以高达约3bar的较高压力差被运行。迟滞在所述球阀情况下不发生或是可忽略地小的。但是，球阀是昂贵的。

在另外的解决方案情况下，冷却剂被持久地输送给喷射管。然而，存在可操控的隔板。根据隔板的位置，冷却剂要么被输送给轧件，要么流向侧面，而不会有助于轧件的冷却。在这种装置情况下，在无压力冲击情况下的快速切换过程是可能的。然而，水量的连续调整是不可能的。此外，必须持久地运送完整的冷却剂流。

所有类型的阀以及还有隔板都需要适当的执行器。气动驱动的伺服电动机是常见的。对于调节阀附加地需要位置调节装置。该位置调节装置连续地将各自调节阀的实际位置与其额定位置进行比较，并且重新调节实际位置，直至得出与额定位置的足够一致性为止。

对于所有装置而言此外共同的是，必须存在从外部供应冷却剂。例如，冷却剂可以从高位罐中提取，或者经由较大的管道从更远的泵站运抵。这些操作方法的组合也是可能的。例如，在所谓的强冷却的情况下，通常首先从高位罐中提取水。然后，经由增压泵在可变的范围上提高压力，并且由此以相应可变的压力提供给强冷却装置。强冷却装置配备有多个喷射管，从增压泵出发，冷却剂单独地经由各自供给管线被输送给所述喷射管。球阀布置在供给管线中，所述球阀被操控用以调整输送给各自喷射管的冷却剂的量。

在现有技术中出现不同的缺点。

-在切换阀情况下，在关断时存在压力波动。因此，切换阀不能任意快速地被关断。通常的切换时间超过1秒，有时高达2秒。

-利用控制阀门和球阀实现相似的调节时间。此外，对于每个调节阀都需要位置调节。可达的精度约为1％至2％。

-即使在调节阀情况下，在关断时也存在压力波动。因此，调节阀也不能任意快速地被关闭。常见的切换时间处于大约1秒的范围内。

从US 2012/0 298 224 A1中已知在具有布置在下游的冷却段的轧机的范围中泵的预见性运行。然而，该泵不直接对将冷却剂施加到热轧件上所借助的施加装置进行馈送，而是仅将冷却剂运送到容器中，以便该容器总是在足够的规模上被填充。并未更详细地阐述冷却剂到轧件本身上的施加。

发明内容

本发明的任务在于创造以下可能性，即借助于所述可能性以简单且可靠的方式实现具有优越的运行特性的冷却段。

该任务通过用于冷却段的运行方法解决。运行方法的有利构型是其他实施例的主题。

根据本发明，开头所提及类型的运行方法通过以下方式来构成：

-控制装置附加地动态地确定用于各自主动装置的各自其他额定操控状态，并且相应地操控各自主动装置，

-各自主动装置根据通过控制装置对各自主动装置的操控经由各自其他供给管线将其他介质的各自附加流输送给各自缓冲区域，

-各自冷却流既取决于流过各自调节阀的各自基本流，又取决于流经各自主动装置的各自附加流，

-各自附加流根据各自主动装置的各自其他操控状态是正的或是负的，以及

-控制装置通过相应地操控各自主动装置来设定各自附加流，使得使各自冷却流在任何时间尽可能地接近借助于各自施加装置要施加到热轧件上的各自额定流。

在相应的构型情况下，各自主动装置可以以比调节阀显著更高的动态性被运行。因此，可能的是，在通向施加装置的供给管线中(如在现有技术中那样也)使用调节阀，并且相应地操控所述调节阀。尽管在修正调节阀的设定时相对大的延迟时间，但是由于主动装置的较高的动态性，仍然可以以相对小的延迟时间并且因此以高的动态性来设定冷却流。

因此，根据各自主动装置的操控状态，可以例如暂时增加或降低各自施加装置的缓冲区域中的压力。在增加的压力情况下，比作为各自基本流输送给各自缓冲区域更多的冷却剂作为各自冷却流暂时从各自缓冲区域中流出。在降低的压力情况下，是相反的。然而，时间平均地，冷却流和基本流彼此对应。

在最简单的情况下，各自主动装置被构造为空气阀对，所述空气阀对中各一个空气阀与压力容器和环境连接。然而，该原则上可能的构型不是优选的。相反地，优选的是，各自主动装置是主动地运送其他介质的装置。

其他介质尤其是可以是空气或水。在空气的情况下，主动地运送其他介质的装置是鼓风机、空气泵或涡轮机。在水的情况下，主动地运送其他介质的装置是泵。

在空气的情况下，可能的是直接从环境中获取所述空气，并且在负附加流的情况下，将所述空气直接发出到环境中。可替代地，其他介质可以从各自存储装置中提取。在这种情况下，其他介质可以是空气或水。

可能的是，各自存储装置中的其他介质不处于各自压力下。这尤其是当其他介质是水并且在各自存储装置的上部区域中有气垫时是可能的，所述气垫经由开口与环境连接，使得空气可以根据需求流入各自存储装置中或可以从各自存储装置中流出。可替代地可能的是，各自存储装置中的其他介质处于各自压力下。由此尤其是可以将必须由主动装置掌握的调整范围保持得小。

优选地，经由与各自存储装置连接的各自控制管线来设定各自存储装置中的各自压力。由此可能的是，在各自施加装置的每个静态运行状态下设定各自存储装置中的压力为使得各自主动装置必须消耗尽可能少的能量，用以高动态地设定各自冷却流。尤其是可能的是，根据额定流或在各自缓冲区域中占主导地位的各自压力来修正(nachführen)各自存储装置中的各自压力。在这种情况下，甚至可能的是，设定各自施加装置的每个静态运行状态，而各自主动装置不必消耗能量来维持该状态。

该任务此外通过用于冷却段的控制装置来解决。控制装置的有利构型是其他实施例的主题。

根据本发明，开头所提及类型的控制装置通过以下方式来构成：

-控制装置附加地动态地确定用于各自主动装置的各自其他额定操控状态，并且相应地操控各自主动装置，使得各自主动装置根据通过控制装置对各自主动装置的操控经由各自其他供给管线将其他介质的各自附加流输送给各自缓冲区域，

-冷却剂的从各自缓冲区域出发的并且借助于各自施加装置施加到热轧件上的各自冷却流既取决于流过各自调节阀的各自基本流，又取决于流经各自主动装置的各自附加流，以及-控制装置将各自附加流设定为正的和负的值，使得使各自冷却流在任何时间尽可能地接近借助于各自施加装置要施加到热轧件上的各自额定流。

如果其他介质从各自存储装置中提取并且在各自存储装置中处于各自压力下，则控制装置优选地经由与各自存储装置连接的各自控制管线来设定各自存储装置中的各自压力。由此可能的是，在各自施加装置的每个静态运行状态下减少各自主动装置的能量消耗。当控制装置根据额定流或在各自缓冲区域中占主导地位的压力来修正各自存储装置中的压力时，这完全特别适用。在这种情况下，能量消耗在理想情况下甚至可以被减少到零。

控制装置优选地被构造为软件可编程装置，该软件可编程装置利用计算机程序编程，所述计算机程序包括可由控制装置执行的机器代码。在这种情况下，通过控制装置对机器代码的执行引起相应地确定用于各自调节阀的各自额定操控状态和用于各自主动装置的各自其他额定操控状态以及相应地操控各自调节阀和各自主动装置。

该任务此外通过计算机可读存储介质来解决。根据本发明，通过开头所提及类型的软件可编程控制装置对计算机程序的执行引起：控制装置根据根据本发明的操作方法确定用于各自调节阀的各自额定操控状态和用于各自主动装置的各自其他额定操控状态，并且相应地操控各自调节阀和各自主动装置。

该任务此外通过冷却段来解决。冷却段的有利构型是其他实施例的主题。

根据本发明，开头所提及类型的冷却段通过以下方式构成：

-各自主动装置分配给各自缓冲区域，借助于所述各自主动装置可以将其他介质的附加流经由其他供给管线输送给缓冲区域，使得各自冷却流既取决于流过各自调节阀的基本流，又取决于流经各自主动装置的各自附加流，以及

-冷却段具有根据其他实施例中任一个所述的控制装置，所述控制装置不仅控制各自调节阀，而且附加地控制各自主动装置。

由此，可以实现与针对运行方法相同的优点。

冷却段的有利的构型以及还有由此引起的优点已经是关于运行方法的相对应的权利要求的主题。因此参照相应的陈述。

附图说明

本发明的上面描述的特性、特征和优点以及实现所述特性、特征和优点的方式结合实施例的以下描述将变得更清楚和更明白地可理解的，其中结合附图更详细地阐述所述实施例。在此情况下以示意图：

图1示出布置在轧机机列下游的冷却段，

图2示出布置在轧机机列上游的冷却段，

图3示出布置在轧机机列内的冷却段，

图4示出单个施加装置，

图5示出图4的施加装置的修改，和

图6示出其他施加装置。

具体实施方式

根据图1，由金属制成的热轧件1应该在冷却段2中被冷却。根据图1，冷却段2布置在轧机机列下游。在图1中仅示出了轧机机列的一个轧机机架3，即轧机机列的最后的轧机机架3。然而，通常轧机机列具有多个轧机机架3，将由热轧件1顺序地依次经过所述轧机机架3。在根据图1的构型的情况下，热轧件1在轧机机列的最后的轧机机架3中轧制之后紧接着进入冷却段2。在轧机机列的最后的轧机机架3中轧制与进入冷却段2之间的时间间隔通常处于几秒钟的范围内。

可替代地，冷却段2根据图2中的图示可以布置在轧机机列上游。在图2中同样仅示出了轧机机列的单个轧机机架4，即轧机机列的第一轧机机架4。在根据图2的构型中，热轧件1在从冷却段2离开之后紧接着在轧机机列的第一轧机机架4中被轧制。在冷却段2中冷却与在轧机机列的第一轧机机架4中轧制之间的时间间隔通常处于几分钟的范围内。但是，该时间间隔也可能仅为几秒钟。

可替代地，冷却段2根据图3中的图示可以布置在轧机机列内。在图3中示出了轧机机列的两个轧机机架5。在这种情况下，在轧机机列的两个轧机机架5中的轧制之间在冷却段2中进行冷却。在冷却段2中冷却与在轧机机列1的两个相继的轧机机架5中轧制之间的时间间隔处于几秒钟的范围内。根据图3中的图示，冷却段2布置在轧机机列的两个相继的轧机机架5之间。但是，所述冷却段也可能在更大的区域上延伸，使得冷却段2通过至少一个在图3中未示出的其他轧机机架划分成相应数量个分段。

轧件1由金属组成。例如，轧件1可以由钢或铝组成。另外的金属也是可能的。在钢的情况下，在冷却段2之前轧件1的温度通常处于750℃和1200℃之间。在冷却段2中，冷却到较低的温度。在个别情况下可能的是，较低的温度仅稍微低于冷却段2之前的温度。然而，尤其是在冷却段2布置在轧机机列下游的情况下，通常将轧件1冷却到明显更低的温度，例如冷却到200℃和700℃之间的温度。

热轧件1在水平运输方向x上被输送给冷却段2。热轧件1在经过冷却段2时不改变其运输方向x。所述热轧件因此也在冷却段2内水平地被运输。在离开冷却段2之后，轧件1可以要么保持要么改变其运输方向。如果热轧件1是带材，则例如可以将所述热轧件倾斜地向下偏转，以便将该热轧件输送给卷取机。此外可能的是，热轧件1翻转(反转)其运输方向x，再次经过冷却段2，并且然后再次被轧制。这不仅在厚板情况下而且在扁坯情况下都是可能的。

冷却段2具有多个施加装置6。借助于施加装置6将冷却剂7施加到轧件1上。根据图1至3中的图示，冷却剂7从上被施加到轧件1上。然而，(而且不仅可替代地而且附加地)同样也可能从下和/或从侧面进行施加。冷却剂7是水。必要时，可以在小的规模(最大1％至2％)上向水中添加添加物。然而，无论如何，冷却剂7都是液态的基于水的冷却剂。施加装置6可以例如被构造为常见的喷射管。

最低限度地存在单个施加装置6。然而，在许多情况下，存在多个施加装置6。例如，根据图1中的图示，施加装置6可以相继地布置。在这种情况下，施加装置6将冷却剂7的其各自分量顺序地依次施加到轧件1上。就此而论，术语“顺序地依次”涉及轧件1的特定分段，因为所述分段顺序地依次经过以下区域：即在所述区域中各个施加装置6分别将冷却剂7的其各自分量施加到轧件1的相应的分段上。施用装置6的数量通常处于两位数范围内，有时甚至处于高两位数范围内，在少数情况下也处于三位数范围内。尤其是当冷却段2布置在轧机机列下游时，通常实现顺序地相继布置。但是在其他情形下也可以存在所述顺序地相继布置。

施加装置6经由各自供给管线8与冷却剂7的容器9(或用于冷却剂7的其他源)连接。在本情况下，容器9统一地用于所有施加装置6。但是，也可能存在多个彼此独立的容器9。在每个供给管线8中布置有各自调节阀10。调节阀10原则上可以在任意点处布置在供给管线8内。然而，实际上，有利的是，调节阀10布置得尽可能靠近施加装置6。只要需要，可以在调节阀10上游布置一个或多个泵11。所述一个泵11或多个泵11的运行方式不是本发明的主题。

下面(代表所有施加装置6)，结合图4更详细地阐述施加装置6之一的运行。其他施加装置6以原则上相同的方式被运行。然而，对于每个施加装置6，可以单独地确定各自运行方式。因此，同样地运行施加装置6虽然是可能的，但是不是必需的。也可能的是，以与根据本发明的方式不同的方式来运行施加装置6中的一些施加装置。

经由供给管线8和调节阀10从容器9中向施加装置6输送冷却剂7的基本流F1。基本流F1具有单位m³/s。供给管线8与施加装置6的缓冲区域12连接。由此，基本流F1首先被输送给施加装置6的缓冲区域12。例如，施加装置6可以根据图4中的图示被构造为喷射管，所述喷射管具有一定的存储容积，其中该存储容积在可变的范围上填充有冷却剂7，并且此外填充有空气。从缓冲区域12出发，借助于施加装置6将冷却流F施加到热轧件1上。施加装置6(例如喷嘴)与轧件1之间的间隔通常处于20cm和200cm之间。

冷却段2由控制装置13控制。通常，控制装置13被构造为软件可编程控制装置。在这种情况下，控制装置13利用计算机程序14编程。计算机程序14包括机器代码15，所述机器代码可以由控制装置13直接执行。在这种情况下，通过控制装置13对机器代码15的执行引起：控制装置13执行用于冷却段2的运行方法，如下列更详细地阐述的那样。

控制装置13动态地确定用于调节阀10的额定操控状态S1*。所述控制装置相应地操控调节阀10。通过根据所确定的额定操控状态S1*操控调节阀10，调节装置13设定基本流F1，所述基本流F1经由供给管线8和调节阀10被输送给施加装置6。

借助于施加装置6应该施加到热轧件1上的额定流F*对于冷却段2的控制装置13是已知的。额定流F*通常在时间上不是恒定的，而是可变的，即是时间的函数。可能的是，控制装置13根据冷却剂7的额定流F*确定用于调节阀10的额定操控状态S1*。在这种情况下，控制装置13可以例如确定操控状态S1*为使得在每个运行状态下使流过调节阀10的基本流F1在任何时间尽可能地接近额定流F*。于是，调节阀10的运行对应于现有技术的运行方式。但是，另外的操作方法也是可能的。稍后仍将对此进行探讨。

附加地，主动装置16分配给缓冲区域12。主动装置16经由其他供给管线17与缓冲区域12连接。术语“主动装置”意味着控制装置13根据额定操控状态S2*操控主动装置16，并且主动装置16相应地作出反应。控制装置13也动态地确定其他额定操控状态S2*并且相应地操控主动装置16。用于主动装置16的额定操控状态S2*在下面被称为其他额定操控状态S2*，用以与用于调节阀10的额定操控状态S1*区别。根据通过控制装置13对主动装置16的操控，主动装置16由此经由其他供给管线17将其他介质18的附加流F2输送给缓冲区域12。附加流F2类似于基本流基本流F1地具有单位m³/s。所述附加流可以是正的或负的。因此，可替代地可能的是，将其他介质18输送给缓冲区域12或从缓冲区域12中吸出所述其他介质。附加流F2是正的还是负的与其他额定操控状态S2*有关。然而由此与附加流F2的分别具体的值无关地并且也与其他介质18的类型无关地，冷却流F既取决于流过调节阀10的基本流F1，又附加地也取决于流经主动装置16的附加流F2。

本发明基于以下原理，即控制装置13通过相应地操控主动装置16来设定附加流F2为使得冷却流F在任何时间尽可能地接近额定流F*。

为了能够确定其他额定操控状态S2*，不同的值对于控制装置13必须是已知的。一方面，这是额定流F*。额定流F*可以对于控制装置13例如被预给定，或者可以由控制装置13根据其他数据(例如轧件1的特定分段的温度或焓结合温度或焓的期望的时间变化过程)来确定。如果如在根据图4的构型情况下那样，其他介质18是空气，则标称流F0和所属的标称压力P0对于控制装置13必须是已知的。标称流F0是当标称压力P0在缓冲区域12中占主导地位时每时间单位从缓冲区域12施加到热轧件1上的冷却剂7的量。值F0、p0可以例如通过一次测量被事先确定。

如果在这样的情况下例如额定流F*快速增加，则根据关系

可以确定所属的需要的压力p，该压力必须在缓冲区域12中占主导地位。标称流F0是当标称压力p0在缓冲区域12中占主导地位时每时间单位从缓冲区域12施加到热轧件1上的冷却剂7的量。控制装置13因此操控主动装置16为使得所述主动装置在缓冲区域12中引起压力p。

主动装置16优选地是主动地运送其他介质18的装置、例如涡轮机。在这种情况下，涡轮机由电驱动器驱动。例如，驱动器可以是逆变器控制的。这样的控制是本领域技术人员通常已知的，并且因此不必更详细地被阐述。典型地，电驱动器可以以0.1s的时间常数从0被加速到最大转速，并且相反地也可以以0.1秒的时间常数从最大转速被减速到0。

主动装置16因此可以以高动态性被操控。遍历完整的调整范围(例如从0至最大转速)典型地可以在小于0.2s的时间窗口内进行。通常甚至仅需要0.1s或更少。因此，尽管调节阀10仅具有相对低的动态性、例如1.5s的时间常数，但是可以由此以该短的时间常数来适配冷却流F。因此虽然在该时间段期间基本流F1偏离期望的额定流F*。然而，因为可以根据需求借助于涡轮机以高动态方式设定缓冲区域12中的压力p，所以在冷却流F处，该时间延迟不使人注意。

附加流F2可以是正的或负的。如果所述附加流是正的，则涡轮机将空气泵送到缓冲区域12中，使得缓冲区域12中的压力p被增加。如果所述附加流是负的，则涡轮机从缓冲区域12中抽吸空气，使得缓冲区域12中的压力p被减小。然而，冷却流F不直接取决于基本流F1，而是取决于缓冲区域12中的压力p。仅必须保证可以被施加到热轧件上的冷却剂7完全位于缓冲区域12中。

基本流F1不必直接遵循额定流F*。所述基本流仅必须被设定为使得缓冲区域12既不变为空的也不溢出。为此，如已经提到的那样，可能的是从而如在现有技术中那样也根据额定流F*确定额定操控状态S1*。可替代地，可能的是，例如确定存储区域12的填充水平并且将其调节到特定的额定值。额定值根据需求可以是恒定的，或者可以变化。在这种情况下，例如可以直接或间接地测量填充水平。间接测量例如经由测压仪是可能的，借助于所述测压仪检测施加装置6的重量。填充水平也可以以模型辅助的方式根据基本流F1和冷却流F被确定。基本流F1和冷却流F的差在任何时间点均对应于填充水平的变化。因此，从已知的初始填充水平出发，通过该差的时间积分可以在任何时间确定瞬时填充水平。例如，可以测量基本流F1，可以根据可容易地测量的压力p确定冷却流F。

为了确定用于主动装置16的额定操控状态S2*，控制装置13例如可以如下采取行动：

缓冲区域12具有总容积V。缓冲区域12应该部分地填充有冷却剂7，此外填充有空气。下面用V1表示由冷却剂7所占据的容积，而用V2表示空气容积。当然，以下关系适用：

V＝V1+V2 (2)

在空气容积V2中压力p占主导地位。相同的压力p也在冷却剂7中占主导地位。基本流F1经由调节阀10和供给管线8流入缓冲区域12中。基本流F1可以根据关系

被确定。FR是冷却剂7的参考流，如果调节阀10的入口侧与缓冲区域12之间的压力差等于标称压力P0则所述参量流在完全打开的调节阀10情况下流动。值FR例如可以通过一次测量被事先确定。p1是调节阀10入口侧的压力。f(x)是调节阀10根据调节阀10的阀位置x的相对流量。它对于x＝0(调节阀10完全关闭)为0，而对于x＝1(调节阀10完全打开)为1。在x＝0和x＝1之间，它是单调(通常严格单调)上升的。特征曲线f本身可以是事先已知的。通常，所述特征曲线由调节阀10的制造商一次地事先检测，并且然后可以从调节阀10的数据表中提取。

对于由冷却剂7所占据的容积V1的变化，适用的是

对于在空气容积V2中包含的空气量M，适用的是

M＝p·V2 (5)

在此情况下假定空气的温度是恒定的。如果温度是可变的，则计算虽然变得稍微更复杂，但是原则上保持类似。

通过附加流F2在缓冲区域12中引起空气量M以及从而空气容积V2和/或压力p的变化。因此，适用的是

通过使用方程式(1)和方程式(3)，因此可以将以下关系确定为空气量M的时间变化的所得出的方程式：

此外对于控制装置13而言，涡轮机的特征曲线K是已知的。特征曲线K使涡轮机的转速n、涡轮机的入口侧和出口侧的压力差δp和每时间单位运送的空气量(即空气量M的时间导数)彼此相关。在预给定三个参量、即涡轮机的转速n-压力差δp-空气量M的时间导数中的两个参量的情况下，根据特征曲线K确定分别第三参量。特征曲线K可以例如通过测量或根据涡轮机制造商的数据表被确定。因此可以说明以下函数，借助于该函数可以在给定的压力差δp和给定的空气量M的时间导数情况下确定涡轮机的所属的转速n。所需要的压力差δp直接通过期望的额定流F*得出。利用空气量M的时间导数，还确定附加流F2。

因此从而涡轮机的转速n通过以下关系来确定：

该方程式仅仅与缓冲区域12中的压力p、调节阀10的位置x、瞬时空气量M以及缓冲区域12中的压力p的时间导数有关。其余参量仅是恒定参数。空气量M是可以轻易地借助于观察者确定的状态参量。为此仅必须用合适的初始值求解方程式(7)。

观察者在现有技术中是充分已知的。纯示例性地参照R.Unbehauen的专业书籍“Systemtheorie-eine-Einführung"(Band 1,Springer Verlag Berlin,Heidelberg)。其他可变参量是轻易可测量的，或者在压力p的时间导数的情况下，可以根据所测量的压力p容易地导出。

因此，缓冲区域12中的压力p以及从而因此冷却流F可以如可以设定涡轮机的转速n那样快速地被设定。然而，有可能以1％或更好的精度以0.2s或更好的时间常数来设定涡轮机的转速。

仅仍必须注意的是，在缓冲区域12中的冷却剂7的容积V1保持在允许的极限内。然而，这是可容易地实现的。仅必须相应地持久地修正调节阀10的位置x，使得容积V1趋向于预给定的额定值。相应的调节器通常是已知的。例如，调节器(Regler)可以被构造为P调节器、PI调节器或状态调节器，所有调节器分别具有或不具有预控制。实施为双点调节器也是可能的。

在根据图4的构型情况下，主动装置16绝对地从环境中提取空气或将所述空气发出到环境中。可替代地，根据图5中的图示可能的是，主动装置16从存储装置19中提取空气以及发出到存储装置19中。此外，图5的构型与图4的构型一致。相对于图4的构型，图5的构型具有以下优点：存储装置19中的空气可以处于压力p'下。压力p'优选地被选择为使得所述压力处于0和最大压力之间，其中最大压力是以下压力，即在所述压力时施加装置6最大限度地运行。

只要存储装置19被确定尺寸足够大，则可能的是，压力p'近似恒定。在这种情况下，压力p'应该大致为最大压力的一半。如果存储装置19被确定尺寸较小，则存储装置19中的压力p'根据所提取的空气量而减小，并且根据所输送的空气量而再次增加。这可以是完全有利的，因为存储装置19中的压力升高抵消缓冲区域12中的空气容积V2的太强烈的减小，并且反之亦然。

可替代地，根据图5的图示可能的是，控制装置13经由与存储装置19连接的控制管线20来设定压力p'。在这种情况下，控制装置13尤其是可以根据额定流F*或压力p修正压力p'。例如，控制装置13可以利用相应的控制信号S3*、S4*来操控阀21、22，使得根据阀21、22的操控，将压缩空气根据需求输送给存储装置19，或者将空气从存储装置19排放到环境中。

因为在特征曲线K的前面的自变量情况下取决于压力差δp，所以由于压力p'，涡轮机的操控改变。此外，涡轮机的所需要的转速n的推导保持不变。因此，仅需要根据以下关系确定涡轮机的转速n：

相对于图4的构型，图5的构型提供各种优点。一方面，涡轮机始终在清洁的空气环境中被运行。另一方面，可以减少涡轮机的能量消耗，其方式是根据需求设定压力p'。尤其是当冷却流F以及从而缓冲区域12中的所需要的压力p在较长的时间保持恒定或者至少基本上保持恒定时，这可以是有意义的。

不仅在根据图4的构型情况下而且在根据图5的构型情况下，必须从施加装置6相对最最下面(relativ weit unten)提取冷却剂7，因为当然空气容积V2位于缓冲区域12的上部区域中而冷却剂7的容积V1位于缓冲区域12的下部区域中。然而，这容易地是可能的。

图4和5的构型尤其是在层流冷却段的情况下是有意义的。但是，所述构型原则上也可以在强冷却情况下实现。

图6的构型在长的区段上与图5的构型相对应，在图6的构型情况下，主动装置16也优选地是主动地运送其他介质18的装置。然而，在图6的构型情况下，其他介质18不是空气，而是水(或者通常是冷却剂7)。主动装置16因此是泵。与图4和图5的涡轮机类似地，该泵由电驱动器驱动。例如，驱动器可以是逆变器控制的。电驱动器典型地可以以0.1s的时间常数从0被加速到最大转速，并且相反地也可以以0.1秒的时间常数从最大转速被减速到0。由此，根据转速和旋转方向，除了经由供给管线8输送的基本流F1之外，可以借助于泵根据需求以高动态方式给缓冲区域12输送附加的水或者从缓冲区域12提取经由供给管线8输送的基本流F1的一部分。在这种情况下，冷却流F直接作为基本流F1和附加流F2的总和得出，其中附加流F2根据泵的操控可以为正的或负的。

在根据图6的构型情况下，存储装置19中的其他介质也优选地处于压力p'下。此外，在根据图6的构型情况下，控制装置13优选地也经由与存储装置19连接的控制管线20来设定压力p'。压缩空气优选地经由控制管线20被输送给存储装置19，或者空气从存储装置19被排放。与根据图5的构型情况下一样地，控制装置13可以根据压力p修正压力p'。

控制装置13可以例如如下确定用于泵的额定操控状态S2*：

如先前那样，根据方程式(1)可以确定压力p，需要所述压力p，以便冷却流F等于额定流F*。基本流F1此外同样服从方程式(3)。然而，由于在根据图6的构型的情况下，缓冲区域12始终完全填充有冷却剂7或水(＝其他介质18)，所以在任何时间适用的是，基本流F1和附加流F2的总和等于冷却流F。为了将冷却流F设定为额定流F*，因此在任何时间必须遵守以下关系

F2＝F^*-F1 (10)。

类似于关于涡轮机的特征曲线K的以上陈述，存在用于泵的相似的特征曲线K。仅通过所运送的容积流、即附加流F2代替空气流的时间变化。因此，利用缓冲区域12中的已知压力p、存储区域19中的压力p'和所需要的附加流F2可以立即根据关系

确定泵的所需要的转速n。

类似于图4和5中的构型，必须注意的是，基本流F1时间平均地与冷却流F相对应。该操作方法可以类似于图4和5的构型来实现。

图6的构型尤其是在强冷却的情况下是有意义的。但是所述构型原则上也可以在层流冷却段情况下实现。

不仅在图4和5的构型情况下而且在图6的构型情况下有意义的是，实际测量调节阀10的位置x。这容易地是可能的。也有意义的以及可简单地实现的是，测量缓冲区域12中的压力p。对于存储装置19中的压力p'，测量是可能的，但是不是需要的。在图4和5的构型情况下此外有意义的是，也测量缓冲区域12中的冷却剂7的量。除了已经提到的可能性外，还可以直接测量填充水平，例如利用浮子、超声波发生器或电容式传感器。在图6的构型的情况下，可以以类似的方式测量存储区域19中的水量。通常不测量所运送的流、即基本流F1、附加流F2和冷却流F，即使这原则上当然是可能的。

不仅在图4和5的构型情况下而且在图6的构型情况下可能的是，直接并且立即地对于控制装置13预给定额定流F*。然而，优选地，紧接在到达施加装置6之前轧机1的热力学能量状态H对于控制装置11是已知的。热力学能量状态H尤其是可以是轧件1的各自分段的焓或温度。在这种情况下，控制装置13首先根据热力学能量状态H确定额定流F*，并且然后根据额定流F*至少确定所属的额定操控状态S2*，必要时也确定所属的额定操控状态S1*。尤其是可能的是，对于控制装置13预给定热力学能量状态H的空间或时间额定变化过程，所述额定变化过程根据可能性应该被遵守。因此，控制装置13可以确定紧接在施加装置6后面应该存在哪个热力学能量状态H。通过与紧接在施加装置6之前的实际热力学能量状态H进行比较，控制装置13因此可以确定必须将冷却剂7的何种量施加到轧件1的相应的分段上，以便紧接在施加装置6后面的实际热力学能量状态H尽可能好地对应于期望的额定状态。然后，冷却剂7的所需要的量与轧机1的相应的分段用于经过施加装置6所需要的时间相结合地定义额定流F*。

轧件1的相应的分段的热力学能量状态H逐施加装置6地变化。尤其是，通过施加装置6中的每个施加装置改变所述热力学能量状态H。针对首先将其冷却剂7的分量施加到轧件1上的施加装置6，可以对于控制装置13本身预给定热力学能量状态H。例如，根据图1中的图示，温度测量站23可以布置在冷却段2的入口侧，借助于所述温度测量站23对于轧机1的各个分段分别检测温度或一般而言检测能量状态H。然后将所检测的能量状态H分配给各自分段。

对于每个分段在其经过冷却段2期间实施跟踪(Wegverfolgung)。然而，对于稍后施加其冷却剂7的分量的每个其他施加装置6，必须重新确定轧件1的(或轧件1的相应的分段的)相应的热力学能量状态H。在此情况下，控制装置13尤其是考虑紧接在直接在前的施加装置6之前的热力学能量状态H和直接在前的施加装置6施加到轧件1上的冷却剂7的量。关于冷却剂7的量，控制装置13可替代地可以考虑直接在前的施加装置6的冷却流F或额定流F*。因此，所述控制装置顺序地依次为每个施加装置6分别确定轧件1的热力学能量状态H。只要需要，控制装置13就此而论可以列出并且迭代地求解导热方程式和相变方程式。

在许多情况下，轧件1是扁平轧件，例如带材或厚板。在这种情况下可能的是，液态冷却剂7借助于每个单独的施加装置6从两侧被施加到轧件1上。通常在布置在轧机机列上游或布置在轧机机列中的冷却段2情况下采取该操作方法。但是，当冷却段2布置在轧机机列下游时也可以采取该操作方法。然而尤其是当冷却段2布置在轧机机列下游时，通常借助于每个单独的施加装置6仅从一侧、尤其是从上或从下将液态冷却剂7施加到轧件1上。当然，在这种情况下，也可能的是将冷却剂7施加到扁平轧件1的两侧上。然而，在这种情况下，这通过彼此不同的施加装置6进行。

在极端情况下可能的是，施加装置6分别仅具有单个喷嘴。然而，通常施加装置6分别具有多个喷嘴。从轧件1的运输方向x看，喷嘴可以相继地布置。喷嘴可以例如在单独的喷射管内相继地布置。多个在运输方向x上相继地布置的喷射管也可以组成到一个(1)施加装置6。这是适用的，而与各自喷射管本身是否具有多个相继布置的喷嘴无关。

此外，替代于或者附加于相继地布置喷嘴，施加装置6可以具有在横向于轧件1的运输方向x看并排布置的多个喷嘴。这种构型尤其是在扁平轧件1情况下、即在带材或厚板情况下可能是有意义的。在这种情况下，施加装置6可以在轧件1的完整宽度上延伸。可替代地可能的是，施加装置6仅在宽度的一部分上延伸。在这种情况下，因此多个施加装置6并排地布置，所述施加装置经由分别自身的供给管线8和自身的调节阀10被供应冷却剂7。

上面结合施加装置6之一以及其所属的组件所阐述的整个操作方法也可以以完全类似的方式针对其他施加装置6被执行。此外如已经提到的，分别对于轧件1的分段执行所述操作方法。

本发明具有许多优点。尤其是，冷却流F的高动态设定是可能的。作为施加装置6的死区时间，仅仍出现冷却剂7需要用以(自从各自施加装置6流出起计算)射到轧件1上的通常非常小的时间。在十分之几秒(通常少于0.2s，有时甚至少于0.1s)的范围中关断冷却流F是可能的。同样内容在向上运输(Hochfahren)冷却流F情况下适用。可以非常精确地控制用于主动装置16的驱动器。转速n的常见精度处于0.1％的范围中。也可以以相同的或相似的精度来调整用于各自施加装置6的冷却流F。在考虑驱动器12的响应特性的情况下，极有可能允许能够实现在小于0.5s、可能甚至在0.2s至0.3s内以1％的精度修正冷却流F。涡轮机、泵和驱动器的磨损是低的。用于泵轴承的典型耐用时间例如为100,000小时以及更多。类似的值适用于涡轮机的轴承。此外，避免压力波动，因为虽然各自冷却流F非常快速地被减小，但是各自基本流F1却不非常快速地被减小。因此，可以在层流冷却段情况下使用成本低的控制阀门。尤其是在粗轧带材冷却(Vorbandkühlung)的情况下，此外甚至可能的是，与其他预带材不同地有针对性地对该粗轧带材(Vorband)中的所谓的滑道黑印(Schienenstellen)进行冷却。由于缺乏相应的动态性，这在现有技术中是不可能的。但是，即使在正常的冷却段情况下，也得出较小的延迟时间并且因此得出轧件1的更精确的温度管理。

如果层流冷却段配备有根据本发明的施加装置6，则在“空气型式(Luftversion)”(图4和5)情况下典型地需要具有分别约为2kW的功率的涡轮机。在强冷却或预带材冷却情况下，优选地使用“水型式”(图6)。用于泵的所需要的功率典型地为约25kW。

尽管已经在细节上通过优选的实施例对本发明更详细地进行了图解和描述，但是本发明不从而受公开的示例限制，并且可以由本领域技术人员从中导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1 轧件

2 冷却段

3 至5轧机机架

6 施加装置

7 冷却剂

8、17 供给管线

9 容器

10 调节阀

11 泵

12 缓冲区域

13 控制装置

14.计算机程序

15 机器代码

16 主动装置

18 其他介质

19 存储装置

20 控制管线

21、22 阀

23 温度测量站

F 冷却流

F1 基本流

F2 附加流

F* 额定流

p、p' 压力

S1*、S2* 额定操控状态

S3*、S4* 控制信号

x 运输方向。

Claims (17)

1.一种用于冷却段（2）的运行方法，所述冷却段（2）布置在轧机机列内或布置在所述轧机机列上游或下游，并且借助所述冷却段对由金属制成的热轧件（1）进行冷却，

-其中所述冷却段（2）的控制装置（13）动态地确定用于布置在各自供给管线（8）中的各自调节阀（10）的各自额定操控状态（S1*），并且相应地操控所述各自调节阀（10），

-其中经由所述各自供给管线（8）根据通过所述控制装置（13）对所述各自调节阀（10）的操控将液态的基于水的冷却剂（7）的各自基本流（F1）输送给所述冷却段（2）的多个施加装置（6）中的各自施加装置（6），

-其中所述各自供给管线（8）将所述各自基本流（F1）输送给所述各自施加装置（6）的各自缓冲区域（12），从所述缓冲区域出发借助于所述各自施加装置（6）将所述冷却剂（7）的各自冷却流（F）施加到所述热轧件（1）上，其特征在于，

-所述控制装置（13）附加地动态地确定用于各自主动装置（16）的各自其他额定操控状态（S2*），并且相应地操控所述各自主动装置（16），

-所述各自主动装置（16）根据通过所述控制装置（13）对所述各自主动装置（16）的操控经由各自其他供给管线（17）将其他介质（18）的各自附加流（F2）输送给所述各自缓冲区域（12），

-所述各自冷却流（F）既取决于流过所述各自调节阀（10）的各自基本流（F1），又取决于流经所述各自主动装置（16）的各自附加流（F2），

-根据所述各自主动装置（16）的各自其他额定操控状态（S2*），所述各自附加流（F2）是正的或是负的，以及

-所述控制装置（13）通过相应地操控所述各自主动装置（16）来设定所述各自附加流（F2），使得使所述各自冷却流（F）在任何时间尽可能地接近所述冷却剂（7）的借助于所述各自施加装置（6）要施加到所述热轧件（1）上的各自额定流（F*）。

2.根据权利要求1所述的运行方法，其特征在于，

所述各自主动装置（16）是主动地运送所述其他介质（18）的装置。

3.根据权利要求2所述的运行方法，其特征在于，

所述其他介质（18）是空气或水。

4.根据权利要求1、2或3所述的运行方法，其特征在于，

从各自存储装置（19）中提取所述其他介质（18）。

5.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，

所述各自存储装置（19）中的其他介质（18）处于各自压力（p'）下。

6.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，

经由与所述各自存储装置（19）连接的各自控制管线（20）设定所述各自存储装置（19）中的各自压力（p'）。

7.根据权利要求5或6所述的运行方法，其特征在于，

所述各自存储装置（19）中的各自压力（p'）根据所述各自额定流（F*）或在所述各自缓冲区域（12）中占主导地位的各自压力（p）被修正。

8.一种用于冷却段（2）的控制装置，所述冷却段（2）布置在轧机机列内或布置在所述轧机机列上游或下游，并且借助于所述冷却段对由金属制成的热轧件（1）进行冷却，其中所述控制装置对于所述冷却段（2）的多个施加装置（6）中的各自施加装置（6）动态地确定用于布置在各自供给管线（8）中的各自调节阀（10）的各自额定操控状态（S1*），并且相应地操控所述各自调节阀（10），使得根据通过所述控制装置（13）对所述各自调节阀（10）的操控经由所述各自供给管线（8）将液态的基于水的冷却剂（7）的各自基本流（F1）输送给所述各自施加装置（6）的各自缓冲区域（12），其特征在于，

-所述控制装置附加地动态地确定用于各自主动装置（16）的各自其他额定操控状态（S2*），并且相应地操控所述各自主动装置（16），使得所述各自主动装置（16）根据通过所述控制装置（13）对所述各自主动装置（16）的操控经由各自其他供给管线（17）将其他介质（18）的各自附加流（F2）输送给所述各自缓冲区域（12），

-所述冷却剂（7）的从所述各自缓冲区域（12）出发并且借助于所述各自施加装置（6）施加到所述热轧件（1）上的各自冷却流（F）既取决于流过所述各自调节阀（10）的各自基本流（F1）又取决于流经所述各自主动装置（16）的各自附加流（F2），以及

-所述控制装置将所述各自附加流（F2）设定为正的或负的值，使得使所述各自冷却流（F）在任何时间尽可能地接近借助于所述各自施加装置（6）要施加到所述热轧件（1）上的各自额定流（F*）。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，

所述其他介质（18）从各自存储装置（19）中提取，所述各自存储装置（19）中的其他介质（18）处于各自压力（p'）下，并且所述控制装置经由与所述各自存储装置（19）连接的各自控制管线（20）设定在所述各自存储装置（19）中的各自压力（p'）。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述各自额定流（F*）或在所述各自缓冲区域（12）中占主导地位的压力（p）来修正所述各自存储装置（19）中的压力（p'）。

11.根据权利要求8、9或10所述的控制装置，其特征在于，

所述控制装置被构造为软件可编程装置，所述软件可编程装置利用计算机程序（14）编程，所述计算机程序包括能由所述控制装置执行的机器代码（15），并且通过所述控制装置对所述机器代码（15）的执行引起相应地确定用于所述各自调节阀（10）的各自额定操控状态（S1*）和用于所述各自主动装置（16）的各自其他额定操控状态（S2*）以及相应地操控所述各自调节阀（10）和所述各自主动装置（16）。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括机器代码（15），所述机器代码（15）能由用于冷却段的软件可编程控制装置（13）执行，其中通过所述控制装置（13）对所述机器代码（15）的执行引起：根据权利要求8所述的控制装置（13）确定用于所述各自调节阀（10）的各自额定操控状态（S1*）和用于所述各自主动装置（16）的各自其他额定操控状态（S2*）并且相应地操控所述各自调节阀（10）和所述各自主动装置（16）。

13.一种冷却段，

-其中所述冷却段布置在轧机机列内或布置在所述轧机机列上游或下游，

-其中借助于所述冷却段对由金属制成的热轧件（1）进行冷却，

-其中所述冷却段具有多个施加装置（6），所述多个施加装置（6）中各自施加装置经由各自供给管线（8）与用于液态的基于水的冷却剂（7）的源（9）连接，

-其中在所述各自供给管线（8）中布置有各自调节阀（10），

-其中所述各自施加装置（6）具有各自缓冲区域（12），所述各自缓冲区域与所述各自供给管线（8）连接，使得所述各自供给管线（8）将所述冷却剂（7）的各自基本流（F1）输送给所述各自施加装置（6）的各自缓冲区域（12）并且从所述各自缓冲区域（12）出发借助于所述各自施加装置（6）将所述冷却剂（7）的各自冷却流（F）施加到所述热轧件（1）上，

-其中所述冷却段具有控制装置（13），所述控制装置控制所述各自调节阀（10），其特征在于，

-各自主动装置（16）分配给所述各自缓冲区域（12），借助于所述各自主动装置能够将其他介质（18）的附加流（F2）经由其他供给管线（17）输送给所述缓冲区域（12），使得所述各自冷却流（F）既取决于流过所述各自调节阀（10）的基本流（F1），又取决于流经所述各自主动装置（16）的附加流（F2），以及

-所述冷却段具有根据权利要求8至11中任一项所述的控制装置（13），所述控制装置不仅控制所述各自调节阀，而且附加地控制所述各自主动装置（16）。

14.根据权利要求13所述的冷却段，其特征在于，

所述各自主动装置（16）是主动地运送所述其他介质的装置。

15.根据权利要求14所述的冷却段，其特征在于，

所述其他介质（18）是空气或水。

16.根据权利要求13、14或15所述的冷却段，其特征在于，

所述其他介质（18）从各自存储装置（19）中被提取。

17.根据权利要求16所述的冷却段，其特征在于，

所述各自存储装置（19）中的其他介质（18）处于各自压力（p'）下。

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