EP4492916A1 - Induktives heizen mit umschalten der regelungsart - Google Patents

Induktives heizen mit umschalten der regelungsart Download PDF

Info

Publication number
EP4492916A1
EP4492916A1 EP23184417.6A EP23184417A EP4492916A1 EP 4492916 A1 EP4492916 A1 EP 4492916A1 EP 23184417 A EP23184417 A EP 23184417A EP 4492916 A1 EP4492916 A1 EP 4492916A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inductive heating
region
rolling stock
heating element
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23184417.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kerstin Baumgartner
Markus Mohr
Gero Schwarz
Andrej Umbrasko
Michael Zahedi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
ABP Induction Systems GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
ABP Induction Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH, ABP Induction Systems GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Priority to EP23184417.6A priority Critical patent/EP4492916A1/de
Priority to CN202480046146.1A priority patent/CN121533135A/zh
Priority to PCT/EP2024/067396 priority patent/WO2025011922A1/de
Publication of EP4492916A1 publication Critical patent/EP4492916A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/103—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor
    • H05B6/104—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor metal pieces being elongated like wires or bands

Definitions

  • control type does not mean - at least within the scope of the present invention - that only the value of the setpoint to which the control is applied changes, i.e. that the control is now set to "5" instead of "3". It also does not mean that the controller characteristics change, i.e. that the controller switches from proportional control to proportional-integral control, for example.
  • control type rather means that the technological variable for which a setpoint is specified is changed.
  • Such an operating procedure is known, for example, from US 3 610 861 A known.
  • the first control type is current control
  • the second control type is voltage control.
  • An operating method for inductively heating an elongated product is known in which the elongated product is guided through the effective range of an inductive heating element of an inductive heating device and an energization level with which the inductive heating element is operated is set to different values depending on the progress of the transport of the elongated product.
  • Inductive heating elements are often used in the production of elongated rolled goods.
  • the format of the rolled goods can vary from case to case. It can be a flat rolled goods (slab, preliminary strip, strip or heavy plate), a rolled goods with a billet cross-section (square or round) or with a rod-shaped cross-section (also square or round).
  • the stage of production progress can also vary from case to case. Heating can take place - for example - between casting and pre-rolling, between pre-rolling and finish rolling, before pickling, before coating, etc. Depending on the individual case, heating can take place starting from the ambient temperature or starting from a significantly higher temperature.
  • the rolling stock in the effective range of the inductive heating element is exposed to an alternating magnetic field that is generated by a current-carrying coil.
  • This generates eddy currents in the rolling stock, which in turn lead to heating of the rolling stock.
  • the coil can be designed as a longitudinal field module or a transverse field module as required.
  • the desired target properties should be achieved as precisely as possible.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which exactly this is made possible.
  • an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that the first type of control is a voltage control and the second type of control is a power control.
  • the system Before the first point in time and after the second point in time, the system is regulated to a target voltage. Between the first and second points in time, the system is regulated to a target power.
  • the technological variable that is regulated is therefore a voltage in one case and a power in the other.
  • the present invention is based on the knowledge that it is indeed possible to set the required power values with which the inductive heating element should be controlled between the first and second points in time.
  • the first point in time i.e. up to the point in time at which the rolling stock head runs out of the effective area
  • the second point in time i.e. from the point in time at which the rolling stock foot runs into the effective area
  • the inductive heating element can only be inadequately controlled by means of power control without a section of the rolling stock in the effective area, i.e. in idle mode, so to speak.
  • a different control of the inductive heating element is required before the first point in time and after the second point in time. It is precisely this different control that is implemented by the voltage control.
  • the control device determines a first target power for the inductive heating element using first actual properties that the middle piece has before entering the effective range and first target properties that the middle piece should have at a time after leaving the effective range, and operates the inductive heating element between the first and second times in such a way that an actual power of the inductive heating element corresponds as closely as possible to the first target power.
  • the first target power is determined in such a way that the first target properties are achieved as well as possible. This ensures that the middle piece is heated up as desired.
  • the first target power is constant over the length of the middle section. However, if the first actual properties and/or the first target properties vary over the length of the middle section, the first target power can also vary accordingly.
  • the actual power can in individual cases be an apparent power. Usually, however, it is an active power of the inductive heating element.
  • the active power can - for example - based on the effective values for the voltage and current and taking into account the phase shift between voltage and current.
  • the second actual properties can be the same as the first actual properties. Alternatively, they can be properties that are different from the first actual properties. The same applies to the relationship between the second target properties and the first target properties.
  • the second target power is preferably the power at which the second target properties are achieved as well as possible.
  • the control device it is possible for the control device to determine a provisional target voltage corresponding to the second target power and to determine the first target voltage by multiplying the provisional target voltage by a first adjustment factor.
  • the control device it is possible for the control device to determine a final target power by multiplying the second target power by the first adjustment factor and to determine the first target voltage as the voltage corresponding to the final target power.
  • the first adjustment factor has a value between a predetermined first minimum value and a predetermined first maximum value.
  • the predetermined first minimum value is between 0 and 1, and the predetermined first maximum value is at least 1.
  • the procedure explained above also includes the case where the first adjustment factor has exactly the value 1.
  • the respective multiplication is degenerate to a simple adoption of the corresponding value and both alternatives lead to the same result.
  • the first adjustment factor can be used, particularly in the case where second actual properties and second target properties are not available for determining the second target performance. are not specified separately, but the corresponding first properties are used, a purely actual often given temperature deviation in the initial range can be compensated.
  • the predetermined first minimum value is at least 0.5 and the predetermined first maximum value is at most 1.5.
  • the predetermined first minimum value is at least 0.8 and the predetermined first maximum value is at most 1.2.
  • the control device detects an operating voltage with which the inductive heating element is operated immediately before the second point in time, determines a second target voltage based on the detected operating voltage and operates the inductive heating element from the second point in time in such a way that an actual voltage of the inductive heating element corresponds as closely as possible to the second target voltage. This can ensure that the heating of the end region takes place as desired.
  • the operating voltage is the actual voltage of the inductive heating element immediately before the second point in time.
  • the term "operating voltage” was chosen to avoid confusion with the actual voltage at other points in time.
  • control device determines the second target voltage by multiplying the operating voltage by a second adjustment factor, wherein the second adjustment factor has a value between a predetermined second minimum value between 0 and 1 and a predetermined second maximum value of at least 1.
  • the second adjustment factor can - analogous to the first adjustment factor - compensate for a temperature deviation in the final area that often actually occurs.
  • the predetermined second minimum value is generally at least 0.5 and the predetermined second maximum value is at most 1.5.
  • the values mentioned are preferably at least 0.8 and at most 1.2.
  • control program with the features of claim 10.
  • Advantageous embodiments of the control program are the subject of dependent claims 11 and 12.
  • the processing of the machine code by the control device causes the first control type to be a voltage control and the second control type to be a power control.
  • the processing of the machine code by the control device causes the control device to operate the inductive heating element according to one of the advantageous embodiments explained above in connection with the operating method for the inductive heating device.
  • the advantages thereby achieved are the same as those explained above for the operating method.
  • control device it is possible for the control device to control only the inductive heating element, but not the transport device.
  • processing of the machine code by the control device also causes the control device to control the transport device of the inductive heating device.
  • control device operates the transport device in such a way that the rolling stock is conveyed by means of the transport device in a transport direction through the effective area of the inductive heating element, so that first the rolling stock head, then the initial area, then the middle section, then the final area and finally the rolling stock foot enters the effective area and later exits the effective area again.
  • control device with the features of claim 13.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the first type of control is a voltage control and the second type of control is a power control.
  • the control device of the inductive heating device is designed as a control device according to the invention.
  • an inductive heating device has an inductive heating element 1.
  • An elongated rolled metal product 2 is to be inductively heated by means of the inductive heating element 1.
  • the rolled product 2 is usually made of steel, but can also be made of another metal, for example aluminum.
  • the inductive heating element 1 can be designed as a longitudinal field module or as a transverse field module as required. It has an effective area 3.
  • the effective area 3 has an effective length L as seen in a transport direction x. The inductive heating of the rolled product 2 takes place in the effective area 3, i.e. over the effective length L.
  • the inductive heating device further comprises a transport device 4.
  • the transport device 4 By means of the transport device 4, the rolling stock 2 is conveyed in a transport direction x through the effective area 3.
  • the transport device 4 can, for example, comprise a plurality of transport rollers 5, wherein at least some of the transport rollers 5 are driven. Of the transport rollers 5, FIG 1 only a few are shown and of the transport rollers 5 shown, only a few are provided with their reference number.
  • the rolling stock 2 has a rolling stock head 6.
  • the rolling stock head 6 is the front side of the rolling stock 2 which is at the front as seen in the transport direction x, i.e. with which the rolling stock 2 first enters the effective area 3 and first exits the effective area 3.
  • the rolling stock head 6 is followed by a starting area 7 of the rolling stock 2.
  • the starting area 7 is ultimately determined by the effective length L of the effective area 3.
  • the length of the starting area 7 corresponds to the effective length L.
  • the starting area 7 is followed by a middle section 8 of the rolling stock 2.
  • the length of the middle section 8 can be as required.
  • the middle section 8 is usually longer - usually considerably longer - than the starting area 7.
  • the middle section 8 is in turn followed by an end area 9.
  • the end region 9 is ultimately determined - analogously to the initial region 7 - by the effective length L of the effective region 3.
  • the length of the end region 9 corresponds to the effective length L.
  • the rolling stock 2 has a rolling stock foot 10.
  • the rolling stock foot 10 refers to the front side of the rolling stock 2 which is at the back as seen in the transport direction x, i.e. with which the rolling stock 2 last enters the effective region 3 and last exits the effective region 3.
  • the inductive heating device further comprises a control device 11.
  • the control device 11 controls at least the inductive heating element 1. In many cases, the control device 11 also controls the transport device 4.
  • the control device 11 is programmed with a control program 12.
  • the control program 12 comprises machine code 13. The processing of the machine code 13 by the control device 11 causes the control device 11 to operate the inductive heating element 1 and, if applicable, also the transport device 4 according to an operating method which is described below in connection with FIG 2 is explained in more detail.
  • the transport of the rolling stock 2 is first started in a step S1.
  • the step S1 can be carried out by the control device 11 as part of the processing of the machine code 13. However, it can also be implemented in another way. For this reason, the step S1 in FIG 2 only shown in dashed lines.
  • the transport of the rolling stock 2 will be explained in the further execution of the procedure of FIG 2 retained.
  • FIG 3 shows as a function of time t different states which are assumed one after the other.
  • the different states are shown in FIG 3 are shown one above the other according to their chronological sequence. The earliest state is shown at the top, the latest state at the bottom.
  • the limits of the effective range 3 are shown in FIG 3 indicated by vertical dashed lines.
  • the rolling stock 2 is still completely in front of the effective area 3.
  • the rolling stock head 6 enters the effective area 3, thus reaching the beginning of the effective area 3. Due to the further transport, the rolling stock head 6 passes through the effective area 3 and reaches the end of the effective area 3 at a first time t1.
  • the rolling stock head 6 thus runs out of the effective area 3.
  • this time - this is how the starting area 7 is defined - the entire starting area 7 and only the starting area 7 is in the effective area 3.
  • the rolling stock 2 is now conveyed further through the effective area 3.
  • the rolling stock foot 10 reaches the beginning of the effective area 3.
  • the rolling stock foot 10 therefore enters the effective area 3.
  • this time - this is how the end area 9 is defined - the entire end area 9 and only the end area 9 is in the effective area 3.
  • the rolling stock 2 is, however, conveyed further so that the rolling stock foot 10 also gradually passes through the effective area 3 and runs out of the effective area 3 at a final time tF.
  • the rolling stock 2 is completely behind the effective area 3.
  • the control device 11 initially operates the inductive heating element 1 in a step S2 according to a voltage regulation.
  • the control device 11 determines control signals C for the inductive heating element 1 such that an actual voltage U of the inductive heating element 1 is regulated to a first target voltage U1*.
  • the control device 11 thus initially operates the inductive heating element 1 such that the actual voltage U corresponds as far as possible to the first target voltage U1*.
  • the control device 11 can determine control signals C for a converter 14 of the inductive heating element 1 so that an induction coil 15 of the inductive heating element 1, an actual voltage U regulated to the first target voltage U1* is applied.
  • step S2 begins is of secondary importance. However, it must be before the initial time tA.
  • the control device 11 checks whether the first time t1 has been reached, i.e. whether the rolling stock head 6 is just running out of the effective area 3.
  • the first time t1 can be determined based on a conventional path tracking.
  • the first time t1 can also be determined based on the evaluation of the signal from a detector that detects the presence or absence of metal or hot metal.
  • detectors a light barrier or a so-called hot metal detector
  • Such evaluations are also generally known to experts.
  • Step S2 is therefore repeatedly executed until the first time t1 is reached.
  • step S4 the control device 11 operates the inductive heating element 1 according to a power control.
  • the control device 11 determines the control signals C for the inductive heating element 1 in such a way that an actual power P of the inductive heating element 1 is regulated to a first target power P1*. An attempt is therefore made to set the actual power P of the inductive heating element 1 so that it corresponds as closely as possible to the first target power P1*.
  • the inductive heating element 1 is controlled with the control signals C in a similar way to step S2.
  • step S5 the control device 11 checks whether the second time t2 has been reached, i.e. whether the rolling stock base 10 is just entering the effective area 3. The same options are available for checking this fact as for the check in step S3.
  • Step S4 is therefore repeatedly executed until the second time t2 is reached.
  • step S6 the control device 11 operates the inductive heating element 1 again according to a voltage regulation.
  • the control device 11 thus determines the control signals C for the inductive heating element 1 in such a way that the actual voltage U of the inductive heating element 1 is reduced to a second Target voltage U2* is regulated.
  • the implementation of step S6 is completely analogous to the implementation of step S2.
  • step S7 the control device 11 checks whether the voltage regulation of step S6 should be terminated. If the voltage regulation should not be terminated yet, the control device 11 returns to step S6. Step S6 is therefore carried out again and again until the voltage regulation should be terminated.
  • control device 11 proceeds to a step S8 in which it terminates the voltage regulation.
  • step S9 the transport of the rolling stock 2 is terminated.
  • the step S9 can be carried out by the control device 11 as part of the processing of the machine code 13. However, it can also be implemented in another way. For this reason, the step S9 in FIG 2 only shown in dashed lines. The time period between the execution of steps S8 and S9 can be determined as required. It is of secondary importance within the scope of the present invention.
  • FIG 4 shows two possible embodiments of the approach of FIG 2 The two designs can be implemented independently of each other.
  • first actual properties E1 and first target properties Z1 are known.
  • the first actual properties E1 are properties that the middle piece 8 has before entering the effective area 3. Examples of such properties are the cross-section, the temperature and the chemical composition of the middle piece 8.
  • the first target properties Z1 are properties that the middle piece 8 should have at a time after leaving the effective area 3, for example immediately after leaving the effective area 3. Examples of such properties are the temperature and the structure of the middle piece 8.
  • the control device 11 determines the first target power P1*. The determination is carried out using the first actual properties E1 and the first target properties Z1.
  • steps S11 and S12 are always carried out by the control device 11 before the first execution of step S4. Usually they are even carried out before step S2 and often even before step S1.
  • the other embodiment consists in a preferred manner of determining the actual power P.
  • the actual power P is preferably an active power of the inductive heating element 1.
  • the control device 11 can record the actual voltage U and the associated actual current I in a step S16. These two values U, I can be effective values.
  • the control device 11 can record a phase offset ⁇ between the actual voltage U and the actual current I in step S16.
  • the control device 11 can then determine the actual power P as active power in a step S17, for example by forming the product of the actual voltage U, the actual current I and the cosine of the phase offset ⁇ .
  • FIG 5 shows another possible design of the approach of FIG 2 This design can be used as an alternative or in addition to the designs of FIG 4 feasible.
  • second actual properties E2 and second target properties Z2 are known.
  • the second actual properties E2 are properties that the initial area 7 has before entering the effective area 3. In principle, these can be properties similar to the first actual properties E1.
  • the second target properties Z2 are properties that the initial area 7 should have at a time after leaving the effective area 3, for example immediately after leaving the effective area 3. In principle, these can be properties similar to the first target properties Z1.
  • the control device 11 determines a second target power P2*.
  • the determination is carried out - analogously to the determination of the first target power P1* - using the second actual properties E2 and the second target properties Z2.
  • the initial area 7 is completely in the effective area 3, i.e. the effective area 3 is completely filled, particularly when viewed in the transport direction x.
  • control device 11 determines the first target voltage U1 based on the second target power P2*.
  • steps S21 to S23 are always carried out by the control device 11 before the first execution of step S2. Usually they are even carried out before step S2 and often even before step S1.
  • the second target power P2* is generally the power at which the second target properties Z2 are achieved as well as possible.
  • the first target voltage U1* is generally the voltage that corresponds to the second target power P2* when the effective area 3 is completely filled with the rolling stock 2 as seen in the transport direction x. Nevertheless, a correction may be necessary. This may be the case in particular if the second actual properties E2 and/or the second target properties Z2 are not specified independently, but are implicitly determined by the specification of the first actual properties E1 and/or the first target properties Z1. In this case, it may be necessary to carry out step S23 according to FIG 6 or according to FIG 7 to modify.
  • step S23 is modified in such a way that the control device 11 initially determines a target voltage U* corresponding to the second target power P2*. However, this value does not yet correspond to the first target voltage U1*, but is only provisional.
  • the provisional target voltage U* is then multiplied by a first adjustment factor k1.
  • the first adjustment factor k1 can be specified to the control device 11 from outside, for example by an operator (not shown).
  • the first adjustment factor k1 has a value between a predetermined first minimum value between 0 and 1 and a predetermined first maximum value of at least 1. This means that the possible specifications for the first adjustment factor k1 are limited to the value range between the first minimum value and the first maximum value. A specification outside this value range is therefore not possible.
  • the predetermined first minimum value is as shown in FIG 6 at 0.5 or above, for example at least 0.8.
  • the predetermined first maximum value is usually 1.5 or below, for example a maximum of 1.2.
  • step S23 is modified in such a way that the control device 11 first determines the second target power P2*, but then multiplies the second target power P2* by the first adjustment factor k1. Only this value - hereinafter referred to as the final target power P* - serves as the basis for determining the first target voltage U1.
  • the determined first target voltage U1 is the voltage corresponding to the final target power P*.
  • FIG 8 shows another possible design of the approach of FIG 2 This design can be used as an alternative or in addition to the designs of FIG 4 and/or FIG 5 (including their design) can be realized.
  • the control device 11 detects the respective actual voltage U in a step S31.
  • the step S31 is carried out in conjunction with the step S4. It can, for example, be part of the step S16 of FIG 4
  • the actual voltage U recorded during the last execution of step S31 is referred to below as the operating voltage and is provided with the reference symbol U'.
  • Step S31 is carried out by the control device 11 immediately before or immediately after step S4.
  • the operating voltage U' is thus the voltage with which the inductive heating element 1 is operated immediately before the second time t2.
  • control device 11 determines the second target voltage U* in a step S32 based on the detected operating voltage U'. In the simplest case, the control device 11 adopts the operating voltage U' as the second target voltage U2*. Regardless of the specific procedure, however, the determination takes place immediately before the first execution of step S6.
  • step S32 is as shown in FIG 9 modified in such a way that the control device 11 determines the second target voltage U2* by multiplying the operating voltage U' by a second adjustment factor k2.
  • the above statements regarding the first adjustment factor k1 apply analogously to the second adjustment factor k2.
  • the rolling stock 2 can be heated in the initial area 7 and the final area 9 in a more targeted and uniform manner than is possible in the prior art. This means that the rolling stock 2 can be fed to subsequent processing stations (not shown) in improved quality, so that more uniform processing is possible there too. Any problems that could be caused by uneven heating are also avoided. It is not only possible to implement the present invention in a newly constructed inductive heating device. It is also possible to easily convert an existing inductive heating device of the prior art in the manner according to the invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Ein langgestrecktes Walzgut (2) aus Metall wird mittels einer Transporteinrichtung (4) in einer Transportrichtung (x) durch einen Wirkbereich (3) eines induktiven Heizelements (1) gefördert, so dass zuerst ein Walzgutkopf (6), dann ein sich an den Walzgutkopf (6) anschließender Anfangsbereich (7), dann ein sich an den Anfangsbereich (7) anschließendes Mittelstück (8), dann ein sich an das Mittelstück (8) anschließender Abschlussbereich (9) und schließlich ein den Abschlussbereich (9) abschließender Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft und später wieder aus den Wirkbereich (3) ausläuft. Der Wirkbereich (3) ist derjenige Bereich, in dem das induktive Aufheizen erfolgt. Der Anfangsbereich (7), das Mittelstück (8) und der Abschlussbereich (9) sind dadurch definiert, dass zu einem ersten Zeitpunkt (t1), zu dem der Walzgutkopf (6) aus dem Wirkbereich (3) ausläuft, der Übergang vom Anfangsbereich (7) zum Mittelstück (8) in den Wirkbereich (3) einläuft und zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), zu dem der Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft, der Übergang vom Mittelstück (8) zum Abschlussbereich (9) aus dem Wirkbereich (3) ausläuft. Die Steuereinrichtung (11) betreibt das induktive Heizelement (1) vor dem ersten Zeitpunkt (t1) und nach dem zweiten Zeitpunkt (t2) gemäß einer Spannungsregelung und zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt (t1, t2) gemäß einer Leistungsregelung.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine induktive Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts aus Metall,
    • wobei das Walzgut mittels einer Transporteinrichtung der induktiven Heizeinrichtung in einer Transportrichtung durch einen Wirkbereich eines induktiven Heizelements der induktiven Heizeinrichtung gefördert wird, in dem das induktive Aufheizen erfolgt, so dass zuerst ein Walzgutkopf, dann ein sich an den Walzgutkopf anschließender Anfangsbereich, dann ein sich an den Anfangsbereich anschließendes Mittelstück, dann ein sich an das Mittelstück anschließender Abschlussbereich und schließlich ein den Abschlussbereich abschließender Walzgutfuß in den Wirkbereich einläuft und später wieder aus den Wirkbereich ausläuft,
    • wobei der Anfangsbereich, das Mittelstück und der Abschlussbereich dadurch definiert sind, dass zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem der Walzgutkopf aus dem Wirkbereich ausläuft, der Übergang vom Anfangsbereich zum Mittelstück in den Wirkbereich einläuft und zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem der Walzgutfuß in den Wirkbereich einläuft, der Übergang vom Mittelstück zum Abschlussbereich aus dem Wirkbereich ausläuft,
    • wobei die Steuereinrichtung das induktive Heizelement vor dem ersten Zeitpunkt gemäß einer ersten Regelungsart betreibt, zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt gemäß einer zweiten Regelungsart betreibt und ab dem zweiten Zeitpunkt wieder gemäß der ersten Regelungsart betreibt.
  • Mit dem Begriff "Regelungsart" ist - zumindest im Rahmen der vorliegenden Erfindung - nicht gemeint, dass lediglich der Wert des Sollwertes, auf den geregelt wird, sich ändert, dass also statt auf "3" nunmehr auf "5" geregelt wird. Es ist auch nicht gemeint, dass die Reglercharakteristik sich ändert, dass also beispielsweise von einer Proportionalregelung auf eine Proportional-Integral-Regelung umgeschaltet wird. Mit dem Begriff "Regelungsart" ist vielmehr gemeint, dass die technologische Größe, für die ein Sollwert vorgegeben wird, geändert wird.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung einer induktiven Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts aus Metall,
    • wobei das Walzgut mittels einer Transporteinrichtung der induktiven Heizeinrichtung in einer Transportrichtung durch einen Wirkbereich eines induktiven Heizelements der induktiven Heizeinrichtung gefördert wird, in dem das induktive Aufheizen erfolgt, so dass zuerst ein Walzgutkopf, dann ein sich an den Walzgutkopf anschließender Anfangsbereich, dann ein sich an den Anfangsbereich anschließendes Mittelstück, dann ein sich an das Mittelstück anschließender Abschlussbereich und schließlich ein den Abschlussbereich abschließender Walzgutfuß in den Wirkbereich einläuft und später wieder aus den Wirkbereich ausläuft,
    • wobei der Anfangsbereich, das Mittelstück und der Abschlussbereich dadurch definiert sind, dass zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem der Walzgutkopf aus dem Wirkbereich ausläuft, der Übergang vom Anfangsbereich zum Mittelstück in den Wirkbereich einläuft und zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem der Walzgutfuß in den Wirkbereich einläuft, der Übergang vom Mittelstück zum Abschlussbereich aus dem Wirkbereich ausläuft,
    • wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst,
    • wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung das induktive Heizelement vor dem ersten Zeitpunkt und nach dem zweiten Zeitpunkt gemäß einer ersten Regelungsart betreibt und zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt gemäß einer zweiten Regelungsart betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung einer induktiven Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts aus Metall, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb zumindest ein induktives Heizelement der induktiven Heizeinrichtung
    • vor einem ersten Zeitpunkt, zu dem ein Walzgutkopf des langgestreckten Walzguts aus einem Wirkbereich des induktiven Heizelements ausläuft, und nach einem zweiten Zeitpunkt, zu dem ein Walzgutfuß des langgestreckten Walzguts in den Wirkbereich einläuft, gemäß einer ersten Regelungsart betreibt und
    • zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt gemäß einer zweiten Regelungsart betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer induktiven Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts aus Metall,
    • wobei die induktive Heizeinrichtung ein induktives Heizelement mit einem Wirkbereich aufweist, in dem das induktive Aufheizen erfolgt,
    • wobei die induktive Heizeinrichtung eine Transporteinrichtung aufweist, mittels derer das Walzgut in einer Transportrichtung durch den Wirkbereich förderbar ist, so dass zuerst ein Walzgutkopf, dann ein sich an den Walzgutkopf anschließender Anfangsbereich, dann ein sich an den Anfangsbereich anschließendes Mittelstück, dann ein sich an das Mittelstück anschließender Abschlussbereich und schließlich ein den Abschlussbereich abschließender Walzgutfuß in den Wirkbereich einläuft und später wieder aus den Wirkbereich ausläuft,
    • wobei die induktive Heizeinrichtung eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche zumindest das induktive Heizelement steuert.
    Stand der Technik
  • Ein derartiges Betriebsverfahren ist beispielsweise aus der US 3 610 861 A bekannt. Bei diesem Betriebsverfahren ist die erste Regelungsart eine Stromregelung, die zweite Regelungsart eine Spannungsregelung.
  • Aus der US 4 433 226 A ist ein Betriebsverfahren zum induktiven Aufheizen eines langgestreckten Produkts bekannt, bei dem das langgestreckte Produkt durch den Wirkbereich eines induktiven Heizelements einer induktiven Heizeinrichtung geführt wird und ein Energetisierungsniveau, mit dem das induktive Heizelement betrieben wird, in Abhängigkeit vom Fortschritt des Transports des langgestreckten Produkts auf verschiedene Werte eingestellt wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Bei der Produktion eines langgestreckten Walzguts werden oftmals induktive Heizelemente eingesetzt. Das Format des Walzguts kann hierbei von Fall zu Fall variieren. Es kann sich um ein flaches Walzgut (Bramme, Vorband, Band oder Grobblech), um ein Walzgut mit einem Knüppelquerschnitt (eckig oder rund) oder mit einem stabförmigen Querschnitt (ebenfalls eckig oder rund) handeln. Auch das Stadium des Produktionsfortschritts kann von Fall zu Fall variieren. Das Aufheizen kann - beispielsweise - zwischen Gießen und Vorwalzen, zwischen Vorwalzen und Fertigwalzen, vor dem Beizen, vor einem Beschichten usw. erfolgen. Das Aufheizen kann, je nach Lage des Einzelfalls, ausgehend von der Umgebungstemperatur oder ausgehend von einer deutlich höheren Temperatur erfolgen.
  • Beim induktiven Aufheizen wird das Walzgut im Wirkbereich des induktiven Heizelements mit einem magnetischen Wechselfeld beaufschlagt, das durch eine stromdurchflossene Spule erzeugt wird. Dadurch werden in dem Walzgut Wirbelströme generiert, die wiederum zu einer Erwärmung des Walzguts führen. Dadurch kann die Temperatur des Walzguts oder auch eine andere Eigenschaft wie beispielsweise das Gefüge oder eine Oberflächeneigenschaft nach Bedarf eingestellt werden. Die Spule kann nach Bedarf als Längsfeldmodul oder als Querfeldmodul ausgebildet sein.
  • Beim induktiven Aufheizen sollen die gewünschten Zieleigenschaften möglichst genau angefahren werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer genau dies ermöglicht wird.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
  • Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die erste Regelungsart eine Spannungsregelung ist und die zweite Regelungsart eine Leistungsregelung ist.
  • Vor dem ersten Zeitpunkt und nach dem zweiten Zeitpunkt wird auf eine Sollspannung geregelt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt wird auf eine Sollleistung geregelt. Die technologische Größe, auf die geregelt wird, ist also im einen Fall eine Spannung und im anderen Fall eine Leistung.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es zwar möglich ist, die erforderlichen Leistungswerte einzustellen, mit denen das induktive Heizelement zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt angesteuert werden sollte. Vor dem ersten Zeitpunkt (also bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Walzgutkopf aus dem Wirkbereich ausläuft) und nach dem zweiten Zeitpunkt (also ab dem Zeitpunkt, zu dem der Walzgutfuß in den Wirkbereich einläuft) ist eine derartige Ansteuerung nicht oder nur sehr schwer möglich, weil das induktive Heizelement ohne im Wirkbereich befindlichen Abschnitt des Walzguts, also sozusagen im Leerlauf, mittels einer Leistungsregelung nur unzureichend geregelt werden kann. Dadurch ist vor dem ersten Zeitpunkt und nach dem zweiten Zeitpunkt eine andere Regelung des induktiven Heizelements erforderlich. Genau diese andere Regelung wird durch die Spannungsregelung realisiert.
  • Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung unter Verwertung von ersten tatsächlichen Eigenschaften, die das Mittelstück vor dem Einlaufen in den Wirkbereich aufweist, und ersten Zieleigenschaften, die das Mittelstück zu einem Zeitpunkt nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich aufweisen soll, eine erste Sollleistung für das induktive Heizelement und betreibt das induktive Heizelement zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt derart, dass eine Istleistung des induktiven Heizelements so weit wie möglich der ersten Sollleistung entspricht. Die Ermittlung der ersten Sollleistung erfolgt derart, dass die ersten Zieleigenschaften möglichst gut erreicht werden. Dadurch wird gewährleistet, dass das Aufheizen des Mittelstücks wunschgemäß erfolgt.
  • Im einfachsten Fall ist die erste Sollleistung über die Länge des Mittelstücks konstant. Sofern die ersten tatsächlichen Eigenschaften und/oder die ersten Zieleigenschaften über die Länge des Mittelstücks variieren, kann jedoch auch die erste Sollleistung entsprechend variieren.
  • Die Istleistung kann in Einzelfällen eine Scheinleistung sein. Üblicherweise handelt es sich jedoch um eine Wirkleistung des induktiven Heizelements. Die Wirkleistung kann - beispielsweise - anhand der Effektivwerte für die Spannung und den Strom und die Berücksichtigung des Phasenversatzes zwischen Spannung und Strom ermittelt werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung
    • unter Verwertung von zweiten tatsächlichen Eigenschaften, die der Anfangsbereich vor dem Einlaufen in den Wirkbereich aufweist, und zweiten Zieleigenschaften, die der Anfangsbereich zu einem Zeitpunkt nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich aufweisen soll, eine zweite Sollleistung für das induktive Heizelement ermittelt,
    • die zweite Sollleistung unter der Annahme ermittelt, dass sich der Anfangsbereich vollständig im Wirkbereich des induktiven Heizelements befindet, und
    • ausgehend von der zweiten Sollleistung eine erste Sollspannung ermittelt und das induktive Heizelement vor dem ersten Zeitpunkt derart betreibt, dass eine Istspannung des induktiven Heizelements so weit wie möglich der ersten Sollspannung entspricht.
  • Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Aufheizen des Anfangsbereichs wunschgemäß erfolgt.
  • Die zweiten tatsächlichen Eigenschaften können mit den ersten tatsächlichen Eigenschaften übereinstimmen. Alternativ kann es sich um von den ersten tatsächlichen Eigenschaften verschiedene Eigenschaften handeln. Gleiches gilt für das Verhältnis der zweiten Zieleigenschaften zu den ersten Zieleigenschaften.
  • Vorzugsweise ist die zweite Sollleistung diejenige Leistung, bei der die zweiten Zieleigenschaften möglichst gut erreicht werden. In diesem Fall ist es möglich, dass die Steuereinrichtung eine mit der zweiten Sollleistung korrespondierende vorläufige Sollspannung ermittelt und die erste Sollspannung durch Multiplizieren der vorläufigen Sollspannung mit einem ersten Anpassungsfaktor ermittelt. Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung durch Multiplizieren der zweiten Sollleistung mit dem ersten Anpassungsfaktor eine finale Sollleistung ermittelt und die erste Sollspannung als mit der finalen Sollleistung korrespondierende Spannung ermittelt. Der erste Anpassungsfaktor weist einen Wert zwischen einem vorbestimmten ersten Minimalwert und einem vorbestimmten ersten Maximalwert auf. Der vorbestimmte erste Minimalwert liegt hierbei zwischen 0 und 1, der vorbestimmte erste Maximalwert bei mindestens 1.
  • Die vorstehend erläuterte Vorgehensweise umfasst auch den Fall, dass der erste Anpassungsfaktor exakt den Wert 1 aufweist. In diesem Fall ist die jeweilige Multiplikation zu einer einfachen Übernahme des entsprechenden Wertes entartet und führen beide Alternativen zum gleichen Ergebnis.
  • Allgemein kann durch den ersten Anpassungsfaktor insbesondere in dem Fall, dass für die Ermittlung der zweiten Sollleistung nicht zweite tatsächliche Eigenschaften und zweite Zieleigenschaften separat vorgegeben werden, sondern die entsprechenden ersten Eigenschaften verwendet werden, eine rein tatsächlich oftmals gegebene Temperaturabweichung im Anfangsbereich kompensiert werden.
  • In der Regel liegt der vorbestimmte erste Minimalwert mindestens 0,5 und liegt der vorbestimmte erste Maximalwert maximal bei 1,5. Vorzugsweise liegt der vorbestimmte erste Minimalwert sogar mindestens bei 0,8 und liegt der vorbestimmte erste Maximalwert maximal bei 1,2.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine Betriebsspannung erfasst, mit welcher das induktive Heizelement unmittelbar vor dem zweiten Zeitpunkt betrieben wird, ausgehend von der erfassten Betriebsspannung eine zweite Sollspannung ermittelt und das induktive Heizelement ab dem zweiten Zeitpunkt derart betreibt, dass eine Istspannung des induktiven Heizelements so weit wie möglich der zweiten Sollspannung entspricht. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Aufheizen des Abschlussbereichs wunschgemäß erfolgt.
  • Die Betriebsspannung ist die Istspannung des induktiven Heizelements unmittelbar vor dem zweiten Zeitpunkt. Der Begriff "Betriebsspannung" wurde gewählt, um Verwechslungen mit der Istspannung zu anderen Zeitpunkten ausschließen zu können.
  • Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung die zweite Sollspannung durch Multiplizieren der Betriebsspannung mit einem zweiten Anpassungsfaktor, wobei der zweite Anpassungsfaktor einen Wert zwischen einem vorbestimmten zweiten Minimalwert zwischen 0 und 1 und einem vorbestimmten zweiten Maximalwert von mindestens 1 aufweist.
  • Durch den zweiten Anpassungsfaktor kann - analog zum ersten Anpassungsfaktor - eine rein tatsächlich oftmals gegebene Temperaturabweichung im Abschlussbereich kompensiert werden.
  • Analog zum ersten Anpassungsfaktor liegt in der Regel der vorbestimmte zweite Minimalwert mindestens 0,5 und liegt der vorbestimmte zweite Maximalwert maximal bei 1,5. Auch hier liegen die genannten Werte vorzugsweise mindestens bei 0,8 und maximal bei 1,2.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Steuerprogramms sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 11 und 12.
  • Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die erste Regelungsart eine Spannungsregelung ist und die zweite Regelungsart eine Leistungsregelung ist.
  • Die dadurch bewirkten Vorteile sind die gleichen wie bei dem vorstehend erläuterten Betriebsverfahren für die induktive Heizeinrichtung.
  • Vorzugsweise bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung das induktive Heizelement gemäß einer der vorstehend in Verbindung mit dem Betriebsverfahren für die induktive Heizeinrichtung erläuterten vorteilhaften Ausgestaltungen betreibt. Die dadurch bewirkten Vorteile sind die gleichen wie vorstehend für das Betriebsverfahren erläutert.
  • Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung ausschließlich das induktive Heizelement, aber nicht die Transporteinrichtung steuert. Vorzugsweise bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung jedoch auch, dass die Steuereinrichtung auch die Transporteinrichtung der induktiven Heizeinrichtung steuert. In diesem Fall betreibt die Steuereinrichtung die Transporteinrichtung derart, dass das Walzgut mittels der Transporteinrichtung in einer Transportrichtung durch den Wirkbereich des induktiven Heizelements gefördert wird, so dass zuerst der Walzgutkopf, dann der Anfangsbereich, dann das Mittelstück, dann der Abschlussbereich und schließlich der Walzgutfuß in den Wirkbereich einläuft und später wieder aus den Wirkbereich ausläuft.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die erste Regelungsart eine Spannungsregelung ist und die zweite Regelungsart eine Leistungsregelung ist.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine induktive Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung der induktiven Heizeinrichtung als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 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 eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:
    • FIG 1
    eine induktive Heizeinrichtung,
    FIG 2
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 3
    ein Zeitdiagramm und
    FIG 4 bis 9
    Ablaufdiagramme.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Gemäß FIG 1 weist eine induktive Heizeinrichtung ein induktives Heizelement 1 auf. Mittels des induktiven Heizelements 1 soll ein langgestrecktes Walzgut 2 aus Metall induktiv aufgeheizt werden. Das Walzgut 2 besteht üblicherweise aus Stahl, kann aber auch aus einem anderen Metall bestehen, beispielsweise Aluminium. Das induktive Heizelement 1 kann nach Bedarf als Längsfeldmodul oder als Querfeldmodul ausgebildet sein. Es weist einen Wirkbereich 3 auf. Der Wirkbereich 3 weist in einer Transportrichtung x gesehen eine wirksame Länge L auf. In dem Wirkbereich 3, also über die wirksame Länge L, erfolgt das induktive Aufheizen des Walzguts 2.
  • Die induktive Heizeinrichtung weist weiterhin eine Transporteinrichtung 4 auf. Mittels der Transporteinrichtung 4 wird das Walzgut 2 in einer Transportrichtung x durch den Wirkbereich 3 gefördert. Die Transporteinrichtung 4 kann beispielsweise eine Vielzahl von Transportrollen 5 umfassen, wobei zumindest einige der Transportrollen 5 angetrieben sind. Von den Transportrollen 5 sind in FIG 1 nur einige dargestellt und von den dargestellten Transportrollen 5 nur einige mit ihrem Bezugszeichen versehen.
  • Das Walzgut 2 weist einen Walzgutkopf 6 auf. Als Walzgutkopf 6 wird vorliegend diejenige Stirnseite des Walzguts 2 bezeichnet, die in Transportrichtung x gesehen vorne liegt, mit der also das Walzgut 2 zuerst in den Wirkbereich 3 einläuft und zuerst aus dem Wirkbereich 3 ausläuft. An den Walzgutkopf 6 schließt sich ein Anfangsbereich 7 des Walzguts 2 an. Der Anfangsbereich 7 ist im Ergebnis durch die wirksame Länge L des Wirkbereichs 3 bestimmt. Insbesondere stimmt die Länge des Anfangsbereichs 7 mit der wirksamen Länge L überein. An den Anfangsbereich 7 schließt sich ein Mittelstück 8 des Walzguts 2 an. Die Länge des Mittelstücks 8 kann nach Bedarf sein. Üblicherweise ist das Mittelstück 8 länger - meist sogar erheblich länger - als der Anfangsbereich 7. An das Mittelstück 8 wiederum schließt sich ein Abschlussbereich 9 an. Der Abschlussbereich 9 ist im Ergebnis - analog zum Anfangsbereich 7 - durch die wirksame Länge L des Wirkbereichs 3 bestimmt. Insbesondere stimmt die Länge des Abschlussbereichs 9 mit der wirksamen Länge L überein. Ganz am Ende des Walzguts 2 weist das Walzgut 2 einen Walzgutfuß 10 auf. Als Walzgutfuß 10 wird vorliegend diejenige Stirnseite des Walzguts 2 bezeichnet, die in Transportrichtung x gesehen hinten liegt, mit der also das Walzgut 2 zuletzt in den Wirkbereich 3 einläuft und zuletzt aus dem Wirkbereich 3 ausläuft.
  • Die induktive Heizeinrichtung weist weiterhin eine Steuereinrichtung 11 auf. Die Steuereinrichtung 11 steuert zumindest das induktive Heizelement 1. In vielen Fällen steuert die Steuereinrichtung 11 auch die Transporteinrichtung 4. Die Steuereinrichtung 11 ist mit einem Steuerprogramm 12 programmiert. Das Steuerprogramm 12 umfasst Maschinencode 13. Die Abarbeitung des Maschinencodes 13 durch die Steuereinrichtung 11 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 11 das induktive Heizelement 1 und gegebenenfalls auch die Transporteinrichtung 4 gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend in Verbindung mit FIG 2 näher erläutert wird.
  • Gemäß FIG 2 wird zunächst in einem Schritt S1 das Transportieren des Walzguts 2 gestartet. Der Schritt S1 kann von der Steuereinrichtung 11 im Rahmen der Abarbeitung des Maschinencodes 13 ausgeführt werden. Er kann jedoch auch anderweitig realisiert sein. Aus diesem Grund ist der Schritt S1 in FIG 2 nur gestrichelt dargestellt. Der Transport des Walzguts 2 wird im Rahmen der weiteren Ausführung der Vorgehensweise von FIG 2 beibehalten.
  • Im Laufe des Transportierens des Walzguts 2 durchläuft nach und nach das gesamte Walzgut 2 den Wirkbereich 3. FIG 3 zeigt als Funktion der Zeit t verschiedene Zustände, die nacheinander angenommen werden. Die verschiedenen Zustände sind in FIG 3 entsprechend ihrer zeitlichen Abfolge übereinander dargestellt. Ganz oben ist der früheste Zustand dargestellt, ganz unten der späteste Zustand. Die Grenzen des Wirkbereichs 3 sind in FIG 3 durch vertikale gestrichelte Linien angedeutet.
  • Zunächst befindet sich das Walzgut 2 noch vollständig vor dem Wirkbereich 3. Zu einem anfänglichen Zeitpunkt tA läuft der Walzgutkopf 6 in den Wirkbereich 3 ein, erreicht also den Anfang des Wirkbereichs 3. Aufgrund des weiteren Transportes durchläuft der Walzgutkopf 6 den Wirkbereich 3 und erreicht zu einem ersten Zeitpunkt t1 das Ende des Wirkbereichs 3. Zum ersten Zeitpunkt t1 läuft der Walzgutkopf 6 somit aus dem Wirkbereich 3 aus. Weiterhin befindet sich zu diesem Zeitpunkt - so ist der Anfangsbereich 7 definiert - der gesamte Anfangsbereich 7 und nur der Anfangsbereich 7 im Wirkbereich 3.
  • Das Walzgut 2 wird nun weiter durch den Wirkbereich 3 gefördert. Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 erreicht der Walzgutfuß 10 den Anfang des Wirkbereichs 3. Zum zweiten Zeitpunkt t2 läuft also der Walzgutfuß 10 in den Wirkbereich 3 ein. Weiterhin befindet sich zu diesem Zeitpunkt - so ist der Abschlussbereich 9 definiert - der gesamte Abschlussbereich 9 und nur der Abschlussbereich 9 im Wirkbereich 3. Das Walzgut 2 wird jedoch weiter gefördert, so dass auch der Walzgutfuß 10 nach und nach den Wirkbereich 3 durchläuft und zu einem finalen Zeitpunkt tF aus dem Wirkbereich 3 ausläuft. Zu einem noch späteren Zeitpunkt - in FIG 3 ganz unten dargestellt - befindet sich das Walzgut 2 vollständig hinter dem Wirkbereich 3.
  • Während des Transports des Walzguts 2 durch den Wirkbereich 3 betreibt die Steuereinrichtung 11 das induktive Heizelement 1 zunächst in einem Schritt S2 gemäß einer Spannungsregelung. Die Steuereinrichtung 11 ermittelt also Steuersignale C für das induktive Heizelement 1 derart, dass eine Istspannung U des induktiven Heizelements 1 auf eine erste Sollspannung U1* geregelt wird. Die Steuereinrichtung 11 betreibt das induktive Heizelement 1 somit zunächst derart, dass die Istspannung U so weit wie möglich der ersten Sollspannung U1* entspricht. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 11 Steuersignale C für einen Umrichter 14 des induktiven Heizelements 1 ermitteln, so dass über den Umrichter 14 an eine Induktionsspule 15 des induktiven Heizelements 1 eine auf die erste Sollspannung U1* geregelte Istspannung U angelegt wird.
  • Der genaue Zeitpunkt, zu dem mit der Ausführung des Schrittes S2 begonnen wird, ist von untergeordneter Bedeutung. Er muss jedoch vor dem anfänglichen Zeitpunkt tA liegen.
  • In einem Schritt S3 prüft die Steuereinrichtung 11, ob der erste Zeitpunkt t1 erreicht ist, ob also der Walzgutkopf 6 gerade aus dem Wirkbereich 3 ausläuft. Für die Prüfung dieses Sachverhalts sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Beispielsweise kann der erste Zeitpunkt t1 aufgrund einer üblichen Wegverfolgung ermittelt werden. Auch kann der erste Zeitpunkt t1 aufgrund der Auswertung des Signals eines Detektors ermittelt werden, der die Anwesenheit bzw. Abwesenheit Metalls oder heißen Metalls detektiert. Derartige Detektoren (eine Lichtschranke oder ein sogenannter hot metal detector) sind Fachleuten allgemein bekannt. Weiterhin ist es möglich, das Frequenzverhalten der Induktionsspule 15 auszuwerten und so zu ermitteln, ob der erste Zeitpunkt t1 erreicht ist. Auch derartige Auswertungen sind Fachleuten allgemein bekannt.
  • Ist der erste Zeitpunkt t1 doch nicht erreicht, so geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S2 zurück. Der Schritt S2 wird also immer wieder ausgeführt, bis der erste Zeitpunkt t1 erreicht ist.
  • Ist der erste Zeitpunkt t1 erreicht, so geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S4 über. Im Schritt S4 betreibt die Steuereinrichtung 11 das induktive Heizelement 1 gemäß einer Leistungsregelung. Die Steuereinrichtung 11 ermittelt die Steuersignale C für das induktive Heizelement 1 also derart, dass eine Istleistung P des induktiven Heizelements 1 auf eine erste Sollleistung P1* geregelt wird. Es wird somit versucht, die Istleistung P des induktiven Heizelements 1 so einzustellen, dass sie so weit wie möglich der ersten Sollleistung P1* entspricht. Die Ansteuerung des induktiven Heizelements 1 mit den Steuersignalen C erfolgt analog zum Schritt S2.
  • In einem Schritt S5 prüft die Steuereinrichtung 11, ob der zweite Zeitpunkt t2 erreicht ist, ob also der Walzgutfuß 10 gerade in den Wirkbereich 3 einläuft. Für die Prüfung dieses Sachverhalts sind vom Ansatz her die gleichen Möglichkeiten gegeben wie für die Prüfung des Schrittes S3.
  • Ist der zweite Zeitpunkt t2 doch nicht erreicht, so geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S4 zurück. Der Schritt S4 wird also immer wieder ausgeführt, bis der zweite Zeitpunkt t2 erreicht ist.
  • Ist der zweite Zeitpunkt t2 erreicht, so geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S6 über. Im Schritt S6 betreibt die Steuereinrichtung 11 das induktive Heizelement 1 wieder gemäß einer Spannungsregelung. Die Steuereinrichtung 11 ermittelt also die Steuersignale C für das induktive Heizelement 1 derart, dass die Istspannung U des induktiven Heizelements 1 auf eine zweite Sollspannung U2* geregelt wird. Die Implementierung des Schrittes S6 ist völlig analog zur Implementierung des Schrittes S2.
  • In einem Schritt S7 prüft die Steuereinrichtung 11, ob die Spannungsregelung des Schrittes S6 beendet werden soll. Soll die Spannungsregelung noch nicht beendet werden, so geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S6 zurück. Der Schritt S6 wird also immer wieder ausgeführt, bis die Spannungsregelung beendet werden soll.
  • Der genaue Zeitpunkt, zu dem die Spannungsregelung beendet werden soll, ist von untergeordneter Bedeutung. Er muss jedoch nach dem finalen Zeitpunkt tF liegen.
  • Soll die Spannungsregelung beendet werden, geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S8 über, in dem sie die Spannungsregelung beendet.
  • Schließlich wird in einem Schritt S9 das Transportieren des Walzguts 2 beendet. Der Schritt S9 kann von der Steuereinrichtung 11 im Rahmen der Abarbeitung des Maschinencodes 13 ausgeführt werden. Er kann jedoch auch anderweitig realisiert sein. Aus diesem Grund ist der Schritt S9 in FIG 2 nur gestrichelt dargestellt. Die Zeitspanne, die zwischen der Ausführung der Schritte S8 und S9 liegt, kann nach Bedarf bestimmt sein. Sie ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung.
  • FIG 4 zeigt zwei mögliche Ausgestaltungen der Vorgehensweise von FIG 2. Die beiden Ausgestaltungen sind unabhängig voneinander realisierbar.
  • Im Rahmen der einen Ausgestaltung werden der Steuereinrichtung 11 gemäß FIG 4 in einem Schritt S11 erste tatsächliche Eigenschaften E1 und erste Zieleigenschaften Z1 bekannt. Die ersten tatsächlichen Eigenschaften E1 sind Eigenschaften, die das Mittelstück 8 vor dem Einlaufen in den Wirkbereich 3 aufweist. Beispiele derartiger Eigenschaften sind der Querschnitt, die Temperatur und die chemische Zusammensetzung des Mittelstücks 8. Die ersten Zieleigenschaften Z1 sind Eigenschaften, die das Mittelstück 8 zu einem Zeitpunkt nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich 3 aufweisen soll, beispielsweise unmittelbar nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich 3. Beispiele derartiger Eigenschaften sind die Temperatur und das Gefüge des Mittelstücks 8.
  • In einem Schritt S12 ermittelt die Steuereinrichtung 11 die erste Sollleistung P1*. Die Ermittlung erfolgt unter Verwertung der ersten tatsächlichen Eigenschaften E1 und der ersten Zieleigenschaften Z1.
  • Die Schritte S11 und S12 werden von der Steuereinrichtung 11 in jedem Fall vor der erstmaligen Ausführung des Schrittes S4 ausgeführt. Meist werden sie sogar vor dem Schritt S2 und oftmals sogar vor dem Schritt S1 ausgeführt.
  • Die andere Ausgestaltung besteht in einer bevorzugten Art und Weise der Ermittlung der Istleistung P. Denn bevorzugt ist die Istleistung P eine Wirkleistung des induktiven Heizelements 1. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S16 die Istspannung U und den zugehörigen Iststrom I erfassen. Bei diesen beiden Werten U, I kann es sich um Effektivwerte handeln. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 11 im Schritt S16 einen Phasenversatz ϕ zwischen der Istspannung U und dem Iststrom I erfassen. Sodann kann die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S17 die Istleistung P als Wirkleistung ermitteln, beispielsweise durch Bildung des Produkts der Istspannung U, des Iststroms I und des Kosinus des Phasenversatzes ϕ.
  • Die übrigen in FIG 4 dargestellten Schritte wurden bereits in Verbindung mit FIG 2 erläutert.
  • FIG 5 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung der Vorgehensweise von FIG 2. Diese Ausgestaltung ist nach Bedarf alternativ oder zusätzlich zu den Ausgestaltungen von FIG 4 realisierbar.
  • Zum einen werden der Steuereinrichtung 11 gemäß FIG 4 in einem Schritt S21 zweite tatsächliche Eigenschaften E2 und zweite Zieleigenschaften Z2 bekannt. Die zweiten tatsächlichen Eigenschaften E2 sind Eigenschaften, die der Anfangsbereichs 7 vor dem Einlaufen in den Wirkbereich 3 aufweist. Es kann sich vom Ansatz her um zu den ersten tatsächlichen Eigenschaften E1 gleichartige Eigenschaften handeln. Die zweiten Zieleigenschaften Z2 sind Eigenschaften, die der Anfangsbereichs 7 zu einem Zeitpunkt nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich 3 aufweisen soll, beispielsweise unmittelbar nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich 3. Es kann sich vom Ansatz her um zu den ersten Zieleigenschaften Z1 gleichartige Eigenschaften handeln.
  • In einem Schritt S22 ermittelt die Steuereinrichtung 11 eine zweite Sollleistung P2*. Die Ermittlung erfolgt - analog zur Ermittlung der ersten Sollleistung P1* - unter Verwertung der zweiten tatsächlichen Eigenschaften E2 und der zweiten Zieleigenschaften Z2. Zusätzlich wird angenommen, dass sich der Anfangsbereich 7 vollständig im Wirkbereich 3 befindet, der Wirkbereich 3 also insbesondere in der Transportrichtung x gesehen vollständig gefüllt ist.
  • In einem Schritt S23 ermittelt die Steuereinrichtung 11, ausgehend von der zweiten Sollleistung P2*, die erste Sollspannung U1.
  • Die Schritte S21 bis S23 werden von der Steuereinrichtung 11 in jedem Fall vor der erstmaligen Ausführung des Schrittes S2 ausgeführt. Meist werden sie sogar vor dem Schritt S2 und oftmals sogar vor dem Schritt S1 ausgeführt.
  • Die übrigen in FIG 5 dargestellten Schritte wurden bereits in Verbindung mit FIG 2 erläutert.
  • Die zweite Sollleistung P2* ist in der Regel diejenige Leistung, bei der die zweiten Zieleigenschaften Z2 möglichst gut erreicht werden. Die erste Sollspannung U1* ist in der Regel diejenige Spannung, die bei in Transportrichtung x gesehen vollständig mit dem Walzgut 2 gefülltem Wirkbereich 3 mit der zweiten Sollleistung P2* korrespondiert. Dennoch kann eine Korrektur erforderlich sein. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die zweiten tatsächlichen Eigenschaften E2 und/oder die zweiten Zieleigenschaften Z2 nicht eigenständig vorgegeben werden, sondern implizit durch die Vorgabe der ersten tatsächlichen Eigenschaften E1 und/oder der ersten Zieleigenschaften Z1 bestimmt sind. In diesem Fall kann es erforderlich sein, den Schritt S23 gemäß FIG 6 oder gemäß FIG 7 zu modifizieren.
  • Gemäß FIG 6 ist der Schritt S23 dahingehend modifiziert, dass die Steuereinrichtung 11 zwar zunächst eine mit der zweiten Sollleistung P2* korrespondierende Sollspannung U* ermittelt. Dieser Wert entspricht jedoch noch nicht der ersten Sollspannung U1*, sondern ist nur vorläufig. Die vorläufige Sollspannung U* wird noch mit einem ersten Anpassungsfaktor k1 multipliziert. Der erste Anpassungsfaktor k1 kann der Steuereinrichtung 11 von außen vorgegeben werden, beispielsweise von einer Bedienperson (nicht dargestellt).
  • Der erste Anpassungsfaktor k1 weist einen Wert zwischen einem vorbestimmten ersten Minimalwert zwischen 0 und 1 und einem vorbestimmten ersten Maximalwert von mindestens 1 auf. Damit ist gemeint, dass die möglichen Vorgaben für den ersten Anpassungsfaktor k1 auf den Wertebereich zwischen dem ersten Minimalwert und dem ersten Maximalwert beschränkt sind. Eine Vorgabe außerhalb dieses Wertebereichs ist also nicht möglich.
  • Meist liegt der vorbestimmte erste Minimalwert entsprechend der Darstellung in FIG 6 bei 0,5 oder darüber, beispielsweise bei mindestens 0,8. In analoger Weise liegt der vorbestimmte erste Maximalwert meist bei 1,5 oder darunter, beispielsweise bei maximal 1,2.
  • Die Ausgestaltung gemäß FIG 7 ist ähnlich zu der Ausgestaltung von FIG 6. Gemäß FIG 7 ist der Schritt S23 dahingehend modifiziert, dass die Steuereinrichtung 11 zwar zunächst die zweite Sollleistung P2* ermittelt, sodann jedoch die zweite Sollleistung P2* mit dem ersten Anpassungsfaktor k1 multipliziert. Erst dieser Wert - nachfolgend als finale Sollleistung P* bezeichnet - dient als Grundlage für die Ermittlung der ersten Sollspannung U1. Die ermittelte erste Sollspannung U1 ist die mit der finalen Sollleistung P* korrespondierende Spannung.
  • FIG 8 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung der Vorgehensweise von FIG 2. Diese Ausgestaltung ist nach Bedarf alternativ oder zusätzlich zu den Ausgestaltungen von FIG 4 und/oder FIG 5 (einschließlich deren Ausgestaltungen) realisierbar.
  • Gemäß FIG 8 erfasst die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S31 die jeweilige Istspannung U. Der Schritt S31 wird in Verbindung mit dem Schritt S4 ausgeführt. Er kann beispielsweise Bestandteil des Schrittes S16 von FIG 4 sein. Die bei der letztmaligen Ausführung des Schrittes S31 erfasste Istspannung U wird nachstehend als Betriebsspannung bezeichnet und mit dem Bezugszeichen U' versehen. Der Schritt S31 von der Steuereinrichtung 11 unmittelbar vor oder unmittelbar nach dem Schritt S4 ausgeführt. Die Betriebsspannung U' ist somit diejenige Spannung, mit der das induktive Heizelement 1 unmittelbar vor dem zweiten Zeitpunkt t2 betrieben wird.
  • Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung 11, ausgehend von der erfassten Betriebsspannung U', in einem Schritt S32 die zweite Sollspannung U*. Im einfachsten Fall übernimmt die Steuereinrichtung 11 die Betriebsspannung U' als zweite Sollspannung U2*. Unabhängig von der konkreten Vorgehensweise erfolgt die Ermittlung jedoch unmittelbar vor der erstmaligen Ausführung des Schrittes S6.
  • Die übrigen in FIG 8 dargestellten Schritte wurden bereits in Verbindung mit FIG 2 erläutert.
  • Analog zur ersten Sollspannung U1* kann es möglich sein, dass eine Korrektur erforderlich ist. In diesem Fall ist der Schritt S32 entsprechend der Darstellung in FIG 9 dahingehend modifiziert, dass die Steuereinrichtung 11 die zweite Sollspannung U2* durch Multiplizieren der Betriebsspannung U' mit einem zweiten Anpassungsfaktor k2 ermittelt. Für den zweiten Anpassungsfaktor k2 gelten die obigen Ausführungen zum ersten Anpassungsfaktor k1 in analoger Weise.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann das Walzgut 2 auch im Anfangsbereich 7 und im Abschlussbereich 9 gezielter und gleichmäßiger erwärmt werden als dies im Stand der Technik möglich ist. Dadurch kann das Walzgut 2 nachfolgenden Bearbeitungsstationen (nicht dargestellt) in verbesserter Qualität zugeführt werden, so dass auch dort eine gleichmäßigere Bearbeitung möglich ist. Auch werden etwaige Probleme, die auf einer ungleichmäßigen Erwärmung beruhen könnten, vermieden. Es ist nicht nur möglich, die vorliegende Erfindung bei einer neu errichteten induktiven Heizeinrichtung zu realisieren. Es ist auch problemlos möglich, eine bereits bestehende induktive Heizeinrichtung des Standes der Technik auf erfindungsgemäße Art und Weise umzurüsten.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele 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.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizelement
    2
    Walzgut
    3
    Wirkbereich
    4
    Transporteinrichtung
    5
    Transportrollen
    6
    Walzgutkopf
    7
    Anfangsbereich
    8
    Mittelstück
    9
    Abschlussbereich
    10
    Walzgutfuß
    11
    Steuereinrichtung
    12
    Steuerprogramm
    13
    Maschinencode
    14
    Umrichter
    15
    Induktionsspule
    C
    Steuersignale
    E1, E2
    tatsächliche Eigenschaften
    I
    Iststrom
    k1, k2
    Anpassungsfaktoren
    L
    wirksame Länge
    P
    Istleistung
    P*, P1*, P2*
    Sollleistungen
    S1 bis S32
    Schritte
    t
    Zeit
    tA, t1, t2, tF
    Zeitpunkte
    U
    Istspannung
    U'
    Betriebsspannung
    U*, U1*, U2*
    Sollspannungen
    x
    Transportrichtung
    Z1, Z2
    Zieleigenschaften
    ϕ
    Phasenversatz

Claims (14)

  1. Betriebsverfahren für eine induktive Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts (2) aus Metall,
    - wobei das Walzgut (2) mittels einer Transporteinrichtung (4) der induktiven Heizeinrichtung in einer Transportrichtung (x) durch einen Wirkbereich (3) eines induktiven Heizelements (1) der induktiven Heizeinrichtung gefördert wird, in dem das induktive Aufheizen erfolgt, so dass zuerst ein Walzgutkopf (6), dann ein sich an den Walzgutkopf (6) anschließender Anfangsbereich (7), dann ein sich an den Anfangsbereich (7) anschließendes Mittelstück (8), dann ein sich an das Mittelstück (8) anschließender Abschlussbereich (9) und schließlich ein den Abschlussbereich (9) abschließender Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft und später wieder aus den Wirkbereich (3) ausläuft,
    - wobei der Anfangsbereich (7), das Mittelstück (8) und der Abschlussbereich (9) dadurch definiert sind, dass zu einem ersten Zeitpunkt (t1), zu dem der Walzgutkopf (6) aus dem Wirkbereich (3) ausläuft, der Übergang vom Anfangsbereich (7) zum Mittelstück (8) in den Wirkbereich (3) einläuft und zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), zu dem der Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft, der Übergang vom Mittelstück (8) zum Abschlussbereich (9) aus dem Wirkbereich (3) ausläuft,
    - wobei die Steuereinrichtung (11) das induktive Heizelement (1) vor dem ersten Zeitpunkt (t1) und nach dem zweiten Zeitpunkt (t2) gemäß einer Spannungsregelung betreibt und zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt (t1, t2) gemäß einer Leistungsregelung betreibt.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (11) unter Verwertung von ersten tatsächlichen Eigenschaften (E1), die das Mittelstück (8) vor dem Einlaufen in den Wirkbereich (3) aufweist, und ersten Zieleigenschaften (Z1), die das Mittelstück (8) zu einem Zeitpunkt nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich (3) aufweisen soll, eine erste Sollleistung (P1*) für das induktive Heizelement (1) ermittelt und das induktive Heizelement (1) zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt (t1, t2) derart betreibt, dass eine Istleistung (P) des induktiven Heizelements (1) so weit wie möglich der ersten Sollleistung (P1*) entspricht.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Istleistung (P) eine Wirkleistung des induktiven Heizelements (1) ist.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (11)
    - unter Verwertung von zweiten tatsächlichen Eigenschaften (E2), die der Anfangsbereich (7) vor dem Einlaufen in den Wirkbereich (3) aufweist, und zweiten Zieleigenschaften (Z2), die der Anfangsbereich (7) zu einem Zeitpunkt nach dem Auslaufen aus dem Wirkbereich (3) aufweisen soll, eine zweite Sollleistung (P2*) für das induktive Heizelement (1) ermittelt,
    - die zweite Sollleistung (P2*) unter der Annahme ermittelt, dass sich der Anfangsbereich (7) vollständig im Wirkbereich (3) des induktiven Heizelements (1) befindet, und
    - ausgehend von der zweiten Sollleistung (P2*) eine erste Sollspannung (U1*) ermittelt und das induktive Heizelement (1) vor dem ersten Zeitpunkt (t1) derart betreibt, dass eine Istspannung (U) des induktiven Heizelements (1) so weit wie möglich der ersten Sollspannung (U1*) entspricht.
  5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die zweite Sollleistung (P2*) diejenige Leistung ist, bei der die zweiten Zieleigenschaften (Z2) möglichst gut erreicht werden,
    - dass die Steuereinrichtung (11) eine mit der zweiten Sollleistung (P2*) korrespondierende vorläufige Sollspannung (U*) ermittelt und die erste Sollspannung (U1*) durch Multiplizieren der vorläufigen Sollspannung (U*) mit einem ersten Anpassungsfaktor (k1) ermittelt oder durch Multiplizieren der zweiten Sollleistung (P2*) mit dem ersten Anpassungsfaktor (k1) eine finale Sollleistung (P*) ermittelt und die erste Sollspannung (U1*) als mit der finalen Sollleistung (P*) korrespondierende Spannung ermittelt und
    - dass der erste Anpassungsfaktor (k1) einen Wert zwischen einem vorbestimmten ersten Minimalwert zwischen 0 und 1 und einem vorbestimmten ersten Maximalwert von mindestens 1 aufweist.
  6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der vorbestimmte erste Minimalwert mindestens 0,5 liegt und der vorbestimmte erste Maximalwert maximal bei 1,5 liegt.
  7. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (11) eine Betriebsspannung (U') erfasst, mit welcher das induktive Heizelement (1) unmittelbar vor dem zweiten Zeitpunkt (t2) betrieben wird, ausgehend von der erfassten Betriebsspannung (U') eine zweite Sollspannung (U2*) ermittelt und das induktive Heizelement (1) ab dem zweiten Zeitpunkt (t2) derart betreibt, dass eine Istspannung (U) des induktiven Heizelements (1) so weit wie möglich der zweiten Sollspannung (U2*) entspricht.
  8. Betriebsverfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (11) die zweite Sollspannung (U2*) durch Multiplizieren der Betriebsspannung (U') mit einem zweiten Anpassungsfaktor (k2) ermittelt und dass der zweite Anpassungsfaktor (k2) einen Wert zwischen einem vorbestimmten zweiten Minimalwert zwischen 0 und 1 und einem vorbestimmten zweiten Maximalwert von mindestens 1 aufweist.
  9. Betriebsverfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der vorbestimmte zweite Minimalwert (k2) mindestens 0,5 liegt und der vorbestimmte zweite Maximalwert maximal bei 1,5 liegt.
  10. Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung (11) einer induktiven Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts (2) aus Metall,
    - wobei das Walzgut (2) mittels einer Transporteinrichtung (4) der induktiven Heizeinrichtung in einer Transportrichtung (x) durch einen Wirkbereich (3) eines induktiven Heizelements (1) der induktiven Heizeinrichtung gefördert wird, in dem das induktive Aufheizen erfolgt, so dass zuerst ein Walzgutkopf (6), dann ein sich an den Walzgutkopf (6) anschließender Anfangsbereich (7), dann ein sich an den Anfangsbereich (7) anschließendes Mittelstück (8), dann ein sich an das Mittelstück (8) anschließender Abschlussbereich (9) und schließlich ein den Abschlussbereich (9) abschließender Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft und später wieder aus den Wirkbereich (3) ausläuft,
    - wobei der Anfangsbereich (7), das Mittelstück (8) und der Abschlussbereich (9) dadurch definiert sind, dass zu einem ersten Zeitpunkt (t1), zu dem der Walzgutkopf (6) aus dem Wirkbereich (3) ausläuft, der Übergang vom Anfangsbereich (7) zum Mittelstück (8) in den Wirkbereich (3) einläuft und zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), zu dem der Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft, der Übergang vom Mittelstück (8) zum Abschlussbereich (9) aus dem Wirkbereich (3) ausläuft,
    - wobei das Steuerprogramm Maschinencode (13) umfasst,
    - wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) das induktive Heizelement (1) vor dem ersten Zeitpunkt (t1) und nach dem zweiten Zeitpunkt (t2) gemäß einer Spannungsregelung betreibt und zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt (t1, t2) gemäß einer Leistungsregelung betreibt.
  11. Steuerprogramm nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) das induktive Heizelement (1) gemäß den Merkmalen mindestens eines der Ansprüche 2 bis 9 betreibt.
  12. Steuerprogramm nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) auch die Transporteinrichtung (4) der induktiven Heizeinrichtung steuert und die Transporteinrichtung (4) derart betreibt, dass das Walzgut (2) mittels der Transporteinrichtung (4) in einer Transportrichtung (x) durch den Wirkbereich (3) des induktiven Heizelements (1) gefördert wird, so dass zuerst der Walzgutkopf (6), dann der Anfangsbereich (7), dann das Mittelstück (8), dann der Abschlussbereich (9) und schließlich der Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft und später wieder aus den Wirkbereich (3) ausläuft.
  13. Steuereinrichtung (11) einer induktiven Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts (2) aus Metall, wobei die Steuereinrichtung (11) mit einem Steuerprogramm nach Anspruch 10, 11 oder 12 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung (11) im Betrieb zumindest ein induktives Heizelement (1) der induktiven Heizeinrichtung
    - vor einem ersten Zeitpunkt, zu dem ein Walzgutkopf (6) des langgestreckten Walzguts (2) aus einem Wirkbereich (3) des induktiven Heizelements (1) ausläuft, und nach einem zweiten Zeitpunkt, zu dem ein Walzgutfuß (10) des langgestreckten Walzguts (2) in den Wirkbereich (3) einläuft, gemäß einer Spannungsregelung betreibt und
    - zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt (t1, t2) gemäß einer Leistungsregelung betreibt.
  14. Induktive Heizeinrichtung zum Aufheizen eines langgestreckten Walzguts (2) aus Metall,
    - wobei die induktive Heizeinrichtung ein induktives Heizelement (1) mit einem Wirkbereich (3) aufweist, in dem das induktive Aufheizen erfolgt,
    - wobei die induktive Heizeinrichtung eine Transporteinrichtung (4) aufweist, mittels derer das Walzgut (2) in einer Transportrichtung (x) durch den Wirkbereich (3) förderbar ist, so dass zuerst ein Walzgutkopf, dann ein sich an den Walzgutkopf (6) anschließender Anfangsbereich, dann ein sich an den Anfangsbereich (7) anschließendes Mittelstück (8), dann ein sich an das Mittelstück (8) anschließender Abschlussbereich (9) und schließlich ein den Abschlussbereich (9) abschließender Walzgutfuß (10) in den Wirkbereich (3) einläuft und später wieder aus den Wirkbereich (3) ausläuft,
    - wobei die induktive Heizeinrichtung eine Steuereinrichtung (11) nach Anspruch 13 aufweist, welche zumindest das induktive Heizelement (1) steuert.
EP23184417.6A 2023-07-10 2023-07-10 Induktives heizen mit umschalten der regelungsart Pending EP4492916A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP23184417.6A EP4492916A1 (de) 2023-07-10 2023-07-10 Induktives heizen mit umschalten der regelungsart
CN202480046146.1A CN121533135A (zh) 2023-07-10 2024-06-21 利用切换调节模式进行感应加热
PCT/EP2024/067396 WO2025011922A1 (de) 2023-07-10 2024-06-21 Induktives heizen mit umschalten der regelungsart

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP23184417.6A EP4492916A1 (de) 2023-07-10 2023-07-10 Induktives heizen mit umschalten der regelungsart

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4492916A1 true EP4492916A1 (de) 2025-01-15

Family

ID=87201942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23184417.6A Pending EP4492916A1 (de) 2023-07-10 2023-07-10 Induktives heizen mit umschalten der regelungsart

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4492916A1 (de)
CN (1) CN121533135A (de)
WO (1) WO2025011922A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3610861A (en) 1970-11-19 1971-10-05 Ajax Magnethermic Corp Induction heating of elongated bars
US4307276A (en) * 1976-07-30 1981-12-22 Nippon Steel Corporation Induction heating method for metal products
US4433226A (en) 1981-11-12 1984-02-21 Park-Ohio Industries, Inc. Method and apparatus for induction heating of an elongated workpiece
JPH06111925A (ja) * 1992-09-25 1994-04-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 誘導加熱装置用インバータの制御装置
JPH06111926A (ja) * 1992-09-25 1994-04-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 誘導加熱装置の過電流防止装置
EP2287345A1 (de) * 2009-07-23 2011-02-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Induktionsofens für eine Walzanlage, Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Walzanlage und Walzanlage zum Herstellen von Walzgut

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3610861A (en) 1970-11-19 1971-10-05 Ajax Magnethermic Corp Induction heating of elongated bars
US4307276A (en) * 1976-07-30 1981-12-22 Nippon Steel Corporation Induction heating method for metal products
US4433226A (en) 1981-11-12 1984-02-21 Park-Ohio Industries, Inc. Method and apparatus for induction heating of an elongated workpiece
JPH06111925A (ja) * 1992-09-25 1994-04-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 誘導加熱装置用インバータの制御装置
JPH06111926A (ja) * 1992-09-25 1994-04-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 誘導加熱装置の過電流防止装置
EP2287345A1 (de) * 2009-07-23 2011-02-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Induktionsofens für eine Walzanlage, Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Walzanlage und Walzanlage zum Herstellen von Walzgut

Also Published As

Publication number Publication date
CN121533135A (zh) 2026-02-13
WO2025011922A1 (de) 2025-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2697001B1 (de) Steuerverfahren für eine walzstrasse
DE1673566A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung mehrerer ausgewaehlter Bestimmungsgroessen eines Reglers fuer industrielle Verfahrensablaeufe
EP2697002B1 (de) Steuerverfahren für eine walzstrasse
EP2588257A1 (de) Betriebsverfahren für ein walzwerk zum walzen von flachem walzgut mit walzenverschleissprognose
DE102008011303B4 (de) Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts mit von der Temperatur losgelöster Kühlung auf einen Endenthalpiewert
EP3461567A1 (de) Planheitsregelung mit optimierer
DE2827875A1 (de) Mehrphasen-lichtbogenofen und verfahren zu dessen regelung
EP2431105A1 (de) Ermittlungsverfahren für Steuergrößen einer Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten zum Walzen eines Metallbandes
EP3495056B1 (de) Verbesserte steuerung der wasserwirtschaft einer kühlstrecke
DE102007003243A1 (de) Regelanordnung für ein Walzgerüst und hiermit korrespondierende Gegenstände
EP2480351B1 (de) Steuerverfahren für eine behandlungsanlage für ein langgestrecktes walzgut
EP4492916A1 (de) Induktives heizen mit umschalten der regelungsart
WO2020069875A1 (de) Entkoppelte einstellung von kontur und planheit eines metallbandes
WO2016041746A1 (de) Breiteneinstellung bei einer fertigstrasse
EP3714999B1 (de) Ermittlung einer anstellung eines walzgerüsts
EP4442379B1 (de) Betriebsverfahren einer endlos-giesswalzanlage mit stauchgerüst
EP3877143B1 (de) Stellvorrichtung und verfahren für eine kontrolle einer austrittsdicke eines düsenaustrittsspaltes einer flachfolienmaschine
EP4403274A1 (de) Erwärmungsverfahren und erwärmungseinrichtung für ein flaches walzgut
EP4119247B1 (de) Berücksichtigung der zustandsabhängigen dichte beim lösen einer wärmeleitungsgleichung
WO2024132315A1 (de) Verbesserter betrieb eines induktionsofens
WO2025132615A1 (de) Modellprädiktive einstellung der thermischen balligkeit einer walze eines walzgerüsts
DE102013205936B4 (de) Verfahren zur Regelung einer Regelstrecke mit normierter Auswahlgröße
EP2830788B1 (de) Verfahren zum walzen eines materialbandes
EP4272884A1 (de) Ermittlung des seitlichen versatzes eines metallbandes anhand der kontur einer stirnseite eines coils
EP4029618A1 (de) Walzen mit minimierung des einbruchs der biegekraft beim anstich

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ABP INDUCTION SYSTEMS GMBH

Owner name: PRIMETALS TECHNOLOGIES AUSTRIA GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250715