DE102018206660A1 - Method for operating a cooling section and installation for producing rolled products - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlstrecke (3) einer Anlage (1) zum Herstellen von Walzprodukten, wobei die Kühlstrecke (3) unter Verwendung eines physikalischen Kühlmodells betrieben wird, das unter Verwendung von wenigstens einem Adaptionswert, der einem bestimmten Verfahrensparameter zugeordnet ist, an die jeweilige Kühlaufgabe anpassbar ist. Um einen Betrieb der Kühlstrecke (3) zu verbessern, wird der Adaptionswert unter Verwendung eines Kriging-Verfahrens aus wenigstens einem vorgegebenen Adaptionswert ermittelt. The invention relates to a method for operating a cooling section (3) of a plant (1) for producing rolled products, wherein the cooling section (3) is operated using a physical cooling model, which is assigned using at least one adaptation value associated with a particular process parameter , is adaptable to the respective cooling task. In order to improve operation of the cooling section (3), the adaptation value is determined using a kriging method from at least one predetermined adaptation value.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlstrecke einer Anlage zum Herstellen von Walzprodukten, wobei die Kühlstrecke unter Verwendung eines physikalischen Kühlmodells betrieben wird, das unter Verwendung von wenigstens einem Adaptionswert, der einem bestimmten Verfahrensparameter zugeordnet ist, an die jeweilige Kühlaufgabe anpassbar ist.The invention relates to a method for operating a cooling section of a plant for producing rolled products, wherein the cooling section is operated using a physical cooling model, which is adaptable to the respective cooling task using at least one adaptation value associated with a particular process parameter.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zum Herstellen von Walzprodukten, aufweisend wenigstens eine Walzstraße, insbesondere eine Warmbandstraße oder eine Grobblechstraße, wenigstens eine der Walzstraße nachgeschaltete Kühlstrecke und wenigstens eine die Kühlstrecke ansteuernde Ansteuerelektronik, wobei Ansteuerelektronik eingerichtet ist, die Kühlstrecke unter Verwendung eines physikalischen Kühlmodells zu betreiben, das unter Verwendung von wenigstens einem Adaptionswert, der einem bestimmten Verfahrensparameter zugeordnet ist, an die jeweilige Kühlaufgabe anpassbar ist.Furthermore, the invention relates to a system for producing rolled products, comprising at least one rolling train, in particular a hot strip mill or a plate mill, at least one downstream of the rolling mill cooling section and at least one cooling circuit driving control electronics, drive electronics is set up, the cooling section using a physical cooling model to operate, which is adaptable to the respective cooling task using at least one adaptation value associated with a particular process parameter.
Eine Anlage zum Herstellen von Walzprodukten kann beispielsweise zum kontinuierlichen Herstellen von Metallbändern eingerichtet sein. Eine solche Anlage kann eine Warmbandwalzstraße aufweisen, der eine Kühlstrecke nachgeschaltet ist. Eine solche Kühlstrecke wird üblicherweise unter Verwendung eines physikalischen Kühlmodells der Kühlstrecke und des zu kühlenden Walzguts betrieben. Um die Kühlstrecke an verschiedene Kühlaufgaben anpassen zu können, beispielsweise um die mit der Kühlstrecke erzeugbare Kühlleistung an verschiedene Walzgutdicken anzupassen, werden herkömmlich Adaptionsalgorithmen eingesetzt, auf Basis deren Ergebnis die Kühlstrecke angesteuert wird. Ein solche Adaptionsalgorithmus sucht dabei in bestimmten Parameterklassen nach einem Adaptionswert, mit dem die gegebene Betriebsart der Kühlstrecke an die nächste Kühlaufgabe angepasst werden kann. Ein solcher Adaptionswert wird vorab empirisch ermittelt und gespeichert. Alternativ sind entsprechende physikalische Modelle teilweise durch Interpolationsvarianten ersetzt worden.A plant for producing rolled products can be designed, for example, for the continuous production of metal strips. Such a plant may have a hot strip rolling mill, which is connected downstream of a cooling section. Such a cooling section is usually operated using a physical cooling model of the cooling section and the rolling stock to be cooled. In order to be able to adapt the cooling section to different cooling tasks, for example in order to adapt the cooling power that can be generated with the cooling section to different rolling stock thicknesses, conventionally adaptation algorithms are used, based on the result of which the cooling section is controlled. Such an adaptation algorithm searches in certain parameter classes for an adaptation value with which the given operating mode of the cooling section can be adapted to the next cooling task. Such an adaptation value is determined empirically in advance and stored. Alternatively, corresponding physical models have been partially replaced by interpolation variants.
Bei einem Metallband oder Blech, das außerhalb der bisher verwendeten Prozesswerte bzw. Prozessparameter mit einer bestehenden Anlage hergestellt werden soll, kann kein sinnvoller Adaptionswert zur Anpassung der Kühlstrecke bestimmt werden. Bei reinen Interpolationsmodellen fehlen insbesondere physikalische Grundlagen, um Extrapolationen zu erlauben.In the case of a metal strip or sheet which is to be produced outside the previously used process values or process parameters with an existing plant, no meaningful adaptation value can be determined for adaptation of the cooling section. In the case of pure interpolation models, physical fundamentals are particularly lacking in order to allow extrapolations.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betrieb einer Kühlstrecke einer Anlage zum Herstellen von Walzprodukten zu verbessern.An object of the invention is to improve an operation of a cooling section of a plant for producing rolled products.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung, den abhängigen Patentansprüchen und der Figur wiedergegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander einen weiterbildenden, insbesondere auch bevorzugten oder vorteilhaften, Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are given in the following description, the dependent claims and the figure, these embodiments each taken alone or in various combinations of at least two of these embodiments can represent each other a further developing, especially preferred or advantageous, aspect of the invention.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kühlstrecke einer Anlage zum Herstellen von Walzprodukten wird die Kühlstrecke unter Verwendung eines physikalischen Kühlmodells betrieben, das unter Verwendung von wenigstens einem Adaptionswert, der einem bestimmten Verfahrensparameter zugeordnet ist, an die jeweilige Kühlaufgabe anpassbar ist. Zudem wird der Adaptionswert unter Verwendung eines Kriging-Verfahrens aus wenigstens einem vorgegebenen Adaptionswert ermittelt.According to a method according to the invention for operating a cooling section of a plant for producing rolled products, the cooling section is operated using a physical cooling model that can be adapted to the respective cooling task by using at least one adaptation value associated with a particular process parameter. In addition, the adaptation value is determined using a Kriging method from at least one predetermined adaptation value.
Die Ermittlung des Adaptionswerts unter Verwendung des Kriging-Verfahrens aus dem wenigstens einen vorgegebenen Adaptionswert erlaubt eine Extrapolation von bekannten Adaptionswerten auf unbekannte Prozessbereiche. Dies bedeutet beispielsweise, dass aus den bekannten Adaptionswerten für Metallprodukte in einem Dickenbereich von 2 mm bis 3 mm Adaptionswerte für Metallprodukte in einem Dickenbereich von 3 mm bis 4 mm berechnet werden können, ohne dass die letztgenannten Metallprodukte mit der jeweiligen Anlage produziert worden sind. Dies bezieht sich auf alle relevanten Prozessgrößen, insbesondere die Dicke, die Kühlrate, die Temperaturen, die chemische Analyse und die Abkühlraten. Folglich können Metallprodukte mit einer bestehenden Anlage mit bisher noch nicht bekannten Prozessparametern optimal hergestellt werden, da die Kühlstrecke genauer an die jeweiligen Prozessparameter angepasst werden kann, was eine genauere Einstellung von gewünschten Zieltemperaturen und/oder anderen Zieleigenschaften des hergestellten Metallprodukts möglich macht. Die Verwendung des Kriging-Verfahrens bzw. Kriging-Algorithmus zum Ermitteln des Adaptionswerts zur Anpassung der Kühlstrecke an die jeweilige Kühlaufgabe in Kombination mit dem physikalischen Kühlmodell macht es möglich, Adaptionswerte auch für Bereiche zu berechnen, für die noch keine Erfahrungswerte vorliegen, was letztendlich eine bessere Setzung der Kühlstrecke erlaubt.The determination of the adaptation value using the kriging method from the at least one predetermined adaptation value allows extrapolation of known adaptation values to unknown process areas. This means, for example, that from the known adaptation values for metal products in a thickness range of 2 mm to 3 mm, adaptation values for metal products in a thickness range of 3 mm to 4 mm can be calculated without the latter metal products having been produced with the respective system. This refers to all relevant process variables, in particular the thickness, the cooling rate, the temperatures, the chemical analysis and the cooling rates. Consequently, metal products can be produced optimally with an existing plant with previously unknown process parameters, since the cooling section can be adapted more precisely to the respective process parameters, which makes a more precise adjustment of desired target temperatures and / or other target properties of the metal product produced possible. The use of the Kriging method or Kriging algorithm for determining the adaptation value for adapting the cooling section to the respective cooling task in combination with the physical cooling model makes it possible to calculate adaptation values for areas for which no empirical values are available, which ultimately leads to a better settlement of the cooling section allowed.
Ein Kriging-Verfahren ist ursprünglich ein geostatisches Verfahren, das es ermöglicht, auf Basis verteilt angeordneter Messpunkte fehlende Werte und deren Genauigkeit zu schätzen. Hierbei wird ein unbekannter Punkt mittels der grundlegenden Formel
Die Adaptionswerte der Kühlstrecke können in verschiedene Klassifikationen eingeteilt werden, wie beispielsweise in die Klassifikationen „Banddicke“, „Band-Referenztemperatur“ und „gewählte Kühlstrategie“. Werden die verschiedenen Klassifikationen als Ortsvariablen eines Adaptionswerts interpretiert, werden in dem Kriging-Verfahren Oberflächen in den gewählten Dimensionen interpoliert und mit Schätzverfahren versehen.The adaptation values of the cooling section can be divided into various classifications, such as the classifications "strip thickness", "strip reference temperature" and "selected cooling strategy". If the different classifications are interpreted as spatial variables of an adaptation value, surfaces are interpolated in the selected dimensions and provided with estimation methods in the Kriging method.
Mit Hilfe des Kriging-Verfahrens ist es möglich, auch Einflüsse zu berücksichtigen, die in physikalischen Kühlmodellen nicht berücksichtigt sind und auch nicht in Adaptionswertklassen abgebildet sind. Dies betrifft externe Einflüsse des Walzguts, wie beispielsweise Unplanheiten (Randwellen, Mittenwellen, Quater Buckles und dergleichen); aber auch verschiedene Vorprozesse könnten vom Kriging-Verfahren verarbeitet werden. With the help of the Kriging method, it is also possible to take into account influences that are not taken into account in physical cooling models and are also not depicted in adaptation value classes. This relates to external influences of the rolling stock, such as unevenness (edge waves, center waves, quater buckles and the like); but also various preliminary processes could be processed by the Kriging process.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein verbesserter Adaptionsalgorithmus für die Kühlstrecke bereitgestellt werden, um die Vorhersagegenauigkeit der Temperaturberechnung verbessern zu können. Dies erlaubt eine genauere Setzung der Kühlstrecke und somit eine bessere Ausbringung von Walzprodukten mit den gewünschten Materialeigenschaften.With the method according to the invention, an improved adaptation algorithm for the cooling section can be provided in order to be able to improve the prediction accuracy of the temperature calculation. This allows a more accurate setting of the cooling section and thus a better application of rolled products with the desired material properties.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als vorgegebener Adaptionswert ein Adaptionswert zu einem vorgegebenen Temperaturwert an einer bestimmten Position eines zu kühlenden Walzprodukts, zu einem vorgegebenen Temperaturwert des gekühlten Walzprodukts an einer der Kühlstrecke nachgeschalteten Haspeleinrichtung, zu einem vorgegebenen Dickewert des zu kühlenden Walzprodukts, zu einer vorgegebenen chemischen Analyse des zu kühlenden Walzprodukts oder zu einer vorgegebenen Kühlstrategie des Kühlmodells verwendet.According to an advantageous embodiment, as a predetermined adaptation value, an adaptation value to a predetermined temperature value at a specific position of a product to be cooled, to a predetermined temperature value of the cooled product at a reel downstream of the cooling section, to a predetermined thickness value of the product to be cooled, to a predetermined chemical Analysis of the cooled product to be cooled or used for a given cooling strategy of the cooling model.
Eine erfindungsgemäße Anlage zum Herstellen von Walzprodukten umfasst wenigstens eine Walzstraße, insbesondere eine Warmbandstraße oder eine Grobblechstraße, wenigstens eine der Walzstraße nachgeschaltete Kühlstrecke und wenigstens eine die Kühlstrecke ansteuernde Ansteuerelektronik, wobei Ansteuerelektronik eingerichtet ist, die Kühlstrecke unter Verwendung eines physikalischen Kühlmodells zu betreiben, das unter Verwendung von wenigstens einem Adaptionswert, der einem bestimmten Verfahrensparameter zugeordnet ist, an die jeweilige Kühlaufgabe anpassbar ist. Die Ansteuerelektronik ist zudem eingerichtet, den Adaptionswert unter Verwendung eines Kriging-Verfahrens aus wenigstens einem vorgegebenen Adaptionswert zu ermitteln.A plant according to the invention for producing rolled products comprises at least one rolling train, in particular a hot strip mill or a heavy plate train, at least one cooling line downstream of the rolling train and at least one control electronics activating the cooling section, wherein drive electronics are set up to operate the cooling section using a physical cooling model Use of at least one adaptation value, which is assigned to a specific process parameter, to which the respective cooling task can be adapted. The control electronics is also set up to determine the adaptation value using a Kriging method from at least one predetermined adaptation value.
Mit der Anlage sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das Verfahren gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander mittels der Anlage durchgeführt werden.With the system, the advantages mentioned above with respect to the method are connected accordingly. In particular, the method according to one of the above-mentioned embodiments or a combination of at least two of these embodiments can be carried out with one another by means of the system.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ansteuerelektronik eingerichtet, als vorgegebenen Adaptionswert einen Adaptionswert zu einem vorgegebenen Temperaturwert an einer bestimmten Position eines zu kühlenden Walzprodukts, zu einem vorgegebenen Temperaturwert des gekühlten Walzprodukts an einer der Kühlstrecke nachgeschalteten Haspeleinrichtung, zu einem vorgegebenen Dickewert des zu kühlenden Walzprodukts, zu einer vorgegebenen chemischen Analyse des zu kühlenden Walzprodukts oder zu einer vorgegebenen Kühlstrategie des Kühlmodells zu verwenden. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.According to an advantageous embodiment, the drive electronics is set up, as a predetermined adaptation value, an adaptation value to a predetermined temperature value at a specific position of a product to be cooled, to a predetermined temperature value of the cooled product at a reel downstream of the cooling section, to a predetermined thickness value of the product to be cooled, to use for a given chemical analysis of the cooled product to be cooled or to a given cooling strategy of the cooling model. With this embodiment, the advantages mentioned above with respect to the corresponding embodiment of the method are connected accordingly.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Figur anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in Kombination von wenigstens zwei dieser Merkmale miteinander einen vorteilhaften oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
-
1 : eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anlage. -
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eineerfindungsgemäße Anlage 1 zum Herstellen von Walzprodukten.
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1 : a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention. -
1 shows a schematic representation of an embodiment of a system according to theinvention 1 for producing rolled products.
Die Anlage
Zudem weist die Anlage
Zudem ist die Ansteuerelektronik
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Anlageinvestment
- 22
- Walzstraßerolling train
- 33
- Kühlstreckecooling section
- 44
- Ansteuerelektronikcontrol electronics
- 55
- Haspeleinrichtungcoiler
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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