EP2873469A1 - Operating method for a cooling section - Google Patents
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- EP2873469A1 EP2873469A1 EP20130193234 EP13193234A EP2873469A1 EP 2873469 A1 EP2873469 A1 EP 2873469A1 EP 20130193234 EP20130193234 EP 20130193234 EP 13193234 A EP13193234 A EP 13193234A EP 2873469 A1 EP2873469 A1 EP 2873469A1
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
- B21B37/76—Cooling control on the run-out table
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- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
- B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
- C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
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Definitions
- the present invention further relates to a computer program comprising machine code which can be executed by a control device for a cooling line, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device to operate the cooling section according to such an operating method.
- the present invention further relates to a control device for a cooling section, wherein the control device is programmed with such a computer program.
- the flat rolling stock In the production of flat rolled metal usually takes place after rolling in a finishing mill usually cooling in a cooling section. In the cooling section, the flat rolling stock is cooled in a predetermined manner.
- the cooling influences in particular the material properties of the flat rolling stock. To achieve particularly favorable material properties, it is in many cases not sufficient to set only one temperature at the outlet of the cooling section. In many cases, a precisely defined course of the temperature (or the enthalpy or another variable that is characteristic of the energy content) must be adhered to.
- the flat rolling stock may for example be a metal strip, in particular a steel strip. Alternatively, it may be a plate.
- the cooling section has a plurality of individually controllable cooling devices via which the rolling stock is exposed to a coolant (usually a liquid coolant, usually water or water with additives).
- a coolant usually a liquid coolant, usually water or water with additives.
- only the top of the rolling stock is acted upon by the cooling means with the coolant.
- the top side is acted upon by a first part of the cooling devices and the coolant is applied to the underside of the rolling stock via a second part of the cooling devices.
- the cooling devices may be continuously adjustable or provided with on-off valves.
- a method for cooling a heavy plate wherein by means of cooling, a predetermined target state of the heavy plate is set at the exit of the cooling section or behind it.
- a targeted division of the applied coolant quantity is made in a subset applied from above and from below onto the heavy plate.
- Certain steels have particularly strict requirements for the temporal cooling process. They must be partially cooled to relatively low temperatures. At temperatures below about 350 ° C, however, the vapor film, which normally separates the coolant from the surface of the rolling stock, collapses. As a result, the heat transfer from the rolling stock to the coolant is highly nonlinear. The process is difficult to model causes a significantly uneven cooling in particular between the top and bottom of the rolling stock and sometimes even leads to plastic deformation of the cooled rolling stock. This negatively affects the quality of the rolling stock.
- the object of the present invention is to provide possibilities by means of which an improved operation of the cooling section is possible.
- the division of the cooling devices into shared and non-released cooling devices can be done as needed. For example, cooling devices can not be released because they are defective and / or because they are too close to the initial location. In principle, however, an arbitrary blocking (i.e., non-release) of cooling devices is possible and conceivable.
- the share of shared cooling devices can be up to 100% of the cooling devices in extreme cases, so that all cooling devices are released.
- cooling capacities applied by these cooling devices are indeed taken into account within the framework of the development of the state of the rolling stock point.
- the cooling performance of these cooling devices are not in the frame the procedure according to the invention, but otherwise determined.
- the cooling capacities of these cooling devices are taken for granted.
- the actual size and the target size may be temperatures in particular.
- the state of the rolling stock point comprises at least one energy quantity.
- the energy quantity may be, for example, the enthalpy or the temperature.
- the energy size can be a scalar. In general, however, it will be a distribution at least in the thickness direction of the rolling stock.
- the selected Walzguttician in addition to the energy quantity further, the state of the respective section of the rolling stock descriptive variables can be assigned. In this case, the other sizes are taken into account in carrying out the steps following the picking of the rolling stock point. Examples of such variables may in particular be the phase components of the respective section of the rolling stock.
- the cooling capacities may be characteristic, for example, for an absolute or relative coolant quantity or for a relative valve opening position of the respective cooling device.
- the model may comprise a heat equation with or without a coupled phase transformation equation.
- the power stroke of the path tracking is usually 100 ms to 500 ms. In particular, it can be at about 250 ms to 300 ms.
- the picking out (including the steps following the picking out) for each Walzgut Vietnamese.
- the number of rolling stock points, for which then the actual cooling powers are determined equal to 1, namely the corresponding Walzgut Vietnamese itself.
- the determination of the actual cooling performance is further reduced to the Direct assumption of the final cooling performance as actual cooling performance.
- the actual cooling performance is reduced to the direct assumption of the final cooling performance as actual cooling performance in this case as well.
- the other rolling stock points ie for those rolling stock points that lie between two directly successive picked out virtual rolling stock points
- different approaches are possible.
- the picking out of the later selected virtual rolling stock point and the execution of the calculations relating to this virtual rolling point point are completed before the sections of the rolling stock corresponding to the unmolded rolling point points reach the effective range of the next released cooling device starting from the starting point.
- the cooling devices usually acts on the upper side of the rolling stock.
- the cooling curves for the cooling devices acting on the upper side of the rolling stock preferably coincide with one another.
- another part of the cooling devices acts on the underside of the rolling stock.
- the cooling curves for the cooling devices acting on the underside of the rolling stock preferably coincide with one another.
- each part of the cooling means acts on the top and the bottom of the rolling stock and the respective cooling curves for the top coincide with each other and the respective cooling curves for the bottom match with each other
- the cooling curves for on the cooling devices acting on the upper side of the rolling stock on the one hand and the cooling curves for the cooling devices acting on the underside of the rolling stock coincide with one another, that is to say a total of only one cooling curve uniform for all cooling devices is used.
- the cooling devices acting on the upper side of the rolling stock on the one hand and for the cooling devices acting on the underside of the rolling stock on the other hand to each have their own cooling curve, which, however, are different from one another.
- the overall cooling function can be scaled and / or offset with a factor.
- the offset may be vectorial, i. have a shift in the abscissa and / or a shift in the ordinate.
- the starting location can be determined as needed. In particular, it can be located in front of the cooling section or in the cooling section. It is also possible that a temperature measuring point is arranged at the start, by means of which a temperature of corresponding section of the rolling stock is detected. In this case, the state of the rolling stock point at the initial location is preferably determined on the basis of the detected temperature.
- An arrangement of a temperature measuring station at the starting location is possible in particular when the starting point is in front of the cooling section.
- the temperature measuring station can be, for example, the so-called finishing street measuring station, at which the final rolling temperature of the rolling stock is detected.
- the destination can also be determined as needed. It can be located in particular in the cooling section or behind the cooling section. However, it must be seen in the transport direction of the rolling stock - of course - lie behind the initial location.
- the cooling devices often have considerable delay times.
- the delay times can be in the range of several seconds.
- the delay times of the cooling devices are preferably taken into account. This leads advantageously to the result that during the transport of the sections of the rolling stock through the cooling section, the cooling means time correct according to the corresponding Walzgut Vietnamese cooling performance.
- the cooling devices should preferably be actuated in good time beforehand. However, the control can only take place when the corresponding cooling capacity for the respective cooling device is determined.
- the steps following the selection of the respective rolling stock point are completed at a time of completion.
- the corresponding section of the real rolling stock reaches, starting from the initial location, the effective range of the next released cooling device at a cooling start time.
- the model can gradually be approximated better and better to the real behavior of the cooling.
- the operating method according to the invention based on the extension of the cooling section, is used once within the cooling section.
- the operating method based on the extent of the cooling section, is applied several times in respective areas of the cooling section.
- Such an approach may be particularly advantageous if a so-called dual-phase steel to be cooled.
- the initial location of the local rear area is in this case, seen in the transport direction of the rolling stock behind the destination of the local front area.
- the processing of the machine code by the control device causes the control device to carry out an operating method according to the invention, as explained above.
- control device for a cooling section with the features of claim 19.
- control device is programmed with a computer program according to the invention.
- the object is further achieved by a cooling section for cooling a flat rolling stock with the features of claim 20.
- the cooling section has a control device according to the invention which operates the cooling section according to an operating method according to the invention.
- the flat rolling stock 1 is made of metal. It may be as shown in FIG. 1 for example, be a metal strip, in particular a steel strip. Alternatively, you can the flat rolled stock 1 is a heavy plate (usually made of steel).
- the cooling section 2 is usually downstream of a finishing train, in which the rolling stock 1 was hot rolled.
- the finishing train usually has several rolling stands. In FIG. 1 For the sake of clarity, only the last rolling stand 3 of the finishing train is shown. Similarly, it is possible that the finishing train has only a single rolling mill, for example, designed as Steckel rolling mill or as a reversing mill.
- a temperature measuring station 4 is often arranged, at which a temperature T of the rolling stock 1 is detected.
- the temperature measuring station 4 is referred to below as the distinction of another, later introduced temperature measuring station as an input-side temperature measuring station 4.
- the cooling section 2 has a plurality of transport rollers 5.
- the rolling stock 1 is transported through the cooling section 2.
- At least some of the transport rollers 5 are driven.
- the transport rollers 5 in their entirety form a transport device, from which the rolling stock 1 is transported through the cooling section 2 in a transport direction with a transport speed v.
- the cooling section 2 also has a plurality of cooling devices 6, 7.
- the rolling stock 1 (or more precisely, the section of the strip located in the effective area 8, 9 of the respective cooling device 6, 7 at this time Rolled material 1) is acted upon by a respective amount of coolant of a liquid, mostly water-based coolant 10.
- the cooling section 2 also has a control device 11. Under control and control by the controller 11, the cooling section 2 is operated.
- the control device 11 is usually programmed with a computer program 12.
- the computer program 12 can be supplied to the control device 11, for example via a data carrier 13, on which the computer program 12 is stored in machine-readable form (preferably in an exclusively machine-readable form, in particular in electronic form).
- the data carrier 13 can be configured as desired.
- FIG. 1 in which the data carrier 13 is shown as a USB memory stick, is purely exemplary.
- the computer program 12 comprises machine code 14, which can be processed by the control device 11.
- the execution of the machine code 14 by the control device 11 causes the control device 11 to operate the cooling section 2 according to an operating method which will be explained in more detail below.
- the (real) rolling stock 1 within the control device 11 is subdivided into a plurality of sections 15 in terms of data technology.
- the sections 15 of the rolling stock 1 is assigned a Walzgutddling P each.
- the rolling stock points P are - in contrast to the sections 15 of the real rolling stock 1 - only virtually present in the control device 11. They represent in their entirety a data-technical image of the real rolling stock 1.
- the rolling stock points P are in FIG. 2 supplemented by a number. This indexing is used to distinguish the rolling stock points P in the context of the explanation of the invention, if necessary from each other. Unless it matters below which rolling stock point P is meant, the reference character P is used without the addition of a number.
- sections 15 of the real rolling stock 1 and virtual rolling stock points P is consistently maintained in the following description. If the sections 15 is mentioned, the sections 15 of the real rolling stock 1 are always and without exception meant. If the Walzgutretericken P is mentioned, is always and without exception, the data-technical image of the sections 15 meant.
- the division into released and non-released cooling devices 6, 7 is disjunctive in each case and in the FIGS Usually also complementary. Each cooling device 6, 7 is thus either enabled or disabled.
- cooling devices 6, 7 are released cooling devices. Alternatively, some of the cooling devices 6, 7 may be locked. The blocking of cooling devices 6, 7 can be done as needed. For example, cooling devices 6, 7 may be disabled because they are defective and / or because they are too close to an initial location xA. In principle, however, an arbitrary blocking of cooling devices 6, 7 is possible and conceivable.
- Step S2 the control device 11 determines final cooling powers mi at least for some of the rolling stock points P (selected rolling stock points P).
- Step S1 will be described below in connection with FIGS FIG. 4 and 6 be explained in more detail.
- the index i stands for the cooling capacities mi for the number of the respective released cooling device 6, 7 in the order in which the respective released cooling device 6, 7 is achieved by the respective section 15 of the rolling stock 1.
- step S3 the control device 11 determines actual cooling capacities mi for a number of rolling stock points P. For the determination of the actual cooling powers mi, the control device 11 uses the final cooling powers mi determined for the selected rolling stock points P. The actual cooling performance mi assigns the control device 11 to the corresponding rolling stock points P assigned to the respective released cooling device 6, 7. Possible embodiments of step S3 will be described below in connection with FIGS FIGS. 7 and 8 be explained in more detail.
- the rolling stock 1 is transported through the cooling section 2. Due to the transport of the rolling stock 1 as a whole through the cooling section 2, the sections 15 of the rolling stock 1 successively pass through the effective areas 8, 9 of the cooling devices 6, 7. It is possible that as shown in FIG. 3 the transport device 5 is controlled by the control device 11 in a step S4. Alternatively, it is possible that the transport device 5 is controlled by another, not shown in the FIG controller.
- the control device 11 performs in a step S5 a tracking of the sections 15 of the rolling stock 1 by.
- the control device 11 is therefore known at any time, which portion 15 of the rolling stock 1 is in the active area 8, 9 which cooling device 6, 7 is located.
- the control device 11 controls according to FIG. 3 in a step S6, the cooling means 6, 7.
- the control is such that by means of the released cooling means 6, 7 of the active area 8, 9 of the respective released cooling device 6, 7 located portion 15 of the rolling stock 1 is acted upon by the respective actual cooling power mi which has been determined for the respective section 15 for the respective released cooling device 6, 7.
- the control device 11 further implements a so-called observer in a step S7.
- the control device 11 continuously calculates a state E in real time, at least for these sections 15.
- the state E comprises at least one energy quantity.
- the energy quantity may be, for example, the enthalpy or the temperature.
- the energy size can be a scalar. As a rule, however, it will be a distribution of the energy quantity at least in the thickness direction z of the rolling stock 1.
- the state E may also include further, the Walzgutticianen P associated variables.
- the control device 11 takes into account (of course) the activation of the cooling devices 6, 7 during the determination.
- the calculation takes place using a model 16 (see FIG FIG. 1 ).
- the model 16 is based on mathematical-physical equations.
- the control device 11 generally dissolves at least one heat conduction equation.
- a phase transformation equation can be solved.
- the heat conduction equation may in particular be the Fourier heat equation, see for example the DE 101 29 565 A1 .
- the phase transformation equation can be used in particular as a so-called Stefan problem.
- Steps S5 and S7 will continue to be discussed later FIG. 12 be explained in more detail.
- the steps S2 to S7 are in FIG. 3 shown sequentially one after the other. With regard to the steps S4 to S6 (or S7) this is also the case in fact. These steps (ie steps S4 to S6 or S7) are executed cyclically with a working cycle ⁇ t '.
- the working clock ⁇ t ' is usually between 100 ms and 500 ms, for example at 250 ms to 300 ms.
- the step S2 can also be carried out cyclically with the working cycle ⁇ t '.
- a processing under detachment from the working cycle ⁇ t 'parallel to the steps S4 to S6 (or S7) is possible. This will become apparent from the following explanations.
- step S3 is coupled to the step S2. If the step S2 is executed cyclically with the working cycle ⁇ t ', this is also the case in step S3. If the step S2 is executed in parallel to the steps S4 to S6 (or S7), this is also the case in step S3. Again, this will be apparent from the following explanations.
- FIG. 4 is from the controller 11 in a step S11 one of the Walzguta P - for example, the in FIG. 2 P1 marked Walzguttician - singled out.
- the following explanations to FIG. 4 refer exclusively to this one Walzgut Vietnamese P, so the picked Walzgut Vietnamese P, unless expressly stated otherwise.
- a state E is determined by the control device 11, which has the section 15 of the rolling stock 1 corresponding to the selected rolled material point P at an initial location xA of the cooling section 2.
- the determined state E is assigned to the selected rolling stock point P in step S12.
- the initial location xA can be as shown in FIG. 1 lie in front of the cooling section 2.
- the initial location xA may be at the location of the input-side temperature measuring station 4, so that the input-side temperature measuring station 4 is arranged at the initial location xA.
- the temperature measuring station 4 By means of the temperature measuring station 4, as in connection with FIG. 1 already mentioned, for the respective temperature measuring station 4 continuous section 15 whose current temperature T detected.
- the state E is determined in step S12, preferably based on the temperature T detected for the relevant section 15.
- the controller 11 is further provided with a travel diagram 17 (see FIG FIG. 1 ) known.
- the travel diagram 17 indicates what speed vE is expected for the selected rolling stock point P at which simulation time t (calculated from the starting location xA). It is possible that the travel diagram 17 is based on assumptions and expectations, so that a speed vE expected on the basis of the travel diagram 17 generally coincides, but not necessarily, with the later actual transport speed v of the corresponding real section 15 of the rolling stock 1 must apply. Alternatively, it is possible for the travel diagram 17 to be based on a prediction of the transport speed v, which is also maintained with certainty or at least almost certainly later. Procedures for reliable prediction of transport speed v are known to those skilled in the art. It will be especially on the WO 2011/138 067 A2 directed.
- a total coolant quantity is determined by the control device 11 on the basis of a given overall cooling function F1.
- the total cooling function F1 describes a cooling required to cool the corresponding section 15 in such a way, an actual size I of the relevant section 15 at a destination xZ (see FIG FIG. 1 ) has a target size EZ.
- the actual size I can be, for example, the temperature of the relevant section 15. However, it is in any case a quantity that can be determined on the basis of the state Z of the relevant section 15.
- the total cooling function F1 is a trivial function, ie independent of the state E of the selected one Walzgutins P at the starting point xA.
- the total amount of coolant may be equal to the total amount of coolant that was determined in the previous execution of step S20 (see there).
- the total cooling function F1 depends on the state E of the selected rolling stock point P at the initial location xA.
- the total quantity of coolant with which the corresponding section 15 of the rolling stock 1 is to be acted upon in total by means of the cooling devices 6, 7 is established by inserting the state E determined in step S 12 (or a variable determined by state E, for example a surface temperature of the rolling stock 1 or an average temperature of the rolling stock 1) determined in the total cooling function F1.
- the determined total amount of coolant is - regardless of the nature of their determination - the selected Walzgut Vietnamese P assigned in step S14 as residual refrigerant amount M.
- the overall cooling function F1 of the control device 11 is fixed, for example in the context of the computer program 12.
- the total cooling function F1 of the controller 11 is known in other ways, for example by default or parameterization by a (in the FIG not shown) operator.
- step S15 the control device 11 mathematically simulates the transport of the rolling stock point P through the cooling section 2. For this purpose, in step S15 the control device 11 sets the current location x of the selected rolling stock point P equal to the initial location xA, the simulation time t to the value 0
- step S16 the controller 11 continues to write the current location x of the picked rolling point P using the travel diagram 17 and a temporal increment ⁇ t. The simulation time t also continues using the time increment ⁇ t.
- the temporal step size ⁇ t can be determined as needed. For example, it can be in the range of a few milliseconds. Under certain circumstances, the time increment ⁇ t be variable.
- the temporal step size ⁇ t in regions of the cooling section 2 in which the rolling stock point P is not in the active region 8, 9 of one of the cooling devices 6, 7 can be selected to be greater than in regions of the cooling section 2 in which the rolling point point P is in the effective range 8, 9 one of the cooling devices 6, 7 is located.
- step S17 the controller 11 calculates by means of the model 16 the time evolution of the state E of the considered rolling stock point P with. If the considered rolling stock point P is within the scope of the respective execution of step S17 in the active area 8, 9 of the released cooling devices 6, 7, the control device 11 further determines a final coolant quantity mi for the corresponding cooling device 6 within the framework of the respective execution of step S17 , 7.
- a possible embodiment of the step S17 will be later in connection with FIG. 6 be explained in more detail.
- step S18 the control device 11 checks whether the target location xZ has been reached in the course of the simulation. As long as this is not the case, the controller 11 returns to step S16. Otherwise, the controller 11 proceeds to a step S19.
- step S19 the controller 11 determines the actual size I. The determination is carried out using the now determined based on the repeated processing of step S17 state E of the picked Walzgutins P. Furthermore, the controller 11 compares the determined actual size I with the predetermined target size EZ in step S19 , In particular, the control device 11 usually determines the deviation .DELTA.E between the now determined actual size I and the target size EZ. In a step S20, the control device 11 adjusts the overall cooling function F1 on the basis of the comparison-as a rule based on the deviation ⁇ E.
- step S11 With regard to the rolling stock point P selected in step S11, the procedure of FIG. 4 completed. The procedure of FIG. 4 will however - see the loop in FIG. 3 - Repeatedly, in each case another Walzgut Vietnamese P is picked out. As part of the next execution of the procedure of FIG. 4 In the execution of step S14, the total cooling function F1 adapted in the previous execution of step S20 is assumed.
- FIG. 6 checks the controller 11 in a step S21, whether the current location x, to which the transport of the picked Walzgutins P was simulated, the effective range 8, 9 one of the cooling devices 6, 7 corresponds.
- step S22 the control device 11 checks whether the current location x, up to which the transport of the selected rolling stock point P was simulated, corresponds to the effective area 8 of one of the released upper cooling devices 6.
- step S23 the controller 11 determines based on the then current state E of the picked out Walzgutins P a preliminary cooling power mi for the corresponding approved upper cooling device 6.
- the determination is carried out using a - preferably smooth - cooling curve F2, which is associated with the respective upper cooling device 6.
- the preliminary cooling power mi is always greater than 0. At least it is not less than 0. The value 0 itself is therefore still allowed.
- the preliminary cooling power mi can not assume negative values, which would correspond to heating up the rolling stock point P.
- the preliminary cooling capacity mi may be limited upward.
- the cooling curve F2 is individual for the respective upper cooling device 6. In general, however, the cooling curves F2 for the upper cooling devices 6 coincide with one another. In this case, the cooling curve F2 must be determined only once for all upper cooling devices 6.
- the cooling curve F2 describes, for example as a function of the current state E, a quantity of coolant with which the section 15 of the rolling stock 1 corresponding to the corresponding rolling stock point P is to be acted upon. Alternatively, for example, a relative flow rate (0% to 100%) or an open position (from fully closed to fully open) of a valve of the respective cooling device 6 may be described. If the cooling devices 6 have switching valves (open-close), it can be indicated, for example by means of an approximation, how many released cooling devices 6, 7 are to be skipped, starting from a respectively enabled shared cooling device 6.
- the control device 11 sets the final cooling capacity mi for the released upper cooling device 6 to the smaller of the two values provisional cooling capacity mi and residual coolant quantity M. Furthermore, it reduces the residual coolant quantity M by the final cooling capacity mi in step S24. Further, in a step S25, the controller 11 arranges the determined final one Cooling power with the selected Walzgut Vietnamese P under assignment to the corresponding approved upper cooling device 6.
- step S26 the control device 11 checks whether the current location x, up to which the transport of the selected rolling stock point P was simulated, corresponds to the effective area 8 of one of the non-released upper cooling devices 6.
- step S27 the control device 11 sets the final cooling power mi to a predetermined value for this upper cooling device 6. However, an assignment to the corresponding upper cooling device 6 does not take place.
- the value determined in the course of step S27 is utilized only in the context of a step S28.
- step S28 the controller 11 updates the state E by applying the model 16.
- control device checks in a step S29 whether the current location x, up to which the transport of the selected rolling stock point P was simulated, corresponds to the effective area 9 of one of the released lower cooling devices 7.
- step S30 the control device 11 uses the then current state E of the selected rolling stock point P to determine a preliminary cooling capacity mi for the corresponding released lower cooling device 7. If step S28 has already been carried out beforehand, the state E which has already been modified in step S30 is used as part of step S30.
- the determination is made - analogous to step S23 - using a - preferably smooth - cooling curve F3, which is associated with the respective lower cooling device 7.
- the preliminary cooling capacity mi is always greater than 0 or minimally assumes the value zero. It can not accept negative values. It is possible that the cooling curve F3 is individual for the respective lower cooling device 7. In general, however, the cooling curves F3 for the lower cooling devices 7 coincide with one another. In this case, the cooling curve F3 must be determined only once for all lower cooling devices 7.
- step S31 the control device 11 sets the final cooling capacity mi for the released lower cooling device 7 to the smaller of the two values provisional cooling capacity mi and residual coolant quantity M. Furthermore, in step S31 it reduces the residual coolant quantity M by the final cooling capacity mi. If step S24 has already been carried out, the amount of residual coolant M already reduced in step S24 is used as part of step S31. Furthermore, in a step S32, the control device 11 assigns the determined final cooling power mi to the selected rolling stock point P assigned to the corresponding released lower cooling device 7.
- step S33 the control device 11 checks whether the current location x, up to which the transport of the selected rolling stock point P has been simulated, is within the effective range 9 corresponds to one of the unreleased lower cooling devices 7.
- step S34 the control device 11 sets the final cooling capacity mi to a value predetermined for this lower cooling device 7. An assignment to the corresponding lower cooling devices 7 does not take place.
- the value set in the context of step S34 is utilized only in the context of a step S35.
- step S35 the controller 11 updates the state E by using the model 16.
- the controller 11, when using the model 16 in the step S35 takes into account the cooling capacity mi set in the step S31 or the step S34. If step S28 has already been carried out beforehand, the state E that has already been modified in step S28 is used as part of step S35.
- step S21 the state E of the selected rolling stock point P is updated in a step S36 using the model 16.
- step S36 only an interaction with the environment is modeled, which is not caused by the active cooling by the cooling means 6, 7 (air cooling and / or contact cooling via the transport rollers 5).
- the cooling curve F2 for the upper cooling means 6 and the cooling curve F3 for the lower cooling means 7 are predetermined independently.
- the two cooling curves F2, F3 can therefore in particular - see also FIG. 1 - be different from each other.
- the cooling curves F2 and F3 coincide with each other.
- the statements on the specification of the total cooling function F1 apply accordingly.
- the procedure of FIG. 4 and 6 can, as already mentioned, be carried out with the working clock ⁇ t ', with which the steps S4 to S6 (or S7) of FIG FIG. 3 be executed.
- Step S3 of FIG. 3 degenerates in this case to the trivial solution. For only the determined final cooling capacities mi 1: 1 have to be taken over as the actual cooling capacities mi for this one rolling stock point P.
- step S2 of FIG. 3 under detachment from the working cycle ⁇ t 'in parallel to the steps S4 to S6 (or S7) of FIG. 3 perform.
- a rolling stock point P is iteratively selected.
- at least one further rolling material point P which is not picked out, therefore lies, at least as a rule, between two directly successive selected rolling stock points P.
- the determined final cooling capacities mi 1: 1 can still be adopted as actual cooling powers mi for this rolling stock point P - ie the selected rolling stock point P in step S3.
- the actual cooling outputs mi are identical to the final cooling outputs mi for the selected rolling stock points mi. Since the actual cooling capacities mi are required in the course of step S6 and the final cooling powers mi are required for the selected rolling stock point P to determine the actual cooling capacities mi, it is readily apparent that the procedure of FIG. 4 and 6 must be completed before the corresponding with the selected Walzgut Vietnamese P section 15 of the real rolling stock 1, starting from the initial location xA, the next released effective range 8, 9 reached.
- step S1 If not all rolling stock points P are picked out in the course of step S1, the actual cooling outputs mi must also be determined in the course of step S2 for the other rolled material points P not picked out. In this case, different approaches are possible. Possible procedures are described below in connection with the FIGS. 7 and 8 explained. As part of the FIGS. 7 and 8 it is assumed that - see FIG. 2 - The Walzguta P1 and P5 are picked out, so that between the two immediately successive, selected Walzgut Vietnameseen P1 and P5 a total of three other, not picked Walzguta P are, namely the Walzgut the P2, P3 and P4.
- the procedure according to FIG. 7 is always executable. If, however, a sufficiently high computing power is available - this will be specified later - it is alternatively according to FIG. 8 it is possible to determine the actual cooling capacities mi for the rolling stock points P not picked out (by way of example the rolling stock points P2, P3 and P4) by interpolation of the cooling capacities mi which were determined for the two selected rolling stock points P (according to the example, the rolling stock points P1 and P5).
- FIG. 9 shows a modification of the procedure of FIG. 4 which is possible if a sufficiently high computing power is available.
- Steps S11 to S20 of FIG. 4 grouped together. The individual procedures in detail are therefore not explained in more detail, since this already in connection with FIG. 4 is done.
- a step S41 is executed.
- the content of step S41 corresponds to steps S11 to S13 of FIG. 4
- a step S42 is executed.
- the content of step S42 corresponds to steps S14 to S20 of FIG FIG. 4 .
- the step S42 is followed by a further step S43, which also contains the contents of steps S14 to S20 of FIG FIG. 4 corresponds.
- Steps S12 and S13 may also be repeated. However, this is not absolutely necessary because the values have not changed.
- the total cooling function F1 adapted in step S20 of step S42 is used as the basis of the evaluation of step S14.
- the initial location xA can be as shown in FIG. 1 lie in front of the cooling section 2.
- a temperature measuring station 4 can be arranged at the initial location xA.
- the starting location xA it is possible for the starting location xA to correspond to the representation of FIG. 10 lies in the cooling section 2.
- no temperature measuring station is usually arranged at the initial location xA.
- the state E must be determined otherwise in this case.
- state E may be known based on the observer mentioned in connection with step S7.
- the destination xZ as shown in FIG. 1 lies behind the cooling section 2.
- the destination xZ is located in the cooling section 2. Regardless of the location of the starting location xA and the destination xZ, however, it must of course be seen in the transport direction of the rolling stock 1 that the destination xZ lie behind the initial location xA.
- FIG. 13 a possible implementation of the tracking of step S5 of FIG. 3 and a possible implementation of an observer according to step S7 of FIG. 3 explained in more detail.
- the procedure of FIG. 13 is performed in parallel for many sections 15. At least the procedure of FIG. 13 for those sections 15 that are located at a certain time between the starting location xA and the destination xZ. However, it can also be carried out for other sections 15 located outside this area. Due to the fact that FIG. 13 an implementation of steps S5 and S7 of FIG. 3 shows, of course, that the approach of FIG. 13 is executed with the working clock ⁇ t '.
- the controller 11 sets in a step S51 at the moment in which a particular section 15 passes the initial location xA, in contrast to the procedure of FIG. 4 now real - location x of the corresponding section 15 to the initial location xA.
- the control device 11 detects the actual actual transport speed v.
- the control device 11 updates the location x of the tracked section 15 on the basis of the actual actual transport speed v and the working cycle ⁇ t '.
- the steps S51 to S53 essentially correspond to the path tracking of the section 15 as such, ie to the step S5 of FIG FIG.
- a step S54 the control device 11 checks whether the corresponding section 15 is located in the effective region 8, 9 of a cooling device 6, 7. If this is the case, the control device 11 controls the corresponding cooling device 6, 7 in a step S55. If the corresponding section 15 is in the active region 8, 9 of a released cooling device 6, 7, the control is carried out according to the actual cooling power mi corresponding to the corresponding rolling point P for the corresponding cooling device 6, 7 in the context of step S3 FIG. 3 was assigned. If the corresponding section 15 is in the active region 8, 9 of a non-released cooling device 6, 7, the control is carried out according to the cooling power mi, which otherwise was assigned to the corresponding rolling stock point P, ie not to the procedure according to the invention. Otherwise, step S55 is skipped. Steps S54 and S55 essentially correspond to step S5 of FIG. 3 ,
- step S56 the controller 11 updates the state E of the corresponding section 15. Specifically, the controller 5 solves the heat equation in accordance with the model 16 in the step S56.
- the control device 11, if necessary, takes into account the respective control of the respective cooling device 6, 7.
- the step S56 substantially corresponds to the step S7 of FIG. 3 ,
- the procedure according to FIG. 13 is, as already mentioned, carried out at least for all sections 15 of the rolling stock 1, which are located between the initial location xA and the destination xZ.
- the control device 11 thus calculates during the transport of the sections 15 of the rolling stock 1 through the cooling section 2 with the working cycle ⁇ t 'the states E of the transported through the cooling section 2 sections 15 of the rolling stock 1 with. Since the step S56 is further executed with the duty cycle ⁇ t ', the controller 11 determines the states E of the sections 15 in real time.
- step S57 the controller 11 checks in step S57 whether the relevant section 15 passes a temperature measuring station 21.
- the temperature measuring station 21 is arranged - in contrast to the input-side temperature measuring station 4 - behind the initial location xA. Depending on the location of the individual case, the temperature measuring station 21 can be arranged in front of the destination xZ, at the destination xZ or behind it. Usually, the temperature measuring station 21 (output-side temperature measuring station) is arranged behind the cooling section 2, for example between the cooling section 2 and a reel 22.
- the controller 11 acquires an actual temperature T of the corresponding section 15 of the rolling stock 1 in step S58.
- the controller 11 compares the detected temperature T with a temperature based on that in the frame the repeated execution of the step S56 determined state E is determined.
- the control device 11 usually determines the deviation ⁇ T between the detected temperature T and the temperature determined on the basis of the state E.
- the control device 11 uses the comparison - as a rule based on the deviation ⁇ T - to trace at least one parameter k of the model 16. By means of the parameter k, for example, the heat transfer from the rolling stock 1 to the coolant 10 can be adjusted.
- the present invention can also be applied when the transport speed v is not consistently the same direction, but the rolling stock 1 is transported back and forth in the cooling section 2.
- steps S54 and S55 the procedure is preferably as described below in connection with FIG. 14 is explained.
- a step S62 the control device 11 determines those sections 15 of the rolling stock 1, which in the considered working cycle ⁇ t 'in the effective region 8, 9 of the cooling device 6 selected in step S61 , 7 are located.
- the control device 11 uses the sections 15 determined in step S62 to determine the corresponding rolling stock points P and the actual cooling outputs mi associated with these rolling stock points P for the corresponding cooling device 6, 7. Based on the actual cooling powers mi determined in step S63, the control device 11 determines an effective control of the corresponding cooling device 6, 7 in a step S64.
- a step S65 the control device 11 checks whether the procedure of steps S61 to S64 already applies to all cooling devices 6 , 7 has performed.
- step S61 the control device 11 returns to step S61, in which it now selects another, previously not yet selected cooling device 6, 7. Otherwise, the controller 11 proceeds to a step S66. In step S66, the control device 11 outputs the now determined effective drives to the cooling devices 6, 7.
- the cooling devices 6, 7 have according to FIG. 15 often significant delay times t1, t2.
- the delay times t1, t2 are those times that pass from a change in the manipulated variable S of the respective cooling device 6, 7 to their reaction R.
- the delay times t1, t2 can be in the range of several seconds.
- the delay times t1, t2 may be the same or different. They can also be different from the cooling device 6, 7 to the cooling device 6, 7.
- the control device 11 preferably takes into account the activation of the cooling devices 6, 7 the delay times t1, t2.
- step S62 of FIG. 14 modified such that the control device 11, using the travel diagram 17, determines those sections 15 of the rolling stock 1 which are located in the operating cycle ⁇ t 'plus the delay time t1, t2 to be considered in the active region 8, 9 of the cooling device 6, 7 selected in step S61 , The remaining steps of FIG. 14 can be retained.
- the effective range 8, 9 reaches the next released cooling device 6, 7.
- the time at which this procedure is completed is referred to below as the completion time.
- the corresponding section 15 reaches the effective area 8, 9 of the next released cooling device 6, 7 at a time, which is referred to below as the cooling start time.
- the control of the cooling device 6, 7 must be before the cooling start time by the corresponding delay time t1, t2. At the latest at this time should therefore determine the appropriate actual cooling performance mi be completed.
- a time difference between the termination time and the cooling start time should be at least as large as the - possibly greater - the delay times t1, t2 of the next released cooling device 6, 7. However, it may be acceptable if this condition is violated.
- the present invention has many advantages. For example, a so-called rattling of valves is almost completely avoided.
- the control of the cooling devices 6, 7 instead runs very quiet.
- the inventive method works very reliably even at very low temperatures (for example, below about 350 ° C). Even a tenfold increase in heat transfer at low temperatures is well controlled.
- the operating method according to the invention is thus also particularly suitable when so-called dual-phase steel is to be cooled. This also applies if acceleration can not be avoided in the production of the dual-phase steel, because otherwise other target variables such as, for example, a final rolling temperature, a rolling stock thickness and the like would fall out of a permissible tolerance range.
- the procedure according to the invention offers great flexibility.
- a high cooling rate can still be used up to a surface temperature of approx. 400 ° C. Then it can be reduced to a very small value, when about 350 ° C below.
- the method according to the invention also offers the possibility of multiple use within one and the same cooling section 2. It merely has to be taken into account that the initial location xA of the respectively subsequent execution - possibly taking into account the instantaneous transport direction - lies behind the starting location xA of the respectively preceding execution got to.
- the possibilities of a cooling section 2 with continuously controllable cooling devices 6, 7 can be fully utilized to achieve an optimal cooling result.
Abstract
Ein flaches Walzgut (1) wird durch eine Kühlstrecke (2) transportiert, so dass Abschnitte (15) des Walzgutes (1) Wirkbereiche (8, 9) von Kühleinrichtungen (6, 7) nacheinander durchlaufen. Den Abschnitten (15) werden virtuelle Walzgutpunkte (P) zugeordnet. Während des Transports der Abschnitte (15) durch die Kühlstrecke (2) wird mit einem Arbeitstakt (´t') eine Wegverfolgung der Abschnitte (15) durchgeführt. Die Kühleinrichtungen (6, 7) werden entsprechend den korrespondierenden Walzgutpunkten (P) für die Kühleinrichtungen (6, 7) zugeordneten tatsächlichen Kühlleistungen (mi) gesteuert. Dadurch wird jeweils der im Wirkbereich (8, 9) der jeweiligen Kühleinrichtung (6, 7) befindliche Abschnitt (15) mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge beaufschlagt. Die Kühleinrichtungen (6, 7) werden in freigegebene und nicht freigegebene Kühleinrichtungen unterteilt. Iterativ wird jeweils ein Walzgutpunkt (P) herausgegriffen. Bevor der korrespondierende Abschnitt (15), ausgehend von einem Anfangsort (xA), den Wirkbereich (8, 9) der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung (6, 7) erreicht, wird ein Zustand (E) ermittelt, den der entsprechende Walzgutpunkt (P) am Anfangsort (xA) aufweist.A flat rolling stock (1) is transported through a cooling section (2), so that sections (15) of the rolling stock (1) successively pass through active areas (8, 9) of cooling devices (6, 7). The sections (15) are assigned virtual rolling stock points (P). During the transport of the sections (15) through the cooling section (2), a tracking of the sections (15) is performed with one working cycle ('t'). The cooling devices (6, 7) are controlled according to the corresponding rolling material points (P) for the cooling devices (6, 7) associated with actual cooling capacities (mi). As a result, in each case the portion (15) located in the effective region (8, 9) of the respective cooling device (6, 7) is subjected to a respective amount of coolant. The cooling devices (6, 7) are divided into released and non-released cooling devices. Iteratively, one rolling stock point (P) is picked out in each case. Before the corresponding section (15), starting from an initial location (xA), reaches the effective area (8, 9) of the next released cooling device (6, 7), a state (E) is determined which the corresponding rolling point (P) at Initial location (xA) has.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen eines flachen Walzgutes,
- wobei die Kühlstrecke eine Vielzahl von Kühleinrichtungen aufweist,
- wobei das Walzgut durch die Kühlstrecke transportiert wird, so dass Abschnitte des Walzgutes Wirkbereiche der Kühleinrichtungen nacheinander durchlaufen,
- wobei den Abschnitten des Walzgutes jeweils ein virtueller Walzgutpunkt zugeordnet wird,
- wobei während des Transports der Abschnitte des Walzgutes durch die Kühlstrecke mit einem Arbeitstakt eine Wegverfolgung der Abschnitte des Walzgutes durchgeführt wird und die Kühleinrichtungen entsprechend den korrespondierenden Walzgutpunkten für die jeweiligen Kühleinrichtungen zugeordneten tatsächlichen Kühlleistungen gesteuert werden und dadurch jeweils der im Wirkbereich der jeweiligen Kühleinrichtung befindliche Abschnitt des Walzgutes mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird.
- the cooling section having a plurality of cooling devices,
- wherein the rolling stock is transported through the cooling section, so that sections of the rolling stock pass through effective ranges of the cooling devices,
- wherein each of the sections of the rolling stock is assigned a virtual rolling stock point,
- wherein during the transport of the sections of the rolling stock through the cooling section with a power stroke, a tracking of the sections of the rolling stock is performed and the cooling devices are controlled according to the corresponding Walzgutpunkten for the respective cooling means associated actual cooling performance and thereby each of the effective range of the respective cooling device located portion of the Rolled good is applied with a respective amount of coolant.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Kühlstrecke gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.The present invention further relates to a computer program comprising machine code which can be executed by a control device for a cooling line, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device to operate the cooling section according to such an operating method.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist.The present invention further relates to a control device for a cooling section, wherein the control device is programmed with such a computer program.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Kühlstrecke zum Kühlen eines flachen Walzgutes,
- wobei die Kühlstrecke eine Vielzahl von Kühleinrichtungen aufweist, mittels derer jeweils ein in einem Wirkbereich der jeweiligen Kühleinrichtung befindlicher Abschnitt des Walzgutes mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird,
- wobei die Kühlstrecke eine Transporteinrichtung aufweist, von der das Walzgut durch die Kühlstrecke transportiert wird, so dass die Abschnitte des Walzgutes die Wirkbereiche der Kühleinrichtungen nacheinander durchlaufen,
- wobei die Kühlstrecke eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche die Kühlstrecke gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
- wherein the cooling section has a plurality of cooling devices, by means of which each one in an effective range the respective cooling device befindlicher portion of the rolling stock is acted upon with a respective amount of coolant,
- wherein the cooling section has a transport device, from which the rolling stock is transported through the cooling section, so that the sections of the rolling stock pass through the effective areas of the cooling devices in succession,
- wherein the cooling section comprises such a control device which operates the cooling section according to such an operating method.
Bei der Herstellung von flachem Walzgut aus Metall erfolgt nach dem Walzen in einer Fertigstraße meist eine Kühlung in einer Kühlstrecke. In der Kühlstrecke wird das flache Walzgut in vorbestimmter Weise gekühlt. Durch die Kühlung werden insbesondere die Materialeigenschaften des flachen Walzgutes beeinflusst. Zur Erzielung besonders günstiger Materialeigenschaften ist es in vielen Fällen nicht ausreichend, nur eine Temperatur am Ausgang der Kühlstrecke einzustellen. In vielen Fällen ist vielmehr ein exakt definierter Verlauf der Temperatur (oder der Enthalpie oder einer anderen für den Energieinhalt charakteristischen Größe) einzuhalten. Das flache Walzgut kann beispielsweise ein Metallband sein, insbesondere ein Stahlband. Alternativ kann es sich um ein Grobblech (engl.: plate) handeln.In the production of flat rolled metal usually takes place after rolling in a finishing mill usually cooling in a cooling section. In the cooling section, the flat rolling stock is cooled in a predetermined manner. The cooling influences in particular the material properties of the flat rolling stock. To achieve particularly favorable material properties, it is in many cases not sufficient to set only one temperature at the outlet of the cooling section. In many cases, a precisely defined course of the temperature (or the enthalpy or another variable that is characteristic of the energy content) must be adhered to. The flat rolling stock may for example be a metal strip, in particular a steel strip. Alternatively, it may be a plate.
Zum Kühlen des flachen Walzgutes weist die Kühlstrecke eine Vielzahl von einzeln steuerbaren Kühleinrichtungen auf, über welche das Walzgut mit einem Kühlmittel (in der Regel einem flüssigen Kühlmittel, meist Wasser oder Wasser mit Zusätzen) beaufschlagt wird. In manchen Fällen wird über die Kühleinrichtungen ausschließlich die Oberseite des Walzgutes mit dem Kühlmittel beaufschlagt. In anderen Fällen wird über einen ersten Teil der Kühleinrichtungen die Oberseite und über einen zweiten Teil der Kühleinrichtungen die Unterseite des Walzgutes mit dem Kühlmittel beaufschlagt. Die Kühleinrichtungen können kontinuierlich verstellbar sein oder mit Schaltventilen (auf-zu) versehen sein.For cooling the flat rolling stock, the cooling section has a plurality of individually controllable cooling devices via which the rolling stock is exposed to a coolant (usually a liquid coolant, usually water or water with additives). In some cases, only the top of the rolling stock is acted upon by the cooling means with the coolant. In other cases, the top side is acted upon by a first part of the cooling devices and the coolant is applied to the underside of the rolling stock via a second part of the cooling devices. The cooling devices may be continuously adjustable or provided with on-off valves.
Im Stand der Technik sind verschiedene Vorgehensweisen für den Betrieb einer Kühlstrecke bekannt.In the prior art, various approaches for the operation of a cooling line are known.
So ist beispielsweise aus der
Aus der
Aus der
Bestimmte Stähle haben besonders strenge Anforderungen an den zeitlichen Kühlverlauf. Sie müssen teilweise auf relativ tiefe Temperaturen gekühlt werden. Bei Temperaturen unterhalb von ca. 350°C bricht jedoch der Dampffilm, der normalerweise das Kühlmittel von der Oberfläche des Walzgutes trennt, zusammen. Dadurch wird der Wärmeübergang vom Walzgut zum Kühlmittel stark nichtlinear. Der Prozess ist schwer zu modellieren, verursacht eine deutlich ungleichmäßige Kühlung insbesondere zwischen der Oberseite und der Unterseite des Walzgutes und führt teilweise sogar zu plastischen Verformungen des gekühlten Walzgutes. Dadurch wird die Qualität des Walzgutes negativ beeinflusst.Certain steels have particularly strict requirements for the temporal cooling process. They must be partially cooled to relatively low temperatures. At temperatures below about 350 ° C, however, the vapor film, which normally separates the coolant from the surface of the rolling stock, collapses. As a result, the heat transfer from the rolling stock to the coolant is highly nonlinear. The process is difficult to model causes a significantly uneven cooling in particular between the top and bottom of the rolling stock and sometimes even leads to plastic deformation of the cooled rolling stock. This negatively affects the quality of the rolling stock.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer ein verbesserter Betrieb der Kühlstrecke möglich ist.The object of the present invention is to provide possibilities by means of which an improved operation of the cooling section is possible.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 16.The object is achieved by an operating method for a cooling section with the features of
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass die Kühleinrichtungen in freigegebene Kühleinrichtungen und nicht freigegebene Kühleinrichtungen unterteilt werden,
- dass iterativ jeweils ein virtueller Walzgutpunkt herausgegriffen wird und, bezogen auf den jeweiligen virtuellen Walzgutpunkt, folgende Schritte durchgeführt werden, bevor der korrespondierende Abschnitt des realen Walzgutes, ausgehend von einem vorbestimmten Anfangsort, den Wirkbereich der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung erreicht:
- - es wird ein Zustand ermittelt, den der korrespondierende Abschnitt des Walzgutes am Anfangsort der Kühlstrecke aufweist,
- - anhand einer gegebenen Gesamtkühlfunktion wird für den Walzgutpunkt eine Gesamtkühlmittelmenge ermittelt und dem Walzgutpunkt als Restkühlmittelmenge zugeordnet,
- - der Transport des Walzgutpunktes durch die Kühlstrecke wird unter Verwendung eines Fahrdiagrammms bis zu einem vorbestimmten Zielort rechnerisch simuliert,
- - während der Simulation wird mittels eines Modells die zeitliche Entwicklung des Zustands des Walzgutpunktes mitgerechnet,
- - jedes Mal, wenn der Walzgutpunkt den Wirkbereich einer der freigegebenen Kühleinrichtungen erreicht, wird anhand des dann aktuellen Zustands des Walzgutpunktes unter Verwendung einer der jeweiligen freigegebenen Kühleinrichtung zugeordneten Kühlkurve eine jeweilige vorläufige Kühlleistung ermittelt, dem Walzgutpunkt für die jeweilige freigegebene Kühleinrichtung der kleinere der beiden Werte vorläufige Kühlleistung und Restkühlmittelmenge als endgültige Kühlleistung zugeordnet und die Restkühlmittelmenge um die endgültige Kühlleistung reduziert,
- - anhand des Zustandes des Walzgutpunktes am Zielort wird eine Istgröße des Walzgutpunktes am Zielort ermittelt und mit einer vorgegebenen Zielgröße verglichen und anhand des Vergleichs die Gesamtkühlfunktion angepasst, und
- dass unter Verwendung der für den herausgegriffenen Walzgutpunkt ermittelten endgültigen Kühlleistungen die tatsächlichen Kühlleistungen für eine Anzahl an Walzgutpunkten ermittelt werden und den entsprechenden Walzgutpunkten unter Zuordnung zur jeweiligen freigegebenen Kühleinrichtung zugeordnet werden.
- that the cooling devices are subdivided into released cooling devices and unreleased cooling devices,
- that a virtual rolling stock point is iteratively picked out in each case and, based on the respective virtual rolling stock point, the following steps are carried out before the corresponding section of the real rolling stock, starting from a predetermined starting location, reaches the effective range of the next released cooling device:
- a state is determined which the corresponding section of the rolling stock has at the starting location of the cooling section,
- based on a given total cooling function, a total coolant quantity is determined for the rolling stock point and assigned to the rolling stock point as a residual coolant quantity,
- the transport of the rolling stock point through the cooling section is mathematically simulated using a driving diagram up to a predetermined destination,
- during the simulation, the temporal development of the condition of the rolling stock point is included by means of a model,
- - Each time the rolling stock reaches the effective range of one of the released cooling devices, a respective provisional cooling capacity is determined based on the then current state of the rolling stock using a respective cooling device associated cooling curve, the Walzgutpunkt for the respective released cooling device of the smaller of the two values assigned provisional cooling capacity and residual coolant quantity as the final cooling capacity and the residual coolant quantity reduced by the final cooling capacity,
- - Based on the state of the rolling stock at the destination an actual size of the rolling stock at the destination is determined and compared with a predetermined target size and adjusted based on the comparison, the overall cooling function, and
- that the actual cooling capacities for a number of rolling stock points are determined using the final cooling capacities determined for the selected rolling stock point and assigned to the corresponding rolling stock points allocated to the respective released cooling device.
Die Aufteilung der Kühleinrichtungen in freigegebene und nicht freigegebene Kühleinrichtungen kann nach Bedarf erfolgen. Beispielsweise können Kühleinrichtungen nicht freigegeben werden, weil sie defekt sind und/oder weil sie zu nahe am Anfangsort liegen. Prinzipiell ist aber auch eine willkürliche Sperrung (d.h. Nicht-Freigabe) von Kühleinrichtungen möglich und denkbar. Der Anteil an freigegebenen Kühleinrichtungen kann im Extremfall bis zu 100% der Kühleinrichtungen betragen, so dass also alle Kühleinrichtungen freigegeben sind.The division of the cooling devices into shared and non-released cooling devices can be done as needed. For example, cooling devices can not be released because they are defective and / or because they are too close to the initial location. In principle, however, an arbitrary blocking (i.e., non-release) of cooling devices is possible and conceivable. The share of shared cooling devices can be up to 100% of the cooling devices in extreme cases, so that all cooling devices are released.
Soweit von dem Walzgutpunkt nicht freigegebene Kühleinrichtungen passiert werden, werden von diesen Kühleinrichtungen aufgebrachte Kühlleistungen zwar im Rahmen der Entwicklung des Zustands des Walzgutpunktes berücksichtigt. Die Kühlleistungen dieser Kühleinrichtungen werden jedoch nicht im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, sondern anderweitig ermittelt. Soweit es die erfindungsgemäße Vorgehensweise betrifft, werden die Kühlleistungen dieser Kühleinrichtungen als gegeben hingenommen.Insofar as cooling devices not released from the rolling stock point are passed, cooling capacities applied by these cooling devices are indeed taken into account within the framework of the development of the state of the rolling stock point. However, the cooling performance of these cooling devices are not in the frame the procedure according to the invention, but otherwise determined. As far as the procedure according to the invention is concerned, the cooling capacities of these cooling devices are taken for granted.
Die Istgröße und die Zielgröße können insbesondere Temperaturen sein.The actual size and the target size may be temperatures in particular.
Der Zustand des Walzgutpunktes umfasst zumindest eine Energiegröße. Die Energiegröße kann beispielsweise die Enthalpie oder die Temperatur sein. Im einfachsten Fall kann die Energiegröße ein Skalar sein. In der Regel wird es sich jedoch um eine Verteilung zumindest in Dickenrichtung des Walzgutes handeln. Weiterhin können dem herausgegriffenen Walzgutpunkt zusätzlich zur Energiegröße weitere, den Zustand des betreffenden Abschnittes des Walzgutes beschreibende Größen zugeordnet werden. In diesem Fall werden die weiteren Größen bei der Durchführung der auf das Herausgreifen des Walzgutpunktes folgenden Schritte berücksichtigt. Beispiele derartiger Größen können insbesondere die Phasenanteile des jeweiligen Abschnittes des Walzgutes sein.The state of the rolling stock point comprises at least one energy quantity. The energy quantity may be, for example, the enthalpy or the temperature. In the simplest case, the energy size can be a scalar. In general, however, it will be a distribution at least in the thickness direction of the rolling stock. Furthermore, the selected Walzgutpunkt in addition to the energy quantity further, the state of the respective section of the rolling stock descriptive variables can be assigned. In this case, the other sizes are taken into account in carrying out the steps following the picking of the rolling stock point. Examples of such variables may in particular be the phase components of the respective section of the rolling stock.
Die Kühlleistungen können beispielsweise für eine absolute oder relative Kühlmittelmenge oder für eine relative Ventilöffnungsstellung der jeweiligen Kühleinrichtung charakteristisch sein. Das Modell kann insbesondere eine Wärmeleitungsgleichung mit oder ohne gekoppelte Phasenumwandlungsgleichung umfassen. Der Arbeitstakt der Wegverfolgung beträgt üblicherweise 100 ms bis 500 ms. Insbesondere kann er bei ca. 250 ms bis 300 ms liegen.The cooling capacities may be characteristic, for example, for an absolute or relative coolant quantity or for a relative valve opening position of the respective cooling device. In particular, the model may comprise a heat equation with or without a coupled phase transformation equation. The power stroke of the path tracking is usually 100 ms to 500 ms. In particular, it can be at about 250 ms to 300 ms.
Es ist möglich, dass das Herausgreifen (einschließlich der auf das Herausgreifen folgenden Schritte) für jeden Walzgutpunkt vorgenommen wird. In diesem Fall ist die Anzahl an Walzgutpunkten, für welche dann die tatsächlichen Kühlleistungen ermittelt werden, gleich 1, nämlich der entsprechende Walzgutpunkt selbst. Die Ermittlung der tatsächlichen Kühlleistungen reduziert sich in diesem Fall weiterhin auf die direkte Übernahme der endgültigen Kühlleistungen als tatsächliche Kühlleistungen.It is possible that the picking out (including the steps following the picking out) for each Walzgutpunkt is made. In this case, the number of rolling stock points, for which then the actual cooling powers are determined, equal to 1, namely the corresponding Walzgutpunkt itself. In this case, the determination of the actual cooling performance is further reduced to the Direct assumption of the final cooling performance as actual cooling performance.
Alternativ ist es möglich, dass zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden herausgegriffenen virtuellen Walzgutpunkten mindestens ein weiterer virtueller, nicht herausgegriffener Walzgutpunkt liegt. In diesem Fall ist die Anzahl an Walzgutpunkten, für welche dann die tatsächlichen Kühlleistungen ermittelt werden, größer als 1, nämlich der entsprechende Walzgutpunkt selbst und mindestens ein weiterer Walzgutpunkt.Alternatively, it is possible that at least one further virtual, not picked Walzgutpunkt lies between two immediately successive picked out virtual Walzgutpunkten. In this case, the number of rolling stock points, for which then the actual cooling capacities are determined, is greater than 1, namely the corresponding rolling stock itself and at least one further rolling stock point.
Für den entsprechenden Walzgutpunkt selbst, für den die endgültigen Kühlleistungen ermittelt wurden, reduziert sich auch in diesem Fall die Ermittlung der tatsächlichen Kühlleistungen auf die direkte Übernahme der endgültigen Kühlleistungen als tatsächliche Kühlleistungen. Für die anderen Walzgutpunkte, also für diejenigen Walzgutpunkte, die zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden herausgegriffenen virtuellen Walzgutpunkten liegen, sind verschiedene Vorgehensweisen möglich. So ist es beispielsweise möglich, für diese Walzgutpunkte diejenigen endgültigen Kühlleistungen als tatsächliche Kühlleistungen zu übernehmen, die für den zuerst herausgegriffenen virtuellen Walzgutpunkt ermittelt wurden. Vorzugsweise jedoch werden das Herausgreifen des später herausgegriffenen virtuellen Walzgutpunktes und die Durchführung der auf diesen virtuellen Walzgutpunkt bezogenen Berechnungen abgeschlossen, bevor die mit den nicht herausgegriffenen Walzgutpunkten korrespondierenden Abschnitte des Walzgutes ausgehend vom Anfangsort den Wirkbereich der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung erreichen. In diesem Fall ist es möglich, die tatsächlichen Kühlleistungen für die nicht herausgegriffenen Walzgutpunkte durch Interpolation der für die beiden angrenzenden herausgegriffenen Walzgutpunkte ermittelten endgültigen Kühlleistungen zu ermitteln.For the corresponding rolling stock itself, for which the final cooling performance has been determined, the actual cooling performance is reduced to the direct assumption of the final cooling performance as actual cooling performance in this case as well. For the other rolling stock points, ie for those rolling stock points that lie between two directly successive picked out virtual rolling stock points, different approaches are possible. Thus, it is possible, for example, to take over for those rolling stock points those final cooling powers as actual cooling powers, which were determined for the virtual rolling stock point that was picked out first. Preferably, however, the picking out of the later selected virtual rolling stock point and the execution of the calculations relating to this virtual rolling point point are completed before the sections of the rolling stock corresponding to the unmolded rolling point points reach the effective range of the next released cooling device starting from the starting point. In this case, it is possible to determine the actual cooling capacities for the rolling stock points not picked out by interpolation of the final cooling powers determined for the two adjacent selected rolled material points.
Ebenso wie im Stand der Technik wirkt üblicherweise zumindest ein Teil der Kühleinrichtungen auf die Oberseite des Walzgutes. In diesem Fall stimmen vorzugsweise die Kühlkurven für die auf die Oberseite des Walzgutes wirkenden Kühleinrichtungen miteinander überein. Ergänzend ist es möglich, dass ein weiterer Teil der Kühleinrichtungen auf die Unterseite des Walzgutes wirkt. In diesem Fall stimmen vorzugsweise die Kühlkurven für die auf die Unterseite des Walzgutes wirkenden Kühleinrichtungen miteinander überein.As in the prior art, at least a part of the cooling devices usually acts on the upper side of the rolling stock. In this case, the cooling curves for the cooling devices acting on the upper side of the rolling stock preferably coincide with one another. In addition, it is possible that another part of the cooling devices acts on the underside of the rolling stock. In this case, the cooling curves for the cooling devices acting on the underside of the rolling stock preferably coincide with one another.
In diesem letztgenannten Fall, nämlich dass je ein Teil der Kühleinrichtungen auf die Oberseite und die Unterseite des Walzgutes wirkt und die jeweiligen Kühlkurven für die Oberseite untereinander übereinstimmen und die jeweiligen Kühlkurven für die Unterseite untereinander übereinstimmen, ist es möglich, dass die Kühlkurven für die auf die Oberseite des Walzgutes wirkenden Kühleinrichtungen einerseits und die Kühlkurven für die auf die Unterseite des Walzgutes wirkenden Kühleinrichtungen andererseits miteinander übereinstimmen, dass also insgesamt nur eine einzige, für alle Kühleinrichtungen einheitliche Kühlkurve verwendet wird. Alternativ ist es möglich, dass für die auf die Oberseite des Walzgutes wirkenden Kühleinrichtungen einerseits und für die auf die Unterseite des Walzgutes wirkenden Kühleinrichtungen andererseits je eine eigene Kühlkurve vorgegeben ist, die jedoch verschieden voneinander sind.In this latter case, namely that each part of the cooling means acts on the top and the bottom of the rolling stock and the respective cooling curves for the top coincide with each other and the respective cooling curves for the bottom match with each other, it is possible that the cooling curves for on On the other hand, the cooling devices acting on the upper side of the rolling stock on the one hand and the cooling curves for the cooling devices acting on the underside of the rolling stock coincide with one another, that is to say a total of only one cooling curve uniform for all cooling devices is used. Alternatively, it is possible for the cooling devices acting on the upper side of the rolling stock on the one hand and for the cooling devices acting on the underside of the rolling stock on the other hand to each have their own cooling curve, which, however, are different from one another.
Die Art und Weise, auf welche die Gesamtkühlfunktion anhand des Vergleichs der anhand des am Zielort ermittelten Zustands ermittelten Istgröße und der Zielgröße angepasst wird, kann auf verschiedene Art ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Gesamtkühlfunktion mit einem Faktor skaliert und/oder mit einem Offset verschoben werden. Der Offset kann unter Umständen vektoriell sein, d.h. eine Verschiebung in der Abszisse und/oder eine Verschiebung in der Ordinate aufweisen.The manner in which the overall cooling function is adapted on the basis of the comparison of the actual variable and the target variable determined on the basis of the state determined at the destination can be configured in various ways. For example, the overall cooling function can be scaled and / or offset with a factor. The offset may be vectorial, i. have a shift in the abscissa and / or a shift in the ordinate.
Der Anfangsort kann nach Bedarf bestimmt sein. Er kann insbesondere vor der Kühlstrecke oder in der Kühlstrecke liegen. Es ist weiterhin möglich, dass am Anfangsort ein Temperaturmessplatz angeordnet ist, mittels dessen eine Temperatur des entsprechenden Abschnittes des Walzgutes erfasst wird. In diesem Fall wird vorzugsweise der Zustand des Walzgutpunktes am Anfangsort anhand der erfassten Temperatur ermittelt. Eine Anordnung eines Temperaturmessplatzes am Anfangsort ist insbesondere dann möglich, wenn der Anfangsort vor der Kühlstrecke liegt. Der Temperaturmessplatz kann in diesem Fall beispielsweise der üblicherweise sogenannte Fertigstraßenmessplatz sein, an dem die Endwalztemperatur des Walzgutes erfasst wird. Alternativ ist es möglich, dass am Anfangsort kein Temperaturmessplatz angeordnet ist. In diesem Fall wird der Zustand des Walzgutpunktes am Anfangsort anderweitig ermittelt.The starting location can be determined as needed. In particular, it can be located in front of the cooling section or in the cooling section. It is also possible that a temperature measuring point is arranged at the start, by means of which a temperature of corresponding section of the rolling stock is detected. In this case, the state of the rolling stock point at the initial location is preferably determined on the basis of the detected temperature. An arrangement of a temperature measuring station at the starting location is possible in particular when the starting point is in front of the cooling section. In this case, the temperature measuring station can be, for example, the so-called finishing street measuring station, at which the final rolling temperature of the rolling stock is detected. Alternatively, it is possible that no temperature measuring station is arranged at the initial location. In this case, the condition of the rolling stock point at the initial location is otherwise determined.
In analoger Weise kann auch der Zielort nach Bedarf bestimmt sein. Er kann insbesondere in der Kühlstrecke oder hinter der Kühlstrecke liegen. Es muss jedoch in Transportrichtung des Walzgutes gesehen - selbstverständlich - hinter dem Anfangsort liegen.In an analogous manner, the destination can also be determined as needed. It can be located in particular in the cooling section or behind the cooling section. However, it must be seen in the transport direction of the rolling stock - of course - lie behind the initial location.
Es ist möglich, dass nach dem Anpassen der Gesamtkühlfunktion die angepasste Gesamtkühlfunktion erst für den nächsten herausgegriffenen Walzgutpunkt verwertet wird. Alternativ ist es möglich, dass nach dem Anpassen der Gesamtkühlfunktion für denselben Walzgutpunkt nochmals die auf das Herausgreifen des Walzgutpunktes folgenden Schritte ausgeführt werden. Es wird also in diesem Fall für diesen Walzgutpunkt eine erneute, verbesserte Prognose erstellt. Diese Vorgehensweise ist insbesondere möglich, wenn eine hinreichend hohe Rechenleistung zur Verfügung steht.It is possible that, after adjusting the overall cooling function, the adapted overall cooling function is only utilized for the next selected rolling stock point. Alternatively, it is possible that, after adjusting the overall cooling function for the same rolling stock point, the steps following the picking of the rolling stock point are carried out again. It is therefore created in this case for this Walzgutpunkt a renewed, improved forecast. This procedure is possible in particular if a sufficiently high computing power is available.
Die Kühleinrichtungen weisen oftmals erhebliche Verzögerungszeiten auf. Die Verzögerungszeiten können im Bereich mehrerer Sekunden liegen. Vorzugsweise werden bei der Ansteuerung der Kühleinrichtungen die Verzögerungszeiten der Kühleinrichtungen berücksichtigt. Dies führt in vorteilhafter Weise zu dem Ergebnis, dass während des Transports der Abschnitte des Walzgutes durch die Kühlstrecke die Kühleinrichtungen zeitrichtig entsprechend den korrespondierenden Walzgutpunkten für die jeweiligen Kühleinrichtungen zugeordneten tatsächlichen Kühlleistungen gesteuert werden.The cooling devices often have considerable delay times. The delay times can be in the range of several seconds. When controlling the cooling devices, the delay times of the cooling devices are preferably taken into account. This leads advantageously to the result that during the transport of the sections of the rolling stock through the cooling section, the cooling means time correct according to the corresponding Walzgutpunkten be controlled for the respective cooling devices associated actual cooling performance.
Aufgrund des Umstands, dass die Kühleinrichtungen Verzögerungszeiten aufweisen, sollten die Kühleinrichtungen vorzugsweise rechtzeitig vorher angesteuert werden. Die Ansteuerung kann jedoch erst dann erfolgen, wenn die entsprechende Kühlleistung für die jeweilige Kühleinrichtung ermittelt ist. Die auf das Herausgreifen des jeweiligen Walzgutpunktes folgenden Schritte werden zu einem Abschlusszeitpunkt abgeschlossen. Der korrespondierende Abschnitt des realen Walzgutes erreicht, ausgehend vom Anfangsort, den Wirkbereich der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung zu einem Kühlbeginnzeitpunkt. Um die nächste freigegebene Kühleinrichtung rechtzeitig ansteuern zu können, ist vorzugsweise eine zeitliche Differenz zwischen dem Abschlusszeitpunkt und dem Kühlbeginnzeitpunkt mindestens so groß wie die Verzögerungszeit der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung. Um diesen Sachverhalt zu gewährleisten, können beispielsweise alle Kühleinrichtungen gesperrt (= nicht freigegeben) werden, für welche dieses Kriterium nicht erfüllt ist.Due to the fact that the cooling devices have delay times, the cooling devices should preferably be actuated in good time beforehand. However, the control can only take place when the corresponding cooling capacity for the respective cooling device is determined. The steps following the selection of the respective rolling stock point are completed at a time of completion. The corresponding section of the real rolling stock reaches, starting from the initial location, the effective range of the next released cooling device at a cooling start time. In order to be able to timely control the next released cooling device, a time difference between the termination time and the cooling start time is preferably at least as long as the delay time of the next released cooling device. To ensure this situation, for example, all cooling devices can be blocked (= not released), for which this criterion is not met.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin,
- dass während des Transports der Abschnitte des Walzgutes durch die Kühlstrecke mit dem Arbeitstakt unter Berücksichtigung der Ansteuerung der Kühleinrichtungen in Echtzeit die Zustände der durch die Kühlstrecke transportierten Abschnitte des Walzgutes mitgerechnet werden,
- dass an einem Temperaturmessplatz eine tatsächliche Temperatur des den Temperaturmessplatz jeweils passierenden Abschnittes des Walzgutes erfasst wird und
- dass die jeweils erfasste Temperatur mit einer anhand des mitgerechneten Zustands ermittelten erwarteten Temperatur für diesen Abschnitt verglichen wird und anhand des Vergleichs mindestens ein Parameter des Modells nachgeführt wird.
- that during the transport of the sections of the rolling stock through the cooling section with the working cycle taking into account the control of the cooling devices in real time, the states of the transported through the cooling section sections of the rolling stock are counted,
- that an actual temperature of the section of the rolling stock passing through the temperature measuring station is detected at a temperature measuring station, and
- the temperature detected in each case is compared with an expected temperature for this section determined on the basis of the calculated state, and based on the comparison at least one parameter of the model is tracked.
Dadurch kann insbesondere das Modell nach und nach immer besser an das reale Verhalten der Kühlung angenähert werden.As a result, in particular, the model can gradually be approximated better and better to the real behavior of the cooling.
Im einfachsten Fall wird das erfindungsgemäße Betriebsverfahren, bezogen auf die Erstreckung der Kühlstrecke, innerhalb der Kühlstrecke ein einziges Mal angewendet. Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, dass das Betriebsverfahren, bezogen auf die Erstreckung der Kühlstrecke, mehrmals in jeweiligen Bereichen der Kühlstrecke angewendet wird. Eine derartige Vorgehensweise kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn ein sogenannter Dualphasenstahl gekühlt werden soll. Der Anfangsort des örtlich hinteren Bereichs liegt in diesem Fall in Transportrichtung des Walzgutes gesehen hinter dem Zielort des örtlich vorderen Bereichs.In the simplest case, the operating method according to the invention, based on the extension of the cooling section, is used once within the cooling section. Alternatively, however, it is also possible that the operating method, based on the extent of the cooling section, is applied several times in respective areas of the cooling section. Such an approach may be particularly advantageous if a so-called dual-phase steel to be cooled. The initial location of the local rear area is in this case, seen in the transport direction of the rolling stock behind the destination of the local front area.
In dem Fall, dass ein Dualphasenstahl gekühlt werden soll, liegt zwischen den Bereichen der Kühlstrecke, in denen das Betriebsverfahren jeweils angewendet wird, ein Zwischenabschnitt, in dem das Walzgut nicht aktiv gekühlt wird. Im Zwischenabschnitt erfolgt also eine reine Luftkühlung durch Konvektion und Abstrahlung sowie eine Kontaktkühlung durch den Kontakt zu Transportrollen, jedoch keine Kühlung mittels eines flüssigen Kühlmittels. Alternativ ist es möglich, dass die Bereiche der Kühlstrecke, in denen das Betriebsverfahren jeweils angewendet wird, einander überlappen. Beispielsweise können die Zielorte der beiden Bereiche miteinander übereinstimmen, während die Anfangsorte auseinanderfallen. In diesem Fall kann durch die zweite Anwendung des Betriebsverfahrens für den verbleibenden Teil der Kühlstrecke eine gegenüber der ersten Anwendung des Betriebsverfahrens verbesserte Ermittlung der tatsächlichen Kühlleistungen erfolgen.In the case where a dual-phase steel is to be cooled, between the sections of the cooling section, in which the operating method is used in each case, an intermediate section, in which the rolling stock is not actively cooled. In the intermediate section, therefore, there is a pure air cooling by convection and radiation as well as a contact cooling by the contact to transport rollers, but no cooling by means of a liquid coolant. Alternatively, it is possible that the portions of the cooling path in which the operation method is respectively applied overlap each other. For example, the destinations of the two areas may coincide with each other while the starting locations are falling apart. In this case, by the second application of the operating method for the remaining part of the cooling section, an improved determination of the actual cooling capacities can be achieved compared with the first application of the operating method.
Es ist möglich, dass die Gesamtkühlfunktion abhängig oder unabhängig vom Zustand des herausgegriffenen Walzgutpunktes am Anfangsort ist. Welche dieser beiden Vorgehensweisen vorteilhafter ist, hängt von den Umständen des Einzelfalls ab.It is possible that the overall cooling function is dependent on or independent of the state of the selected Walzgutpunktes at the start location. Which of these two approaches is more advantageous depends on the circumstances of each case.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren - so wie obenstehend erläutert - ausführt.The object is further achieved by a computer program having the features of
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert.The object is further achieved by a control device for a cooling section with the features of
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kühlstrecke zum Kühlen eines flachen Walzgutes mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Kühlstrecke eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung auf, welche die Kühlstrecke gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.The object is further achieved by a cooling section for cooling a flat rolling stock with the features of
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
- FIG 1
- eine Kühlstrecke,
- FIG 2
- einen Ausschnitt eines flachen Walzgutes,
- FIG 3
- ein Ablaufdiagramm,
- FIG 4
- ein weiteres Ablaufdiagramm,
- FIG 5
- eine Gesamtkühlfunktion,
- FIG 6
bis 9 - Ablaufdiagramme,
- FIG 10
und 12 - je einen Ausschnitt einer Kühlstrecke,
- FIG 13
und 14 - Ablaufdiagramme und
- FIG 15
- ein Zeitdiagramm.
- FIG. 1
- a cooling section,
- FIG. 2
- a section of a flat rolled stock,
- FIG. 3
- a flow chart,
- FIG. 4
- another flowchart,
- FIG. 5
- a total cooling function,
- FIGS. 6 to 9
- Flowcharts,
- FIGS. 10 and 12
- each a section of a cooling section,
- FIGS. 13 and 14
- Flowcharts and
- FIG. 15
- a time diagram.
Gemäß
Die Kühlstrecke 2 ist in der Regel einer Fertigstraße nachgeordnet, in welcher das Walzgut 1 warmgewalzt wurde. Üblicherweise weist die Fertigstraße mehrere Walzgerüste auf. In
Zwischen der Fertigstraße und der Kühlstrecke 2 (bzw. hiermit korrespondierend vor der Kühlstrecke 2) ist oftmals ein Temperaturmessplatz 4 angeordnet, an dem eine Temperatur T des Walzgutes 1 erfasst wird. Der Temperaturmessplatz 4 wird nachfolgend zur Unterscheidung eines weiteren, später eingeführten Temperaturmessplatzes als eingangsseitiger Temperaturmessplatz 4 bezeichnet.Between the finishing train and the cooling section 2 (or correspondingly before the cooling section 2), a
Die Kühlstrecke 2 weist eine Vielzahl von Transportrollen 5 auf. Mittels der Transportrollen 5 wird das Walzgut 1 durch die Kühlstrecke 2 transportiert. Zumindest einige der Transportrollen 5 sind angetrieben. Die Transportrollen 5 bilden in ihrer Gesamtheit eine Transporteinrichtung, von der das Walzgut 1 in einer Transportrichtung mit einer Transportgeschwindigkeit v durch die Kühlstrecke 2 transportiert wird.The
Die Kühlstrecke 2 weist weiterhin eine Vielzahl von Kühleinrichtungen 6, 7 auf. Die Kühleinrichtungen 6, 7 wirken in einem jeweiligen Wirkbereich 8, 9 auf das Walzgut 1. Mittels der Kühleinrichtungen 6, 7 wird das Walzgut 1 (genauer: der sich zu diesem Zeitpunkt im Wirkbereich 8, 9 der jeweiligen Kühleinrichtung 6, 7 befindende Abschnitt des Walzgutes 1) mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge eines flüssigen, meist auf Wasser basierenden Kühlmittels 10 beaufschlagt.The
Es ist möglich, dass ausschließlich obere Kühleinrichtungen 6 vorhanden sind, also Kühleinrichtungen, die auf eine Oberseite des Walzgutes 1 wirken. Alternativ ist es entsprechend der Darstellung in
Die Kühlstrecke 2 weist weiterhin eine Steuereinrichtung 11 auf. Unter Steuerung und Kontrolle durch die Steuereinrichtung 11 wird die Kühlstrecke 2 betrieben.The
Die Steuereinrichtung 11 ist in der Regel mit einem Computerprogramm 12 programmiert. Das Computerprogramm 12 kann der Steuereinrichtung 11 beispielsweise über einen Datenträger 13 zugeführt werden, auf dem das Computerprogramm 12 in maschinenlesbarer Form (vorzugsweise in ausschließlich maschinenlesbarer Form, insbesondere in elektronischer Form) gespeichert ist. Der Datenträger 13 kann beliebig ausgestaltet sein. Die Darstellung in
Das Computerprogramm 12 umfasst Maschinencode 14, der von der Steuereinrichtung 11 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 14 durch die Steuereinrichtung 11 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 11 die Kühlstrecke 2 gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend näher erläutert wird.The
Gemäß
Diese Unterscheidung zwischen Abschnitten 15 des realen Walzgutes 1 und virtuellen Walzgutpunkten P wird im Laufe der nachfolgenden Beschreibung konsistent beibehalten. Wenn von den Abschnitten 15 die Rede ist, sind stets und ausnahmslos die Abschnitte 15 des realen Walzgutes 1 gemeint. Wenn von den Walzgutpunkten P die Rede ist, ist stets und ausnahmslos das datentechnische Abbild der Abschnitte 15 gemeint.This distinction between
Gemäß
Es ist möglich, dass alle Kühleinrichtungen 6, 7 freigegebene Kühleinrichtungen sind. Alternativ können einzelne der Kühleinrichtungen 6, 7 gesperrt sein. Die Sperrung von Kühleinrichtungen 6, 7 kann nach Bedarf erfolgen. Beispielsweise können Kühleinrichtungen 6, 7 gesperrt werden, weil sie defekt sind und/oder weil sie zu nahe an einem Anfangsort xA liegen. Prinzipiell ist aber auch eine willkürliche Sperrung von Kühleinrichtungen 6, 7 möglich und denkbar.It is possible that all cooling
Sodann ermittelt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S2 zumindest für einige der Walzgutpunkte P (herausgegriffene Walzgutpunkte P) endgültige Kühlleistungen mi. Der Schritt S1 wird nachstehend in Verbindung mit den
In einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 11 für eine Anzahl an Walzgutpunkten P tatsächliche Kühlleistungen mi. Die Steuereinrichtung 11 verwendet für die Ermittlung der tatsächlichen Kühlleistungen mi die für die herausgegriffenen Walzgutpunkte P ermittelten endgültigen Kühlleistungen mi. Die tatsächlichen Kühlleistungen mi ordnet die Steuereinrichtung 11 den entsprechenden Walzgutpunkten P unter Zuordnung zur jeweiligen freigegebenen Kühleinrichtung 6, 7 zu. Mögliche Ausgestaltungen des Schrittes S3 werden nachstehend in Verbindung mit den
Sodann wird das Walzgut 1 durch die Kühlstrecke 2 transportiert. Aufgrund des Transportes des Walzgutes 1 als Ganzes durch die Kühlstrecke 2 durchlaufen die Abschnitte 15 des Walzgutes 1 nacheinander die Wirkbereiche 8, 9 der Kühleinrichtungen 6, 7. Es ist möglich, dass entsprechend der Darstellung in
Während des Transports der Abschnitte 15 des Walzgutes 1 durch die Kühlstrecke 2 führt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S5 eine Wegverfolgung der Abschnitte 15 des Walzgutes 1 durch. Der Steuereinrichtung 11 ist daher zu jedem Zeitpunkt bekannt, welcher Abschnitt 15 des Walzgutes 1 sich im Wirkbereich 8, 9 welcher Kühleinrichtung 6, 7 befindet. Weiterhin steuert die Steuereinrichtung 11 gemäß
Oftmals realisiert die Steuereinrichtung 11 weiterhin in einem Schritt S7 einen sogenannten Beobachter. In diesem Fall rechnet die Steuereinrichtung 11 während des Transports der Abschnitte 15 des Walzgutes 1 durch die Kühlstrecke 2 zumindest für diese Abschnitte 15 laufend einen Zustand E in Echtzeit mit. Der Zustand E umfasst zumindest eine Energiegröße. Die Energiegröße kann beispielsweise die Enthalpie oder die Temperatur sein. Im einfachsten Fall kann die Energiegröße ein Skalar sein. In der Regel wird es sich jedoch um eine Verteilung der Energiegröße zumindest in Dickenrichtung z des Walzgutes 1 handeln. Gegebenenfalls kann der Zustand E auch weitere, den Walzgutpunkten P zugeordnete Größen umfassen. Die Steuereinrichtung 11 berücksichtigt bei der Ermittlung (selbstverständlich) die Ansteuerung der Kühleinrichtungen 6, 7. Das Mitrechnen erfolgt unter Verwendung eines Modells 16 (siehe
Die Schritte S5 und S7 werden weiterhin später in Verbindung mit
Die Schritte S2 bis S7 sind in
Der Schritt S3 ist an den Schritt S2 gekoppelt. Wenn der Schritt S2 mit dem Arbeitstakt δt' zyklisch ausgeführt wird, ist dies auch beim Schritt S3 der Fall. Wenn der Schritt S2 parallel zu den Schritten S4 bis S6 (bzw. S7) abgearbeitet wird, ist dies auch beim Schritt S3 der Fall. Auch dies wird aus den nachfolgenden Ausführungen ersichtlich werden.The step S3 is coupled to the step S2. If the step S2 is executed cyclically with the working cycle δt ', this is also the case in step S3. If the step S2 is executed in parallel to the steps S4 to S6 (or S7), this is also the case in step S3. Again, this will be apparent from the following explanations.
Die Schritte S2 bis S7 werden in Verbindung mit den weiteren FIG näher erläutert werden. Nachfolgend wird in Verbindung mit
Gemäß
In einem Schritt S12 wird von der Steuereinrichtung 11 ein Zustand E ermittelt, den der mit dem herausgegriffenen Walzgutpunkt P korrespondierende Abschnitt 15 des Walzgutes 1 an einem Anfangsort xA der Kühlstrecke 2 aufweist. Der ermittelte Zustand E wird dem herausgegriffenen Walzgutpunkt P im Schritt S12 zugeordnet.In a step S12, a state E is determined by the
Der Anfangsort xA kann entsprechend der Darstellung in
In einem Schritt S13 wird der Steuereinrichtung 11 weiterhin ein Fahrdiagramm 17 (siehe
In einem Schritt S14 wird von der Steuereinrichtung 11 anhand einer gegebenen Gesamtkühlfunktion F1 eine Gesamtkühlmittelmenge ermittelt. Die Gesamtkühlfunktion F1 beschreibt eine Kühlung, die erforderlich ist, um den korrespondierenden Abschnitt 15 derart zu kühlen, eine Istgröße I des betreffenden Abschnittes 15 an einem Zielort xZ (siehe
Im einfachsten Fall ist die Gesamtkühlfunktion F1 eine triviale Funktion, d.h. unabhängig vom Zustand E des herausgegriffenen Walzgutpunktes P am Anfangsort xA. Beispielsweise kann die Gesamtkühlmittelmenge gleich derjenigen Gesamtkühlmittelmenge sein, die bei der vorhergehenden Ausführung des Schrittes S20 (siehe dort) ermittelt wurde. Alternativ ist die Gesamtkühlfunktion F1 jedoch vom Zustand E des herausgegriffenen Walzgutpunktes P am Anfangsort xA abhängig. In diesem Fall wird die Gesamtkühlmittelmenge, mit welcher der korrespondierende Abschnitt 15 des Walzgutes 1 mittels der Kühleinrichtungen 6, 7 insgesamt beaufschlagt werden soll, durch Einsetzen des im Schritt S12 ermittelten Zustands E (bzw. einer anhand des Zustands E ermittelten Größe, beispielsweise einer Oberflächentemperatur des Walzgutes 1 oder einer Durchschnittstemperatur des Walzgutes 1) in die Gesamtkühlfunktion F1 ermittelt. Die ermittelte Gesamtkühlmittelmenge wird - unabhängig von der Art ihrer Ermittlung - dem herausgegriffenen Walzgutpunkt P im Schritt S14 als Restkühlmittelmenge M zugeordnet.In the simplest case, the total cooling function F1 is a trivial function, ie independent of the state E of the selected one Walzgutpunktes P at the starting point xA. For example, the total amount of coolant may be equal to the total amount of coolant that was determined in the previous execution of step S20 (see there). Alternatively, however, the total cooling function F1 depends on the state E of the selected rolling stock point P at the initial location xA. In this case, the total quantity of coolant with which the corresponding
Es ist möglich, dass die Gesamtkühlfunktion F1 der Steuereinrichtung 11 fest vorgegeben ist, beispielsweise im Rahmen des Computerprogramms 12. Alternativ ist es möglich, dass die Gesamtkühlfunktion F1 der Steuereinrichtung 11 auf andere Weise bekannt wird, beispielsweise durch Vorgabe oder Parametrierung durch einen (in den FIG nicht dargestellten) Bediener.It is possible that the overall cooling function F1 of the
In Schritten S15 und S16 simuliert die Steuereinrichtung 11 rechnerisch den Transport des Walzgutpunktes P durch die Kühlstrecke 2. Zu diesem Zweck setzt die Steuereinrichtung 11 im Schritt S15 den aktuellen Ort x des herausgegriffenen Walzgutpunktes P gleich dem Anfangsort xA, die Simulationszeit t auf den Wert 0. Im Schritt S16 schreibt die Steuereinrichtung 11 den aktuellen Ort x des herausgegriffenen Walzgutpunktes P unter Verwendung des Fahrdiagramms 17 und einer zeitlichen Schrittweite δt fort. Auch die Simulationszeit t schreibt sie unter Verwendung der zeitlichen Schrittweite δt fort. Die zeitliche Schrittweite δt kann nach Bedarf bestimmt sein. Sie kann beispielsweise im Bereich weniger Millisekunden liegen. Unter Umständen kann die zeitliche Schrittweite δt variabel sein. Insbesondere kann die zeitliche Schrittweite δt in Bereichen der Kühlstrecke 2, in denen der Walzgutpunkt P sich nicht im Wirkbereich 8, 9 einer der Kühleinrichtungen 6, 7 befindet, größer gewählt werden als in Bereichen der Kühlstrecke 2, in denen der Walzgutpunkt P sich im Wirkbereich 8, 9 einer der Kühleinrichtungen 6, 7 befindet.In steps S15 and S16, the
In einem Schritt S17 rechnet die Steuereinrichtung 11 mittels des Modells 16 die zeitliche Entwicklung des Zustands E des betrachteten Walzgutpunktes P mit. Sofern der betrachtete Walzgutpunkt P sich im Rahmen der jeweiligen Abarbeitung des Schrittes S17 im Wirkbereich 8, 9 einer der freigegebenen Kühleinrichtungen 6, 7 befindet, ermittelt die Steuereinrichtung 11 im Rahmen der jeweiligen Abarbeitung des Schrittes S17 weiterhin eine endgültige Kühlmittelmenge mi für die entsprechende Kühleinrichtung 6, 7. Eine mögliche Ausgestaltung des Schrittes S17 wird später in Verbindung mit
In einem Schritt S18 prüft die Steuereinrichtung 11, ob im Rahmen der Simulation der Zielort xZ erreicht wurde. Solange dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S16 zurück. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S19 über.In a step S18, the
Im Schritt S19 ermittelt die Steuereinrichtung 11 die Istgröße I. Die Ermittlung erfolgt unter Verwendung des anhand der wiederholten Abarbeitung des Schrittes S17 nunmehr ermittelten Zustandes E des herausgegriffenen Walzgutpunktes P. Weiterhin vergleicht die Steuereinrichtung 11 im Schritt S19 die ermittelte Istgröße I mit der vorgegebenen Zielgröße EZ. Insbesondere ermittelt die Steuereinrichtung 11 in der Regel die Abweichung ΔE zwischen der nunmehr ermittelten Istgröße I und der Zielgröße EZ. In einem Schritt S20 passt die Steuereinrichtung 11 anhand des Vergleichs - in der Regel anhand der Abweichung ΔE - die Gesamtkühlfunktion F1 an.In step S19, the
Im Rahmen der Anpassung der Gesamtkühlfunktion F1 ist es möglich, dass entsprechend der Darstellung in
Bezüglich des im Schritt S11 herausgegriffenen Walzgutpunktes P ist die Vorgehensweise von
Nachstehend wird in Verbindung mit
Gemäß
Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S22 über. Im Schritt S22 prüft die Steuereinrichtung 11, ob der aktuelle Ort x, bis zu dem der Transport des herausgegriffenen Walzgutpunktes P simuliert wurde, dem Wirkbereich 8 einer der freigegebenen oberen Kühleinrichtungen 6 entspricht.If so, the
Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S23 über. Im Schritt S23 ermittelt die Steuereinrichtung 11 anhand des dann aktuellen Zustands E des herausgegriffenen Walzgutpunktes P eine vorläufige Kühlleistung mi für die entsprechende freigegebene obere Kühleinrichtung 6. Die Ermittlung erfolgt unter Verwendung einer - vorzugsweise glatten - Kühlkurve F2, die der jeweiligen oberen Kühleinrichtung 6 zugeordnet ist. Die vorläufige Kühlleistung mi ist stets größer als 0. Zumindest ist sie nicht kleiner als 0. Der Wert 0 selbst ist also noch zugelassen. Die vorläufige Kühlleistung mi kann hingegen keine negativen Werte annehmen, was einem Aufheizen des Walzgutpunktes P entsprechen würde. Gegebenenfalls kann die vorläufige Kühlleistung mi nach oben begrenzt sein.If so, the
Es ist möglich, dass die Kühlkurve F2 individuell für die jeweilige obere Kühleinrichtung 6 ist. In der Regel stimmen die Kühlkurven F2 für die oberen Kühleinrichtungen 6 jedoch miteinander überein. In diesem Fall muss die Kühlkurve F2 nur einmal für alle oberen Kühleinrichtungen 6 bestimmt sein. Die Kühlkurve F2 beschreibt beispielsweise als Funktion des aktuellen Zustands E eine Kühlmittelmenge, mit der der mit dem entsprechenden Walzgutpunkt P korrespondierende Abschnitt 15 des Walzgutes 1 beaufschlagt werden soll. Alternativ kann beispielsweise eine relative Durchflussmenge (0% bis 100%) oder eine Öffnungsstellung (von vollständig geschlossen bis vollständig geöffnet) eines Ventils der jeweiligen Kühleinrichtung 6 beschrieben werden. Falls die Kühleinrichtungen 6 Schaltventile (auf-zu) aufweisen, kann beispielsweise mittels einer Approximation angegeben werden, wie viele freigegebene Kühleinrichtungen 6, 7, ausgehend von einer jeweils eingeschalteten freigegebenen Kühleinrichtung 6, übersprungen werden sollen.It is possible that the cooling curve F2 is individual for the respective
Weiterhin setzt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S24 die endgültige Kühlleistung mi für die betreffende freigegebene obere Kühleinrichtung 6 auf den kleineren der beiden Werte vorläufige Kühlleistung mi und Restkühlmittelmenge M. Weiterhin reduziert sie im Schritt S24 die Restkühlmittelmenge M um die endgültige Kühlleistung mi. Weiterhin ordnet die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S25 die ermittelte endgültige Kühlleistung mi dem herausgegriffenen Walzgutpunkt P unter Zuordnung zur entsprechenden freigegebenen oberen Kühleinrichtung 6 zu.Furthermore, in a step S24, the
Wenn der aktuelle Ort x, bis zu dem der Transport des herausgegriffenen Walzgutpunktes P simuliert wurde, hingegen nicht dem Wirkbereich 8 einer der freigegebenen oberen Kühleinrichtungen 6 entspricht, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S26 über. Im Schritt S26 prüft die Steuereinrichtung 11, ob der aktuelle Ort x, bis zu dem der Transport des herausgegriffenen Walzgutpunktes P simuliert wurde, dem Wirkbereich 8 einer der nicht freigegebenen oberen Kühleinrichtungen 6 entspricht.On the other hand, if the current location x, up to which the transport of the selected rolling stock point P was simulated, does not correspond to the
Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S27 über. Im Schritt S27 setzt die Steuereinrichtung 11 die endgültige Kühlleistung mi auf einen für diese obere Kühleinrichtung 6 vorgegebenen Wert. Eine Zuordnung zu der entsprechenden oberen Kühleinrichtung 6 erfolgt jedoch nicht. Der im Rahmen des Schrittes S27 festgesetzte Wert wird lediglich im Rahmen eines Schrittes S28 verwertet.If so, the
Im Schritt S28 aktualisiert die Steuereinrichtung 11 durch Anwendung des Modells 16 den Zustand E. Die Steuereinrichtung 11 berücksichtigt bei der Anwendung des Modells 16 im Rahmen des Schrittes S28 die im Rahmen des Schrittes S24 oder des Schrittes S27 festgesetzte Kühlleistung mi.In step S28, the
In analoger Weise prüft die Steuereinrichtung in einem Schritt S29, ob der aktuelle Ort x, bis zu dem der Transport des herausgegriffenen Walzgutpunktes P simuliert wurde, dem Wirkbereich 9 einer der freigegebenen unteren Kühleinrichtungen 7 entspricht.In an analogous manner, the control device checks in a step S29 whether the current location x, up to which the transport of the selected rolling stock point P was simulated, corresponds to the
Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S30 über. Im Schritt S30 ermittelt die Steuereinrichtung 11 anhand des dann aktuellen Zustands E des herausgegriffenen Walzgutpunktes P eine vorläufige Kühlleistung mi für die entsprechende freigegebene untere Kühleinrichtung 7. Sofern zuvor bereits der Schritt S28 ausgeführt wurde, wird im Rahmen des Schrittes S30 von dem im Schritt S28 bereits modifizierten Zustand E ausgegangen.If so, the
Die Ermittlung erfolgt - analog zum Schritt S23 - unter Verwendung einer - vorzugsweise glatten - Kühlkurve F3, die der jeweiligen unteren Kühleinrichtung 7 zugeordnet ist. Die vorläufige Kühlleistung mi ist stets größer als 0 oder nimmt minimal den Wert Null an. Sie kann also keine negativen Werte annehmen. Es ist möglich, dass die Kühlkurve F3 individuell für die jeweilige untere Kühleinrichtung 7 ist. In der Regel stimmen die Kühlkurven F3 für die unteren Kühleinrichtungen 7 jedoch miteinander überein. In diesem Fall muss die Kühlkurve F3 nur einmal für alle unteren Kühleinrichtungen 7 bestimmt sein.The determination is made - analogous to step S23 - using a - preferably smooth - cooling curve F3, which is associated with the respective
Weiterhin setzt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S31 die endgültige Kühlleistung mi für die betreffende freigegebene untere Kühleinrichtung 7 auf den kleineren der beiden Werte vorläufige Kühlleistung mi und Restkühlmittelmenge M. Weiterhin reduziert sie im Schritt S31 die Restkühlmittelmenge M um die endgültige Kühlleistung mi. Sofern bereits der Schritt S24 ausgeführt wurde, wird im Rahmen des Schrittes S31 von der im Schritt S24 bereits reduzierten Restkühlmittelmenge M ausgegangen. Weiterhin ordnet die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S32 die ermittelte endgültige Kühlleistung mi dem herausgegriffenen Walzgutpunkt P unter Zuordnung zur entsprechenden freigegebenen unteren Kühleinrichtung 7 zu.Furthermore, in a step S31, the
Wenn der aktuelle Ort x, bis zu dem der Transport des herausgegriffenen Walzgutpunktes P simuliert wurde, hingegen nicht dem Wirkbereich 9 einer der freigegebenen unteren Kühleinrichtungen 7 entspricht, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S33 über. Im Schritt S33 prüft die Steuereinrichtung 11, ob der aktuelle Ort x, bis zu dem der Transport des herausgegriffenen Walzgutpunktes P simuliert wurde, dem Wirkbereich 9 einer der nicht freigegebenen unteren Kühleinrichtungen 7 entspricht.On the other hand, if the current location x, up to which the transport of the selected rolling stock point P has been simulated, does not correspond to the
Wenn dies der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S34 über. Im Schritt S34 setzt die Steuereinrichtung 11 die endgültige Kühlleistung mi auf einen für diese untere Kühleinrichtung 7 vorgegebenen Wert. Eine Zuordnung zu der entsprechenden unteren Kühleinrichtungen 7 erfolgt nicht. Der im Rahmen des Schrittes S34 festgesetzte Wert wird lediglich im Rahmen eines Schrittes S35 verwertet.If so, the
Im Schritt S35 aktualisiert die Steuereinrichtung 11 durch Anwendung des Modells 16 den Zustand E. Die Steuereinrichtung 11 berücksichtigt bei der Anwendung des Modells 16 im Rahmen des Schrittes S35 die im Rahmen des Schrittes S31 oder des Schrittes S34 festgesetzte Kühlleistung mi. Sofern zuvor bereits der Schritt S28 ausgeführt wurde, wird im Rahmen des Schrittes S35 von dem im Schritt S28 bereits modifizierten Zustand E ausgegangen.In step S35, the
Im Nein-Zweig des Schrittes S21 wird in einem Schritt S36 unter Anwendung des Modells 16 der Zustand E des herausgegriffenen Walzgutpunktes P aktualisiert. Im Rahmen des Schrittes S36 wird jedoch ausschließlich eine Wechselwirkung mit der Umgebung modelliert, die nicht durch die aktive Kühlung durch die Kühleinrichtungen 6, 7 bewirkt wird (Luftkühlung und/oder Kontaktkühlung über die Transportrollen 5).In the no branch of step S21, the state E of the selected rolling stock point P is updated in a step S36 using the
Aufgrund der Vorgehensweise gemäß
Im Rahmen der Vorgehensweise von
Gemäß der Vorgehensweise von
Die Vorgehensweise der
Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist es alternativ möglich, den Schritt S2 von
In beiden Fällen sind für die herausgegriffenen Walzgutpunkte P die tatsächlichen Kühlleistungen mi mit den endgültigen Kühlleistungen mi identisch. Da die tatsächlichen Kühlleistungen mi im Rahmen des Schrittes S6 benötigt werden und zur Ermittlung der tatsächlichen Kühlleistungen mi die endgültigen Kühlleistungen mi für den herausgegriffenen Walzgutpunkt P benötigt werden, ist sofort und ohne weiteres ersichtlich, dass die Vorgehensweise der
Falls im Rahmen des Schrittes S1 nicht alle Walzgutpunkte P herausgegriffen werden, müssen im Rahmen des Schrittes S2 auch für die anderen, nicht herausgegriffenen Walzgutpunkte P die tatsächlichen Kühlleistungen mi ermittelt werden. In diesem Fall sind verschiedene Vorgehensweisen möglich. Mögliche Vorgehensweisen werden nachstehend in Verbindung mit den
Analoge Vorgehensweisen sind jedoch ebenso möglich, wenn andere Walzgutpunkte P herausgegriffen werden und/oder wenn zwischen den beiden herausgegriffenen Walzgutpunkten P mehr oder weniger als drei andere, nicht herausgegriffene Walzgutpunkte P liegen.However, analogous procedures are also possible if other rolling stock points P are picked out and / or if between the two selected rolling stock points P more or less than three other, not picked Walzgutpunkte P are.
So ist es gemäß der Darstellung in
Die Vorgehensweise gemäß
Bei der Vorgehensweise gemäß
Gemäß
Wie bereits erwähnt, kann der Anfangsort xA entsprechend der Darstellung in
Aufgrund des Abstandes der Walzgutpunkte P voneinander ist es möglich, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem einer der Walzgutpunkte P herausgegriffen werden soll, gerade kein Walzgutpunkt P den Anfangsort xA passiert. In diesem Fall kann beispielsweise anhand der Zustände E der beiden Walzgutpunkte P unmittelbar vor und unmittelbar hinter dem Anfangsort xA - insbesondere durch gewichtete oder ungewichtete Interpolation der beiden entsprechenden Zustände E - der Zustand E eines fiktiven Walzgutpunktes P ermittelt und nachfolgend verwendet werden.Due to the distance of the rolling stock points P from each other, it is possible that at the time when one of the rolling stock points P is to be picked out, just no rolling stock point P passes the initial location xA. In this case, for example, based on the states E of the two rolling stock points P immediately before and immediately after the initial location xA - determined in particular by weighted or unweighted interpolation of the two corresponding states E - the state E of a fictitious Walzgutpunktes P and subsequently used.
In analoger Weise ist es möglich, dass der Zielort xZ entsprechend der Darstellung in
Es ist entsprechend der Darstellung in den
Nachstehend werden in Verbindung mit
Gemäß
In einem Schritt S56 aktualisiert die Steuereinrichtung 11 den Zustand E des entsprechenden Abschnitts 15. Insbesondere löst die Steuereinrichtung 5 im Rahmen des Schrittes S56 entsprechend dem Modell 16 die Wärmeleitungsgleichung. Im Rahmen des Schrittes S56 berücksichtigt die Steuereinrichtung 11, soweit erforderlich, die jeweilige Ansteuerung der jeweiligen Kühleinrichtung 6, 7. Der Schritt S56 entspricht im Wesentlichen dem Schritt S7 von
Die Vorgehensweise gemäß
Entsprechend der Darstellung in
Wenn der betrachtete Abschnitt 15 den ausgangsseitigen Temperaturmessplatz 21 passiert, erfasst die Steuereinrichtung 11 im Schritt S58 eine tatsächliche Temperatur T des entsprechenden Abschnittes 15 des Walzgutes 1. Im Schritt S59 vergleicht die Steuereinrichtung 11 die erfasste Temperatur T mit einer Temperatur, die anhand des im Rahmen der wiederholten Abarbeitung des Schrittes S56 ermittelten Zustands E ermittelt wird. Insbesondere ermittelt die Steuereinrichtung 11 in der Regel die Abweichung ΔT zwischen der erfassten Temperatur T und der anhand des Zustands E ermittelten Temperatur. Im Schritt S60 führt die Steuereinrichtung 11 sodann anhand des Vergleichs - in der Regel anhand der Abweichung ΔT - mindestens einen Parameter k des Modells 16 nach. Mittels des Parameters k kann beispielsweise der Wärmeübergang vom Walzgut 1 zum Kühlmittel 10 angepasst werden.When the inspected
Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung. Denn insbesondere kann die vorliegende Erfindung auch dann angewendet werden, wenn die Transportgeschwindigkeit v nicht durchgehend dieselbe Richtung aufweist, sondern das Walzgut 1 in der Kühlstrecke 2 vor und zurück transportiert wird.From the foregoing, another significant advantage of the present invention results. For in particular, the present invention can also be applied when the transport speed v is not consistently the same direction, but the rolling
Zur Implementierung der Schritte S54 und S55 wird vorzugsweise so vorgegangen, wie dies nachfolgend in Verbindung mit
Gemäß
Die Kühleinrichtungen 6, 7 weisen gemäß
Im Rahmen der Prognose der
Wie bereits erwähnt, muss die Vorgehensweise der
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So wird beispielsweise ein sogenanntes Klappern von Ventilen nahezu vollständig vermieden. Die Ansteuerung der Kühleinrichtungen 6, 7 verläuft stattdessen sehr ruhig. Weiterhin arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren auch bei sehr niedrigen Temperaturen (beispielsweise unterhalb ca. 350 °C) sehr zuverlässig. Sogar eine Verzehnfachung des Wärmeübergangs bei tiefen Temperaturen lässt sich gut beherrschen. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist damit insbesondere auch geeignet, wenn sogenannter Dualphasenstahl gekühlt werden soll. Dies gilt auch dann, wenn bei der Herstellung des Dualphasenstahls eine Beschleunigung nicht vermieden werden kann, weil anderenfalls andere Zielgrößen wie beispielsweise eine Endwalztemperatur, eine Walzgutdicke und dergleichen mehr aus einem zulässigen Toleranzbereich herausfallen würden. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Vorgehensweise eine große Flexibilität. Es lässt sich beispielsweise eine hohe Kühlrate noch einsetzen bis zu einer Oberflächentemperatur von ca. 400°C. Sodann kann diese auf einen sehr kleinen Wert reduziert werden, wenn ca. 350°C unterschritten werden. Dadurch lässt sich auch an der kritischen Stelle, an welcher die so genannte Leidenfrosttemperatur erreicht wird, die Kühlung reduzieren, ohne dass diese Stelle vorab bekannt sein muss. Auch bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, es innerhalb ein und derselben Kühlstrecke 2 mehrfach einzusetzen. Es muss lediglich berücksichtigt werden, dass der Anfangsort xA der jeweils nachfolgenden Ausführung - gegebenenfalls unter Berücksichtigung der momentanen Transportrichtung - hinter dem Anfangsort xA der jeweils vorhergehenden Ausführung liegen muss. Insbesondere die Möglichkeiten einer Kühlstrecke 2 mit kontinuierlich steuerbaren Kühleinrichtungen 6, 7 können voll ausgenutzt werden, um ein optimales Kühlergebnis zu erreichen.The present invention has many advantages. For example, a so-called rattling of valves is almost completely avoided. The control of the
Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung folgenden Sachverhalt:
Ein flaches Walzgut 1 wird durch eine Kühlstrecke 2 transportiert, so dassAbschnitte 15 desWalzgutes 1 8, 9Wirkbereiche 6, 7 nacheinander durchlaufen.von Kühleinrichtungen Den Abschnitten 15 werden virtuelle Walzgutpunkte P zugeordnet. Während des Transportsder Abschnitte 15 durch dieKühlstrecke 2 wird mit einem Arbeitstakt δt' eine Wegverfolgung der Abschnitte 15 durchgeführt. 6, 7 werden entsprechend den korrespondierenden Walzgutpunkten P für dieDie Kühleinrichtungen 6, 7 zugeordneten tatsächlichen Kühlleistungen mi gesteuert. Dadurch wird jeweils derKühleinrichtungen 8, 9 der jeweiligen Kühleinrichtung 6, 7im Wirkbereich befindliche Abschnitt 15 mit einer jeweiligen Kühlmittelmenge beaufschlagt. 6, 7 werden in freigegebene und nicht freigegebene Kühleinrichtungen unterteilt. Iterativ wird jeweils ein Walzgutpunkt P herausgegriffen. Bevor der korrespondierende Abschnitt 15, ausgehend von einem Anfangsort xA,Die Kühleinrichtungen 8, 9 der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung 6, 7 erreicht, wird ein Zustand E ermittelt, den der entsprechende Walzgutpunkt P am Anfangsort xA aufweist. Anhand einer Gesamtkühlfunktion F1 wird eine Gesamtkühlmittelmenge ermittelt und dem Walzgutpunkt P als Restkühlmittelmenge M zugeordnet. Der Transport des Walzgutpunktes P durch dieden Wirkbereich Kühlstrecke 2 wird unter Verwendung eines Fahrdiagrammms 17 rechnerisch simuliert. Dabei wird mittels einesModells 16 die zeitliche Entwicklung des Zustands E mitgerechnet. Wenn der Walzgutpunkt P einen freigegebenen Wirkbereich 8, 9 erreicht, wird anhand des dann aktuellen Zustands E eine jeweilige vorläufige Kühlleistung mi ermittelt. Dem Walzgutpunkt P wird für die jeweilige freigegebene Kühleinrichtung 6, 7 das Minimum von vorläufiger Kühlleistung mi und Restkühlmittelmenge M als endgültige Kühlleistung mi zugeordnet. Die Restkühlmittelmenge M wird entsprechend reduziert. An einem Zielort xZ wird eine anhand des dortigen Zustands E ermittelte Istgröße I mit einer Zielgröße EZ verglichen. Anhand des Vergleichs wird die Gesamtkühlfunktion F1 angepasst. Unter Verwendung der ermittelten endgültigen Kühlleistungen mi werden für eine Anzahl an Walzgutpunkten P die tatsächlichen Kühlleistungen mi ermittelt und den Walzgutpunkten P unter Zuordnung zur jeweiligen freigegebenen Kühleinrichtung 6, 7 zugeordnet.
- A
flat rolling stock 1 is transported through acooling section 2, so thatsections 15 of therolling stock 1 through 8, 9 ofactive areas 6, 7 successively. Thecooling devices sections 15 are assigned virtual rolling stock points P. During the transport of thesections 15 through thecooling section 2, a tracking of thesections 15 is performed with a working cycle Δt '. The 6, 7 are controlled according to the corresponding rolling material points P for thecooling devices 6, 7 associated actual cooling performance mi. As a result, in each case thecooling devices portion 15 located in the 8, 9 of theeffective region 6, 7 is subjected to a respective amount of coolant. Therespective cooling device 6, 7 are subdivided into released and unreleased cooling devices. Iteratively, one rolling stock point P is picked out in each case. Before the correspondingcooling devices section 15, starting from an initial location xA, reaches the 8, 9 of the next releasedeffective area 6, 7, a state E is determined which the corresponding rolling point P has at the initial location xA. Based on a total cooling function F1, a total amount of coolant is determined and assigned to the rolling stock point P as residual coolant quantity M. The transport of the rolling stock point P through thecooling device cooling section 2 is simulated using aFahrdiagrammms 17 mathematically. In this case, by means of amodel 16, the temporal evolution of state E is included. When the rolling stock point P reaches a released 8, 9, a respective provisional cooling capacity mi is determined on the basis of the then current state E. The rolling stock point P is for the respective releasedactive area 6, 7, the minimum of preliminary cooling capacity mi and residual refrigerant amount M assigned as the final cooling capacity mi. The residual amount of coolant M is reduced accordingly. At a destination xZ, an actual variable I determined on the basis of the local state E is compared with a target variable EZ. Based on the comparison, the total cooling function F1 is adjusted. Using the determined final cooling powers mi, the actual cooling powers mi are determined for a number of rolling stock points P and assigned to the rolling stock points P assigned to the respective releasedcooling device 6, 7.cooling device
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (20)
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der Kühleinrichtungen (6, 7) auf die Oberseite des Walzgutes (1) wirkt und dass die Kühlkurven (F2) für die auf die Oberseite des Walzgutes (1) wirkenden Kühleinrichtungen (6) miteinander übereinstimmen.Operating method according to claim 1 or 2,
characterized,
in that at least some of the cooling devices (6, 7) act on the upper side of the rolling stock (1) and that the cooling curves (F2) for the cooling devices (6) acting on the upper side of the rolling stock (1) coincide with one another.
dadurch gekennzeichnet,
dass ein weiterer Teil der Kühleinrichtungen (7) auf die Unterseite des Walzgutes (1) wirkt und dass die Kühlkurven (F3) für die auf die Unterseite des Walzgutes (1) wirkenden Kühleinrichtungen (7) miteinander übereinstimmen.Operating method according to claim 3,
characterized,
that a further part of the cooling devices (7) on the underside of the rolling stock (1) acts, and that the cooling curves (F3) acting on the underside of the rolling stock (1) cooling means (7) coincide with each other.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlkurven (F2) für die auf die Oberseite des Walzgutes (1) wirkenden Kühleinrichtungen (6) einerseits und die Kühlkurven (F3) für die auf die Unterseite des Walzgutes (1) wirkenden Kühleinrichtungen (7) andererseits miteinander übereinstimmen oder verschieden voneinander sind.Operating method according to claim 4,
characterized,
are that the cooling curves (F2) acting on the on the top of the rolled stock (1) cooling means (6) on the one hand and the cooling curves (F3) on the other match acting for on the underside of the rolling stock (1) cooling means (7) with each other or different from each ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anfangsort (xA) vor der Kühlstrecke (2) oder in der Kühlstrecke (2) liegt.Operating method according to one of the above claims,
characterized,
that the initial location (xA) before the cooling section (2) or in the cooling line (2).
dadurch gekennzeichnet,
dass am Anfangsort (xA) ein Temperaturmessplatz (4) angeordnet ist, mittels dessen eine Temperatur (T) des entsprechenden Abschnittes (15) des Walzgutes (1) erfasst wird und dass der Zustand (E) des Walzgutpunktes (P) am Anfangsort (xA) anhand der erfassten Temperatur (T) ermittelt wird.Operating method according to claim 6,
characterized,
that at the initial location (xA) a temperature measuring station (4) is arranged, by means of which a temperature (T) of the corresponding section (15) of the rolling stock (1) is detected and that the condition (E) of the Walzgutpunktes (P) (at the initial location xA ) is determined on the basis of the detected temperature (T).
dadurch gekennzeichnet,
dass am Anfangsort (xA) kein Temperaturmessplatz angeordnet ist.Operating method according to claim 6,
characterized,
that no temperature measuring station is arranged at the initial location (xA).
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zielort (xZ) in der Kühlstrecke (2) oder hinter der Kühlstrecke (2) liegt.Operating method according to one of the above claims,
characterized,
that the destination (XZ) in the cooling line (2) or downstream of the cooling path (2).
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Anpassen der Gesamtkühlfunktion (F1) für denselben Walzgutpunkt (P) nochmals die auf das Herausgreifen des Walzgutpunktes (P) folgenden Schritte ausgeführt werden.Operating method according to one of the above claims,
characterized,
that after adjusting the overall cooling function (F1) for the same rolling stock point (P), the steps following the picking of the rolling stock point (P) are carried out again.
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Ansteuerung der Kühleinrichtungen (6, 7) Verzögerungszeiten (t1, t2) der Kühleinrichtungen (6, 7) berücksichtigt werden.Operating method according to one of the above claims,
characterized,
that during the control of the cooling devices (6, 7) delay times (t1, t2) of the cooling devices (6, 7) are taken into account.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühleinrichtungen (6, 7) Verzögerungszeiten (t1, t2) aufweisen, dass die auf das Herausgreifen des jeweiligen Walzgutpunktes (P) folgenden Schritte zu einem Abschlusszeitpunkt abgeschlossen werden, dass der korrespondierende Abschnitt (15) des realen Walzgutes (1), ausgehend vom Anfangsort (xA), den Wirkbereich (8, 9) der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung (6, 7) zu einem Kühlbeginnzeitpunkt erreicht und dass eine zeitliche Differenz zwischen dem Abschlusszeitpunkt und dem Kühlbeginnzeitpunkt mindestens so groß wie die Verzögerungszeit (t1, t2) der nächsten freigegebenen Kühleinrichtung (6, 7) ist.Operating method according to one of the above claims,
characterized,
in that the cooling devices (6, 7) have delay times (t1, t2) such that the steps following the picking of the respective rolling stock point (P) at a termination time point be concluded that the corresponding portion (15) of the real rolling stock (1), starting from the initial location (xA), the effective range (8, 9) of the next released cooling device (6, 7) reaches a cooling start time and that a time difference between the termination time and the cooling start time is at least as long as the delay time (t1, t2) of the next released cooling device (6, 7).
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
dass es, bezogen auf die Erstreckung der Kühlstrecke (2), mehrmals in jeweiligen Bereichen (18, 19) der Kühlstrecke (2) angewendet wird.Operating method according to one of the above claims,
characterized,
in that , based on the extent of the cooling section (2), it is applied several times in respective regions (18, 19) of the cooling section (2).
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Bereichen (18, 19) der Kühlstrecke (2), in denen das Betriebsverfahren jeweils angewendet wird, ein Zwischenabschnitt (20) liegt, in dem das Walzgut (1) nicht aktiv gekühlt wird.Operating method according to claim 14,
characterized,
in that between the areas (18, 19) of the cooling section (2), in which the operating method is used in each case, an intermediate section (20), in which the rolling stock (1) is not actively cooled.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bereiche (18, 19) der Kühlstrecke (2), in denen das Betriebsverfahren jeweils angewendet wird, einander überlappen.Operating method according to claim 15,
characterized,
that the areas (18, 19) of the cooling line in which the operating method is applied in each case (2), overlap each other.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gesamtkühlfunktion (F1) abhängig oder unabhängig vom Zustand (E) des herausgegriffenen Walzgutpunktes (P) am Anfangsort (xA) ist.Operating method according to one of the above claims,
characterized,
that the total cooling function (F1) is dependent on or independent of the state (E) of the picked Walzgutpunktes (P) at the initial location (xA).
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