EP4652001A1 - Erwärmung eines flachen walzguts aus metall - Google Patents

Erwärmung eines flachen walzguts aus metall

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Publication number
EP4652001A1
EP4652001A1 EP23821242.7A EP23821242A EP4652001A1 EP 4652001 A1 EP4652001 A1 EP 4652001A1 EP 23821242 A EP23821242 A EP 23821242A EP 4652001 A1 EP4652001 A1 EP 4652001A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
rolling stock
heating device
devices
parameters
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
EP23821242.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Grosseiber
Christian KREUZWIESER
Thomas Lengauer
Markus Mohr
Andrej Umbrasko
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
Publication of EP4652001A1 publication Critical patent/EP4652001A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • 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
    • B21B45/004—Heating the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/20—Temperature
    • B21B2261/21—Temperature profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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

Definitions

  • the present invention is based on a heating method for a flat rolled metal product which extends transversely to a longitudinal direction from a left to a right rolled product edge,
  • the parameters are fed to a control device which uses the ratio or difference between the two parameters to determine a control command, on the basis of which a lateral positioning of at least one of the two heating devices is adjusted relative to the edge of the rolling stock which is heated more strongly by the respective heating device,
  • control command is determined by the control device in such a way that the ratio of the two parameters is approximated to a target ratio or the difference between the two parameters is approximated to a target difference.
  • the present invention further relates to a heating device for a flat rolled metal product which extends transversely to a longitudinal direction from a left to a right rolled product edge,
  • the heating device comprises a first inductive heating device, by means of which the left rolling stock edge can be heated more strongly than the right rolling stock edge,
  • the heating device has a second inductive heating device, by means of which the right rolling stock edge can be heated more than the left rolling stock edge.
  • the heating device has detection devices by means of which parameters can be detected during the heating of the two rolling stock edges which are characteristic of the heating of the respective rolling stock edge,
  • the heating device has a control device which is connected to the detection devices for receiving the parameters and from which a control command can be determined on the basis of the ratio or the difference between the two parameters, on the basis of which a lateral positioning of at least one of the two heating devices can be adjusted relative to the edge of the rolling stock that is heated more strongly by the respective heating device,
  • control device determines the control command in such a way that the ratio of the two parameters is approximated to a target ratio or the difference between the two parameters is approximated to a target difference.
  • Such a heating method and the associated heating device are known from JP H11 172 325 A.
  • a hot metal rolling stock that is to be rolled - for example a slab - should have as uniform a temperature as possible immediately before rolling. This applies both in the longitudinal direction of the flat rolling stock and transversely to it. However, the two edges of the flat rolling stock in particular cool down more quickly than the central area of the flat rolling stock, which is located between the two edges. Before the flat rolling stock is rolled, inductive heating devices are therefore often used to heat the two edges of the flat rolling stock. The heating devices induce eddy currents in the respective edge area. The heating caused by this depends on both the power and the position of the respective heating device, in particular on the distance of the respective heating device from the respective rolling stock edge. In general, the electrical energy introduced into the flat rolling stock in the area of the respective rolling stock edge decreases drastically with increasing distance of the respective heating device from the respective rolling stock edge.
  • the flat rolled stock has a symmetrical temperature profile before being heated using the heating devices.
  • the left and right rolled stock edges are therefore colder than the middle area of the flat rolled stock between the two rolled stock edges, but they are equally warm.
  • the two rolled stock edges should therefore be heated to the same extent in order to obtain a symmetrical temperature profile. If the two edges have different temperatures, the temperature difference should generally be balanced out.
  • the two heating devices Due to the dependence of the efficiency of the respective heating device on the distance from the respective rolling stock edge, it is therefore of great importance in the case of a symmetrical temperature profile to set the two heating devices symmetrically to the rolling stock, i.e. so that the first inductive heating device is the same distance from the left rolling stock edge like the second inductive heating device from the right edge of the rolling stock.
  • the flat rolling stock can be centered using the usual lateral guidance. However, minor deviations can occur due to environmental influences, tolerances and other inaccuracies.
  • the heating devices are positioned manually before heating and are not readjusted during heating. Any errors in the positioning of the heating devices are therefore no longer corrected during heating. A correction can only be made when another flat rolled product is heated later.
  • the situation may arise that the temperature profile of the rolled material already has an asymmetrical temperature profile before heating by means of the heating devices. In this case, the asymmetry should be compensated as far as possible.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which the heating devices can be positioned in an automated manner even during the heating of the flat rolling stock in such a way that the heating of the two rolling stock edges takes place in a defined manner.
  • a heating method of the type mentioned at the outset is designed in such a way that the target ratio or the target difference of the control device can be re-specified directly or indirectly at any time by an operator. This allows the operator to intervene in the heating process at any time if necessary.
  • a target ratio not equal to 1 or a target difference not equal to 0 can also be specified.
  • a model, a function or a characteristic curve or a characteristic curve field can be stored in the control device so that the control device can determine the corresponding target value (ratio or difference) from the temperatures recorded before heating.
  • the control device can be preceded by a conversion device to which a temperature ratio or a temperature difference is specified.
  • the conversion device determines the target ratio or target difference based on the temperature ratio or temperature difference and specifies the target ratio or target difference to the control device.
  • the two heating devices heat both edges of the rolled stock to the same extent. If the target ratio has a value other than 1 or the target difference has a value other than 0, the two heating devices heat both edges of the rolled stock to different extents.
  • the extent to which the first or second heating device has a stronger effect on the respective rolling stock edge can be as required. In extreme cases, the two heating devices only act on the left or right rolling stock edge. However, it is also possible that the first heating device has a stronger effect on the first rolling stock edge, but also has a certain effect on the second rolling stock edge, and conversely, the second heating device has a stronger effect on the second rolling stock edge, but also has a certain effect on the first rolling stock edge.
  • the respective parameter can be the temperature itself or be characteristic of the temperature.
  • the temperatures of the two rolling stock edges can be specifically coordinated with each other, for example, they can be adjusted to match each other.
  • the respective parameter can be characteristic of the extent to which the respective rolling stock edge is heated.
  • the temperature changes of the two rolling stock edges can be specifically coordinated with one another, for example set to the same values.
  • the proportion of electrical energy that is introduced into the flat rolling stock in the area of the respective rolling stock edge by means of a respective heating device during a certain period of time can be recorded - absolutely or relatively.
  • the setting of an electrical power also corresponds to this.
  • the lateral positioning of both heating devices is adjusted in the same direction based on the adjustment command, in particular by the same amount.
  • This design has proven to be particularly efficient in practice. Tracking both heating devices in the same direction means, for example, that if the first heating device is moved a certain distance to the left, the second heating device is also moved to the left. So, for example, if the first heating device moves away from the left edge of the rolling stock, the second heating device simultaneously approaches the right edge of the rolling stock. If the movement is the same distance, the movement is also made to the left by the same amount.
  • the two heating devices can be moved as required by means of a common positioning device or by means of two separate positioning devices whose control is coordinated accordingly.
  • the flat rolled stock is conveyed in the longitudinal direction during heating.
  • detection devices by means of which the parameters are detected can be arranged offset in the longitudinal direction relative to the heating devices, so that sections of the flat rolled stock pass the heating devices first and only then the detection devices.
  • the parameters for the temperature of the respective rolled stock edge of the respective section after heating can therefore be characteristic.
  • the associated detection devices can therefore be designed as temperature measuring devices, for example as pyrometers.
  • the design of the detection devices as temperature measuring devices has the advantage that the temperatures at the left and right rolling stock edges can be adjusted to a predetermined ratio or a predetermined difference by heating, regardless of what values the temperatures at the left and right rolling stock edges had before heating.
  • the parameters are characteristic of the temperature change of a particular section of the flat rolled stock. This design can be implemented regardless of whether the flat rolled stock is conveyed in the longitudinal direction during heating or not. The recording of such parameters is often simpler and can be implemented with less effort.
  • the parameters can be electrical operating variables of the heating devices that occur during operation of the respective heating device or variables derived from the electrical operating variables.
  • the operating variables can be, in particular, the voltage drop across the respective heating device and/or the current flowing through the respective heating device.
  • the derived variables can be, in particular, the phase offset between current and voltage and variables derived from this, for example the
  • the values can be the power introduced into the rolling stock by the respective heating device, the inductance of the respective heating device and/or the resonance frequency of an oscillating circuit formed from a capacitor and the effective inductance of the respective heating device. These values are characteristic because they arise dynamically in connection with the flat rolling stock and therefore allow conclusions to be drawn about the positioning of the respective heating device relative to the respective edge of the rolling stock.
  • the two heating devices are of the same design, connected in series and fed by a common power supply device.
  • the respective characteristic value can be the voltage that drops across the respective heating device. This embodiment is easy to implement and works very robustly.
  • the two heating devices are designed identically and are each powered by their own energy supply device.
  • a heating device of the type mentioned at the outset is designed in that the control device has an input via which the target ratio or the target difference can be specified anew to the control device directly or indirectly at any time by an operator.
  • FIG 1 a heating device from above
  • FIG 2 a modification of the heating device of FIG 1 from above
  • FIG 3 shows a structure of a heating device
  • FIG 4 is a flow chart
  • FIG 5 another flow chart
  • FIG 6 is a block diagram of a heating device
  • FIG 7 shows a first modification of the block diagram of FIG 6,
  • FIG 8 shows a second modification of the block diagram of FIG 6,
  • FIG 9 is a block diagram of another heating device.
  • FIG 10 is a block diagram of another heating device.
  • FIG 1 shows a schematic plan view from above of a heating device 1.
  • a flat rolled stock 2 made of metal (in particular steel) is to be at least partially heated.
  • the rolled stock 2 extends in a longitudinal direction x.
  • the rolled stock 2 is later rolled in the longitudinal direction x.
  • the rolled stock 2 extends transversely to the longitudinal direction x in a transverse direction y from a left rolled stock edge 3 to a right rolled stock edge 4.
  • the heating device 1 has a first heating device 5 and a second heating device 6.
  • the flat rolling stock 2 can be heated by means of both heating devices 5, 6.
  • the heating of the flat rolling stock 2 by the respective heating device 5, 6 is not uniform in the transverse direction y.
  • the left rolling stock edge 3 is heated more strongly by the first inductive heating device 5 than the right rolling stock edge 4.
  • the second inductive heating device 6 it is the other way round.
  • the respective rolling stock edge 3, 4 is even heated exclusively by the respective heating device 5, 6.
  • the heating devices 5, 6 are designed as edge heaters.
  • the heating devices 5, 6 are designed as inductive heating devices. This is evident from the schematic representation of coils around the heating devices 5, 6 and the indication of corresponding voltages U1, U2 and currents 11, I2 in FIG. 1.
  • the rolling stock 2 is conveyed in the longitudinal direction x during heating. This is indicated in FIG 1 by a corresponding arrow 7.
  • FIG 1 shows a minimal configuration in which a single pair of heating devices 5, 6 is present.
  • the heating device 1 could also have several such pairs as shown in FIG 2.
  • FIG 3 shows schematically the structure of the heating device 1 according to the invention.
  • FIG 4 shows the associated mode of operation in the form of a flow chart.
  • a control device 8 begins to control the heating devices 5, 6 in a step S1.
  • the heating devices 5, 6 are thereby activated so that they heat the rolling stock 2 (or a section of the flat rolling stock 2 which extends in the longitudinal direction x over a partial area of the rolling stock 2).
  • characteristic variables K1, K2 are recorded by recording devices 9, 10.
  • the characteristic variables K1, K2 are characteristic of the heating of the respective rolling stock edge 3, 4 by the respective heating device 5, 6. Possible concrete characteristic variables K1, K2 will be explained later.
  • the recording devices 9, 10 feed the recorded characteristic variables K1, K2 to the control device 8.
  • step S6 the control device 8 checks whether the heating of the rolling stock 2 has been completed or should be terminated. If and as long as this is not the case, the control device 8 returns to step S2. Otherwise, the control device 8 proceeds to a step S7.
  • step S7 the control device 8 terminates the control of the heating devices 5, 6. This deactivates the heating devices 5, 6 so that they no longer heat the rolling stock 2.
  • step S5 only the positioning of either one or the other heating device 5, 6 is adjusted.
  • the positions of both heating devices 5, 6 are adjusted.
  • this can be done by, as indicated in FIG 3, the two heating devices 5, 6 each being adjusted by a separate positioning device 11, 12 and a separate setting command P1, P2 being determined for both positioning devices 11, 12.
  • the heating devices 5, 6 can also be adjusted by a common positioning device.
  • the two heating devices 5, 6 can be arranged on a single cross member and the cross member can be moved sideways so that when the cross member is moved sideways, both heating devices 5, 6 are automatically moved sideways as well.
  • the lateral positioning of both heating devices 5, 6 is adjusted based on the setting command P1, P2.
  • the adjustment takes place in the same direction and by the same amount as shown in FIG 3. So if - for example - the first heating device 5, as shown by the arrow 13 in the first heating device
  • the ratio k of the two parameters K1, K2 was determined above and approximated to a corresponding target ratio k*.
  • FIG 5 corresponds to FIG 4.
  • the control device 8 has an input 14 as shown in FIG 3.
  • the target ratio k* (alternatively: the target difference ⁇ K*) can be specified directly or indirectly at any time to the control device 8 by an operator 15.
  • the parameters K1, K2 are characteristic of the temperature change of a respective section of the flat rolling stock 2. This can apply in particular if the parameters K1, K2 are electrical operating variables of the heating devices 5,
  • the electrical operating variables of the heating device 5, 6 can be in particular the voltage U1, U2 that drops across the respective heating device 5, 6, or the current 11, 12 that flows through the respective heating device 5, 6.
  • the characteristic variables K1, K2 can be variables that are derived from the electrical operating variables.
  • the derivation is usually carried out by the detection devices 9, 10.
  • the two heating devices 5, 6 can be of the same design, connected in series and fed by a common energy supply device 16.
  • the energy input into the rolling stock 2 by the respective heating device 5, 6 is - regardless of the specific connection of the heating device in 5, 6 - proportional to the power and thus the product of the respective voltage U1, U2 and the respective current 11, I2. Since the currents 11, I2 are necessarily equal due to the series connection, the energy input is thus proportional to the voltage U1, U2. It is therefore possible to use exactly this voltage U1, U2 (in the general case: the power) as the respective characteristic value K1, K2.
  • the two heating devices 5, 6 are of the same design, the two heating devices 5, 6 are connected in series and the two heating devices 5, 6 are fed by a common energy supply device 16, the fact that the energy input is proportional to the voltage U1, U2 applies, even if the heating devices 5, 6 comprise a series connection of coils as shown in FIG 7 or a parallel connection of coils as shown in FIG 8. This also applies to combinations of a series connection and a parallel connection.
  • the parameters K1, K2 are also characteristic of the temperature change of a respective section of the flat rolling stock 2. Furthermore, here too the parameters K1, K2 are electrical operating variables of the heating devices 5, 6 that occur when the respective heating device 5, 6 is in operation, or variables that are derived from the electrical operating variables. Finally, in the design according to FIG 9, the two heating devices 5, 6 are also designed identically. In contrast to the designs in FIGS. 6 to 8, however, the two heating devices 5, 6 in the design according to FIG 9 are each fed by their own energy supply device 17, 18.
  • a respective phase offset between the voltage U1, U2 falling across the respective heating device 5, 6 and the current 11, I2 flowing through the respective heating device 5, 6 can be determined and a respective operating frequency of the respective heating device 5, 6 can be adjusted until the phase offset has a value of 0.
  • the effective inductance of the respective heating device 5, 6 From the resonance frequency, in turn, one can calculate the effective inductance of the respective heating device 5, 6. From the effective inductance, in turn, the position of the respective heating device 5, 6 relative to the respective rolling stock edge 3, 4 can be determined.
  • the temperature of the respective heating device may also be required for a precise determination, because the ohmic resistance is temperature-dependent. The temperature may in turn depend on the power applied.
  • a model, a function, a characteristic curve or a characteristic curve field can be stored in the control device 8 to determine the position.
  • FIG 10 shows a further embodiment.
  • the detection devices 9, 10 are arranged offset in the longitudinal direction x relative to the heating devices 5, 6.
  • the flat rolling stock 2 is conveyed in the longitudinal direction x during heating.
  • the conveying takes place in such a way that sections of the flat rolling stock 2 first pass the heating devices 5, 6 and only then the detection devices 9, 10.
  • the parameters K1, K2 can be directly characteristic of the temperature T1, T2 of the respective rolling stock edge 3, 4 of the respective section after heating.
  • the present invention has many advantages.
  • it is possible to set the heating of the two rolling stock edges 3, 4 according to the desired specification (defined by the target ratio k* or the target difference ⁇ K* of the parameters K1, K2) and, if necessary, to adjust it during ongoing operation of the heating device 1.
  • Quality problems and instabilities during subsequent rolling can be avoided.
  • This applies particularly to rolling the rolling stock 2 into an ultra-thin strip (strip thickness 1 mm and less).
  • the operator 15 is relieved. If the heating device 1 has several pairs of heating devices 5, 6 as shown in FIG. 2, a non-parallel positioning of the heating devices 5, 6 relative to the rolling stock edges 3, 4 can also be detected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Ein flaches Walzgut (2) aus Metall erstreckt sich quer zu einer Längsrichtung (x) gesehen von einer linken zu einer rechten Walzgutkante (3, 4). Mittels einer ersten induktiven Heizeinrichtung (5) wird die linke Walzgutkante (3) stärker als die rechte Walzgutkante (4) erwärmt, mittels einer zweiten induktiven Heizeinrichtung (6) die rechte Walzgutkante (4) stärker als die linke Walzgutkante (3). Während des Erwärmens der beiden Walzgutkanten (3, 4) werden Kenngrößen (K1, K2) erfasst, die für die Erwärmung der jeweiligen Walzgutkante (3, 4) charakteristisch sind. Die Kenngrößen (K1, K2) werden einer Steuereinrichtung (8) zugeführt, von der anhand des Verhältnisses (k) oder der Differenz (δK) der beiden Kenngrößen (K1, K2) ein Stellbefehl (P1, P2) ermittelt wird. Aufgrund des Stellbefehls (P1, P2) wird eine seitliche Positionierung mindestens einer der beiden Heizeinrichtungen (5, 6) relativ zu derjenigen Walzgutkante (3, 4) nachgeführt, die von der jeweiligen Heizeinrichtung (5, 6) stärker erwärmt wird. Der Stellbefehl (P1, P2) wird von der Steuereinrichtung (8) derart ermittelt, dass das Verhältnis (k) der beiden Kenngrößen (K1, K2) an ein Sollverhältnis (k*) oder die Differenz (δK) der beiden Kenngrößen (K1, K2) an eine Solldifferenz (δK*) angenähert wird. Das Sollverhältnis (k*) oder die Solldifferenz (δK*) kann der Steuereinrichtung (8) von einer Bedienperson (15) direkt oder indirekt jederzeit neu vorgegeben werden.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Erwärmung eines flachen Walzguts aus Metall
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Erwärmungsverfahren für ein flaches Walzgut aus Metall, das sich quer zu einer Längsrichtung gesehen von einer linken zu einer rechten Walzgutkante erstreckt,
- wobei mittels einer ersten induktiven Heizeinrichtung die linke Walzgutkante stärker als die rechte Walzgutkante erwärmt wird und mittels einer zweiten induktiven Heizeinrichtung die rechte Walzgutkante stärker als die linke Walzgutkante erwärmt wird,
- wobei während des Erwärmens der beiden Walzgutkanten Kenngrößen erfasst werden, die für die Erwärmung der jeweiligen Walzgutkante charakteristisch sind,
- wobei die Kenngrößen einer Steuereinrichtung zugeführt werden, von der anhand des Verhältnisses oder der Differenz der beiden Kenngrößen ein Stellbefehl ermittelt wird, aufgrund dessen eine seitliche Positionierung mindestens einer der beiden Heizeinrichtungen relativ zu derjenigen Walzgutkante nachgeführt wird, die von der jeweiligen Heizeinrichtung stärker erwärmt wird,
- wobei der Stellbefehl von der Steuereinrichtung derart ermittelt wird, dass das Verhältnis der beiden Kenngrößen an ein Sollverhältnis oder die Differenz der beiden Kenngrößen an eine Solldifferenz angenähert wird.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Erwärmungseinrichtung für ein flaches Walzgut aus Metall, das sich quer zu einer Längsrichtung gesehen von einer linken zu einer rechten Walzgutkante erstreckt,
- wobei die Erwärmungseinrichtung eine erste induktive Heizeinrichtung aufweist, mittels derer die linke Walzgutkante stärker als die rechte Walzgutkante erwärmbar ist,
- wobei die Erwärmungseinrichtung eine zweite induktive Heizeinrichtung aufweist, mittels derer die rechte Walzgutkante stärker als die linke Walzgutkante erwärmbar ist.
- wobei die Erwärmungseinrichtung Erfassungseinrichtungen aufweist, mittels derer während des Erwärmens der beiden Walzgutkanten Kenngrößen erfassbar sind, die für die Erwärmung der jeweiligen Walzgutkante charakteristisch sind,
- wobei die Erwärmungseinrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die mit den Erfassungseinrichtungen zum Entgegennehmen der Kenngrößen verbunden ist und von der anhand des Verhältnisses oder der Differenz der beiden Kenngrößen ein Stellbefehl ermittelbar ist, aufgrund dessen eine seitliche Positionierung mindestens einer der beiden Heizeinrichtungen relativ zu derjenigen Walzgutkante nachführbar ist, die von der jeweiligen Heizeinrichtung stärker erwärmt wird,
- wobei die Steuereinrichtung den Stellbefehl derart ermittelt, dass das Verhältnis der beiden Kenngrößen an ein Sollverhältnis oder die Differenz der beiden Kenngrößen an eine Solldifferenz angenähert wird.
Stand der Technik
Ein derartiges Erwärmungsverfahren und die zugehörige Erwärmungseinrichtung sind, aus der JP H11 172 325 A bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein heißes Walzgut aus Metall, das gewalzt werden soll, - beispielsweise eine Bramme - sollte unmittelbar vor dem Walzen eine möglichst einheitliche Temperatur aufweisen. Dies gilt sowohl in der Längsrichtung des flachen Walzguts als auch quer dazu. Insbesondere die beiden Kanten des flachen Walzguts kühlen jedoch schneller ab als der Mittelbereich des flachen Walzguts, der sich zwischen den beiden Kanten befindet. Vor dem Walzen des flachen Walzguts werden daher oftmals induktive Heizeinrichtungen eingesetzt, mittels derer die beiden Kanten des flachen Walzguts erwärmt werden. Die Heizeinrichtungen induzieren im jeweiligen Kantenbereich Wirbelströme. Die dadurch bewirkte Erwärmung ist sowohl von der Leistung als auch von der Position der jeweiligen Heizeinrichtung abhängig, insbesondere vom Abstand der jeweiligen Heizeinrichtung von der jeweiligen Walzgutkante. Allgemein gilt, dass die im Bereich der jeweiligen Walzgutkante in das flache Walzgut eingebrachte elektrische Energie mit zunehmendem Abstand der jeweiligen Heizeinrichtung von der jeweiligen Walzgutkante drastisch abnimmt.
In aller Regel weist das flache Walzgut vor dem Erwärmen mittels der Heizeinrichtungen ein symmetrisches Temperaturprofil auf. Die linke und die rechte Walzgutkante sind also zwar kälter als der Mittelbereich des flachen Walzguts zwischen den beiden Walzgutkanten, untereinander aber gleich warm. Die beiden Walzgutkanten sollten daher um das gleiche Ausmaß aufgewärmt werden, um ein symmetrisches Temperaturprofil zu erhalten. Weisen die beiden Kanten voneinander verschiedene Temperaturen auf, soll der Temperaturunterschied in der Regel ausgeglichen werden.
Aufgrund der Abhängigkeit der Effizienz der jeweiligen Heizeinrichtung vom Abstand von der jeweiligen Walzgutkante ist es daher im Falle eines symmetrischen Temperaturprofils von großer Bedeutung, die beiden Heizeinrichtungen symmetrisch zum Walzgut einzustellen, also so, dass die erste induktive Heizeinrichtung von der linken Walzgutkante den gleichen Abstand aufweist wie die zweite induktive Heizeinrichtung von der rechten Walzgutkante. Durch die übliche Seitenführung des flachen Walzguts kann das flache Walzgut zwar zentriert werden. Dennoch können beispielsweise aufgrund von Umwelteinflüssen, Toleranzen und anderen Ungenauigkeiten geringfügige Abweichungen auftreten.
Im Stand der Technik werden die Heizeinrichtungen vor dem Erwärmen manuell positioniert und während des Erwärmens nicht mehr nachjustiert. Etwaige Fehler bei der Positionierung der Heizeinrichtungen werden während des Erwärmens somit nicht mehr korrigiert. Erst bei einem späteren Erwärmen eines weiteren flachen Walzguts kann eine Korrektur vorgenommen werden.
Weiterhin kann die Situation auftreten, dass das Temperaturprofil des Walzguts bereits vor der Erwärmung mittels der Heizeinrichtungen ein unsymmetrisches Temperaturprofil aufweist. In diesem Fall sollte die Unsymmetrie so weit wie möglich ausgeglichen werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer in automatisierter Art und Weise auch während des Erwärmens des flachen Walzguts die Heizeinrichtungen derart positioniert werden können, dass die Erwärmung der beiden Walzgutkanten in definierter Weise erfolgt.
Die Aufgabe wird durch ein Erwärmungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erwärmungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 7.
Erfindungsgemäß wird ein Erwärmungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass das Sollverhältnis oder die Solldifferenz der Steuereinrichtung von einer Bedienperson direkt oder indirekt jederzeit neu vorgegeben werden kann. Dadurch kann die Bedienperson bei Bedarf jederzeit in den Erwärmungsprozess eingreifen.
Oftmals wird das Sollverhältnis den Wert 1 aufweisen bzw. die Solldifferenz den Wert 0 aufweisen. Im Einzelfall kann jedoch auch ein Sollverhältnis ungleich 1 oder eine Solldifferenz ungleich 0 vorgegeben werden. Beispielsweise ist es möglich, vor dem Aufheizen die Temperaturen der beiden Walzgutkanten zu erfassen, Insbesondere kann in der Steuereinrichtung eine Modellierung, eine Funktion oder eine Kennlinie oder ein Kennlinienfeld hinterlegt sein, so dass die Steuereinrichtung aus den vor dem Aufheizen erfassten Temperaturen die entsprechende Sollgröße (Verhältnis oder Differenz) ermitteln kann.
Im Falle einer indirekten Vorgabe kann beispielsweise der Steuereinrichtung eine Umsetzeinrichtung vorgeordnet sein, der ein Temperaturverhältnis oder eine Temperaturdifferenz vorge- geben wird. Die Umsetzeinrichtung ermittelt in diesem Fall anhand des Temperaturverhältnisses oder der Temperaturdifferenz das Sollverhältnis oder die Solldifferenz und gibt das Sollverhältnis oder die Solldifferenz der Steuereinrichtung vor. Die Umsetzeinrichtung kann beispielsweise intern eine Kennlinie oder ein Modell aufweisen. In jedem Fall aber nimmt die Umsetzeinrichtung die Umsetzung vor. Im einfachsten Fall ist das Temperaturverhältnis 1 bzw. die Temperatu rd ifferenz 0. In diesem Fall ist die Umsetzung trivial (Sollverhältnis = 1 bzw. Solldifferenz =0).
Dadurch ist auch während des Erwärmens des flachen Walzguts - also im laufenden Betrieb der zugehörigen Erwärmungseinrichtung - gewährleistet, dass die beiden Walzgutkanten so wie gewünscht erwärmt werden. Weist das Sollverhältnis den Wert 1 bzw. die Solldifferenz den Wert 0 auf, erfolgt durch die beiden Heizeinrichtungen eine Erwärmung der beiden Walzgutkanten um das gleiche Ausmaß. Weist das Sollverhältnis einen von 1 verschiedenen Wert bzw. die Solldifferenz einen von 0 verschiedenen Wert 0, erfolgt durch die beiden Heizeinrichtungen eine Erwärmung der beiden Walzgutkanten um voneinander verschiedene Ausmaße.
Das Ausmaß, in dem die erste bzw. die zweite Heizeinrichtung stärker auf die jeweilige Walzgutkante einwirkt, kann nach Bedarf sein. Im Extremfall wirken die beiden Heizeinrichtungen jeweils ausschließlich auf die linke bzw. die rechte Walzgutkante. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Heizeinrichtung zwar stärker auf die die erste Walzgutkante einwirkt, in gewissem Umfang aber auch auf die zweite Walzgutkante einwirkt und umgekehrt die zweite Heizeinrichtung zwar stärker auf die die zweite Walzgutkante einwirkt, in gewissem Umfang aber auch auf die erste Walzgutkante einwirkt.
Die jeweilige Kenngröße kann die Temperatur selbst sein bzw. für die Temperatur charakteristisch sein. In diesem Fall können die Temperaturen der beiden Walzgutkanten gezielt aufeinander abgestimmt werden, beispielsweise aneinander angeglichen werden.
Vor allem aber kann die jeweilige Kenngröße dafür charakteristisch sein, um welches Ausmaß die jeweilige Walzgutkante erwärmt wird. In diesem Fall können die Temperaturänderungen der beiden Walzgutkanten gezielt aufeinander abgestimmt werden, beispielsweise auf gleiche Werte eingestellt werden. Beispielsweise kann - absolut oder relativ - der Anteil an elektrischer Energie erfasst werden, der mittels einer jeweiligen Heizeinrichtung während eines bestimmten Zeitraums im Bereich der jeweiligen Walzgutkante in das flache Walzgut eingebracht wird. Hiermit korrespondierend ist auch die Einstellung einer elektrischen Leistung.
Vorzugsweise wird die seitliche Positionierung beider Heizeinrichtungen aufgrund des Stellbefehls in die gleiche Richtung nachgeführt, insbesondere um das gleiche Ausmaß nachgeführt. Diese Ausgestaltung hat sich in der Praxis als besonders effizient erwiesen. Das Nachführen beider Heizeinrichtungen in die gleiche Richtung bedeutet beispielsweise, dass dann, wenn die erste Heizeinrichtung um eine bestimmte Strecke nach links verschoben wird, auch die zweite Heizeinrichtung nach links verschoben wird. Wenn also beispielsweise die erste Heizeinrichtung sich von der linken Walzgutkante entfernt, nähert sich somit gleichzeitig die zweite Heizeinrichtung an die rechte Walzgutkante an. Erfolgt das Verschieben um die gleiche Strecke, wird auch um das gleiche Ausmaß beispielsweise nach links verschoben.
Das Verschieben der beiden Heizeinrichtungen kann nach Bedarf mittels einer gemeinsamen Positioniereinrichtung erfolgen oder mittels zweier getrennter Positioniereinrichtungen erfolgen, deren Ansteuerung entsprechend koordiniert wird.
In der Regel wird das flache Walzgut während des Erwärmens in der Längsrichtung gefördert. In diesem Fall können Erfassungseinrichtungen, mittels derer die Kenngrößen erfasst werden, gegenüber den Heizeinrichtungen in Längsrichtung versetzt angeordnet sein, so dass Abschnitte des flachen Walzguts zuerst die Heizeinrichtungen und erst danach die Erfassungseinrichtungen passieren. Dadurch können insbesondere die Kenngrößen für die Temperatur der jeweiligen Walzgutkante des jeweiligen Abschnitts nach dem Erwärmen charakteristisch sein. Die zugehörigen Erfassungseinrichtungen können also als Temperaturmesseinrichtungen ausgebildet sein, beispielsweise als Pyrometer.
Die Ausgestaltung der Erfassungseinrichtungen als Temperaturmesseinrichtungen weist den Vorteil auf, dass die Temperaturen an der linken und rechten Walzgutkante durch das Erwärmen auf ein vorbestimmtes Verhältnis bzw. eine vorbestimmte Differenz eingestellt werden können, und zwar unabhängig davon, welche Werte die Temperaturen an der linken und der rechten Walzgutkante vor dem Erwärmen hatten.
Alternativ ist es möglich, dass die Kenngrößen für die Temperaturänderung eines jeweiligen Abschnitts des flachen Walzguts charakteristisch sind. Diese Ausgestaltung ist unabhängig davon realisierbar, ob das flache Walzgut während des Erwärmens in der Längsrichtung gefördert wird oder nicht. Die Erfassung derartiger Kenngrößen ist oftmals einfacher und mit geringerem Aufwand realisierbar.
Beispielsweise können die Kenngrößen beim Betrieb der jeweiligen Heizeinrichtung auftretende elektrische Betriebsgrößen der Heizeinrichtungen oder aus den elektrischen Betriebsgrößen abgeleitete Größen sein. Die Betriebsgrößen können insbesondere die über derjeweiligen Heizeinrichtung abfallende Spannung und/oder der die jeweilige Heizeinrichtung durchfließende Strom sein. Die abgeleiteten Größen können insbesondere der Phasenversatz zwischen Strom und Spannung und daraus wiederum abgeleitete Größen sein, beispielsweise die mittels der jeweiligen Heizeinrichtung in das Walzgut eingebrachte Leistung, die Induktivität der jeweiligen Heizeinrichtung und/oder die Resonanzfrequenz eines aus einem Kondensator und der wirksamen Induktivität der jeweiligen Heizeinrichtung gebildeten Schwingkreises sein. Diese Werte sind deshalb charakteristisch, weil sie sich in Verbindung mit dem flachen Walzguts dynamisch ergeben und daher Rückschlüsse auf die Positionierung der jeweiligen Heizeinrichtung relativ zur jeweiligen Walzgutkante ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die beiden Heizeinrichtungen gleich ausgebildet, in Serie geschaltet und werden von einer gemeinsamen Energieversorgungseinrichtung gespeist. Die jeweilige Kenngröße kann in diesem Fall die Spannung sein, die über derjeweiligen Heizeinrichtung abfällt. Diese Ausgestaltung ist einfach realisierbar und arbeitet sehr robust.
In einer weiteren einfachen Ausgestaltung sind die beiden Heizeinrichtungen gleich ausgebildet und werden jeweils von einer eigenen Energieversorgungseinrichtung gespeist.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Erwärmungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erwärmungseinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 9 bis 13.
Erfindungsgemäß wird eine Erwärmungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung einen Eingang aufweist, über den der Steuereinrichtung das Sollverhältnis oder die Solldifferenz von einer Bedienperson direkt oder indirekt jederzeit neu vorgebbar sind.
Die sich ergebenden Vorteile korrespondieren mit denen des Erwärmungsverfahrens.
Auch für die Erwärmungseinrichtung sind vorteilhafte Ausgestaltungen möglich. Die vorteilhaften Ausgestaltungen und die dadurch bewirkten Vorteile korrespondieren mit denen des Erwärmungsverfahrens.
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 Erwärmungseinrichtung von oben,
FIG 2 eine Modifikation der Erwärmungseinrichtung von FIG 1 von oben, FIG 3 einen Aufbau einer Erwärmungseinrichtung,
FIG 4 ein Ablaufdiagramm,
FIG 5 ein weiteres Ablaufdiagramm,
FIG 6 ein Blockschaltbild einer Erwärmungseinrichtung,
FIG 7 eine erste Modifikation des Blockschaltbildes von FIG 6,
FIG 8 eine zweite Modifikation des Blockschaltbildes von FIG 6,
FIG 9 ein Blockschaltbild einer weiteren Erwärmungseinrichtung und
FIG 10 ein Blockschaltbild einer weiteren Erwärmungseinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsformen
FIG 1 zeigt schematisch eine Draufsicht von oben auf eine Erwärmungseinrichtung 1. In der Erwärmungseinrichtung 1 soll ein flaches Walzgut 2 aus Metall (insbesondere aus Stahl) zumindest teilweise erwärmt werden. Das Walzgut 2 erstreckt sich in einer Längsrichtung x. In der Längsrichtung x wird das Walzgut 2 später gewalzt. Quer zur Längsrichtung x erstreckt sich das Walzgut 2 in einer Querrichtung y von einer linken Walzgutkante 3 zu einer rechten Walzgutkante 4.
Die Erwärmungseinrichtung 1 weist eine erste Heizeinrichtung 5 und eine zweite Heizeinrichtung 6 auf. Mittels beider Heizeinrichtungen 5, 6 kann das flache Walzgut 2 erwärmt werden.
Die Erwärmung des flachen Walzguts 2 durch die jeweilige Heizeinrichtung 5, 6 ist jedoch in der Querrichtung y gesehen nicht gleichmäßig. Insbesondere wird mittels der ersten induktiven Heizeinrichtung 5 die linke Walzgutkante 3 stärker erwärmt als die rechte Walzgutkante 4. Bei der zweiten induktiven Heizeinrichtung 6 ist es umgekehrt. Oftmals wird mittels der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 sogar ausschließlich die jeweilige Walzgutkante 3, 4 erwärmt. In diesem Fall sind die Heizeinrichtungen 5, 6 als Kantenheizungen ausgebildet. Die Heizeinrichtungen 5, 6 sind als induktive Heizeinrichtungen ausgebildet. Dies ergibt sich durch die schematische Darstellung von Spulen um die Heizeinrichtungen 5, 6 herum und das Andeuten entsprechender Spannungen U1 , U2 und Ströme 11 , I2 in FIG 1.
In vielen Fällen wird das Walzgut 2 während des Erwärmens in der Längsrichtung x gefördert. Dies ist in FIG 1 durch einen entsprechenden Pfeil 7 angedeutet.
FIG 1 zeigt eine Minimalkonfiguration, bei welcher ein einziges Paar von Heizeinrichtungen 5, 6 vorhanden ist. Die Erwärmungseinrichtung 1 könnte jedoch entsprechend der Darstellung in FIG 2 auch mehrere derartige Paare aufweisen.
FIG 3 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Aufbau der Erwärmungseinrichtung 1. FIG 4 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms die zugehörige Betriebsweise. Gemäß FIG 4 beginnt eine Steuereinrichtung 8 in einem Schritt S1 mit der Ansteuerung der Heizeinrichtungen 5, 6. Die Heizeinrichtungen 5, 6 werden damit aktiviert, so dass sie das Walzgut 2 (bzw. einen Abschnitt des flachen Walzguts 2, der sich in Längsrichtung x über einen Teilbereich des Walzguts 2 erstreckt) erwärmen. Während des Erwärmens der beiden Walzgutkanten 3, 4 werden mittels Erfassungseinrichtungen 9, 10 Kenngrößen K1 , K2 erfasst. Die Kenngrößen K1 , K2 sind für die Erwärmung der jeweiligen Walzgutkante 3, 4 durch die jeweilige Heizeinrichtung 5, 6 charakteristisch. Mögliche konkrete Kenngrößen K1 , K2 werden später noch erläutert werden. Die Erfassungseinrichtungen 9, 10 führen die erfassten Kenngrößen K1 , K2 der Steuereinrichtung 8 zu. Die Steuereinrichtung 8 nimmt die Kenngrößen K1 , K2 in einem Schritt S2 entgegen. In einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 8 sodann das Verhältnis k = K1/K2 der beiden Kenngrößen K1 , K2. In einem Schritt S4 ermittelt die Steuereinrichtung 8 anhand des Verhältnisses k (mindestens) einen Stellbefehl P1 , P2. Entsprechend der Darstellung des Schrittes S4 in FIG 4 erfolgt die Ermittlung des Stellbefehls bzw. der beiden Stellbefehle P1 , P2 durch die Steuereinrichtung 8 derart, dass das Verhältnis k an ein Sollverhältnis k* angenähert wird. Entsprechend dem ermittelten Stellbefehl P1 , P2 soll eine seitliche Positionierung mindestens einer der beiden Heizeinrichtungen 5, 6 relativ zu derjenigen Walzgutkante 3, 4 nachgeführt werden, die von der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 stärker erwärmt wird. In einem Schritt S5 gibt die Steuereinrichtung 8 den ermittelten Stellbefehl P1 , P2 daher an eine entsprechende Positioniereinrichtung 11 , 12 aus.
In einem Schritt S6 prüft die Steuereinrichtung 8, ob das Erwärmen des Walzguts 2 abgeschlossen ist bzw. beendet werden soll. Wenn und solange dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 8 zum Schritt S2 zurück. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 8 zu einem Schritt S7 über. Im Schritt S7 beendet die Steuereinrichtung 8 die Ansteuerung der Heizeinrichtungen 5, 6. Dadurch werden die Heizeinrichtungen 5, 6 deaktiviert, so dass sie das Walzgut 2 nicht mehr erwärmen.
Es ist möglich, dass im Rahmen des Schrittes S5 ausschließlich die Positionierung entweder der einen oder der anderen Heizeinrichtung 5, 6 nachgeführt wird. In der Regel werden jedoch die Positionierungen beider Heizeinrichtungen 5, 6 nachgeführt. Dies kann einerseits dadurch geschehen, dass, wie in FIG 3 angedeutet, die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 jeweils von einer eigenen Positioniereinrichtung 11 , 12 verstellt werden und für beide Positioniereinrichtungen 11 , 12 jeweils ein eigener Stellbefehl P1 , P2 ermittelt wird. Alternativ kann das Nachführen der Heizeinrichtungen 5, 6 auch durch eine gemeinsame Positioniereinrichtung erfolgen. Beispielsweise können die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 auf einem einzelnen Querträger angeordnet sein und kann der Querträger seitlich verschoben werden, so dass mit der seitlichen Verschiebung des Querträgers automatisch auch beide Heizeinrichtungen 5, 6 seitlich verschoben werden. In der Regel werden aufgrund des Stellbefehls P1 , P2 die seitlichen Positionierungen beider Heizeinrichtungen 5, 6 nachgeführt. Vorzugsweise erfolgt hierbei entsprechend der Darstellung in FIG 3 ein Nachführen in die gleiche Richtung und um das gleiche Ausmaß. Wenn also - beispielsweise - die erste Heizeinrichtung 5, wie durch den Pfeil 13 bei der ersten Heizeinrichtung
5 angedeutet, um 1 cm nach links verschoben wird, wird gleichzeitig, wie durch den Pfeil 13 bei der zweiten Heizeinrichtung 6 angedeutet, auch die zweite Heizeinrichtung 6 um 1 cm nach links verschoben. Dadurch wird im Ergebnis gleichzeitig einerseits die erste Heizeinrichtung 5 von der linken Walzgutkante 3 entfernt und andererseits die zweite Heizeinrichtung 6 näher an die rechte Walzgutkante 4 herangefahren. Analoge Ausführungen gelten auch für Verschiebungen um ein anderes Ausmaß und auch für Verschiebungen in die umgekehrte Richtung. Es ist aber auch möglich, die seitliche Positionierung nur einer der beiden Heizeinrichtungen 5, 6 nachzuführen oder die seitliche Positionierung der beiden Heizeinrichtungen 5, 6 in voneinander verschiedenen Ausmaß nachzuführen.
Vorstehend wurde das Verhältnis k der beiden Kenngrößen K1 , K2 ermittelt und an ein entsprechendes Sollverhältnis k* angenähert. Alternativ zum Verhältnis k der beiden Kenngrößen K1 , K2 könnte entsprechend der Darstellung in FIG 5 auch eine Differenz ÖK der beiden Kenngrößen K1 , K2 gebildet werden, also ÖK = K1-K2, und die Differenz ÖK an eine Solldifferenz ÖK* angenähert werden. Im übrigen korrespondiert FIG 5 mit FIG 4.
Erfindungsgemäß weist die Steuereinrichtung 8 entsprechend der Darstellung in FIG 3 einen Eingang 14 auf. Über den Eingang 14 kann der Steuereinrichtung 8 von einer Bedienperson 15 das Sollverhältnis k* (alternativ: die Solldifferenz ÖK*) direkt oder indirekt jederzeit neu vorgegeben werden.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den weiteren FIG verschiedene konkrete Ausgestaltungen erläutert, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisiert werden können.
In vielen dieser Ausgestaltungen sind die Kenngrößen K1 , K2 für die Temperaturänderung eines jeweiligen Abschnitts des flachen Walzguts 2 charakteristisch. Dies kann insbesondere dann gelten, wenn die Kenngrößen K1 , K2 elektrische Betriebsgrößen der Heizeinrichtungen 5,
6 sind, die beim Betrieb der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 auftreten. Die elektrischen Betriebsgrößen der Heizeinrichtung 5, 6 kann insbesondere die Spannung U1 , U2 sein, die über der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 abfällt, oder der Strom 11 , 12 sein, der die jeweilige Heizeinrichtung 5, 6 durchfließt. Alternativ kann es sich bei den Kenngrößen K1 , K2 um Größen handeln, die aus den elektrischen Betriebsgrößen abgeleitet sind. Das Ableiten erfolgt in der Regel durch die Erfassungseinrichtungen 9, 10. Beispielsweise können entsprechend der Darstellung in FIG 6 die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 gleich ausgebildet sein, in Serie geschaltet sein und von einer gemeinsamen Energieversorgungseinrichtung 16 gespeist werden. Der Energieeintrag in das Walzgut 2 durch die jeweilige Heizeinrichtung 5, 6 ist - unabhängig von der konkreten Verschaltung der Heizeinrichtung in 5, 6 - proportional zur Leistung und damit dem Produkt der jeweiligen Spannung U1, U2 und des jeweiligen Stromes 11, I2. Da die Ströme 11, I2 aufgrund der Schaltung in Serie zwangsweise gleich sind, ist der Energieeintrag somit proportional zur Spannung U1, U2. Somit ist es möglich, als jeweilige Kenngröße K1, K2 genau diese Spannung U1, U2 (im allgemeinen Fall: die Leistung) zu verwenden.
Solange die Grundbedingung erhalten bleibt, dass also die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 gleich ausgebildet sind, die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 in Serie geschaltet sind und die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 von einer gemeinsamen Energieversorgungseinrichtung 16 gespeist werden, gilt der Sachverhalt, dass der Energieeintrag proportional zur Spannung U1 , U2 ist, auch dann, wenn die Heizeinrichtungen 5, 6 entsprechend den Darstellungen in FIG 7 eine Serienschaltung von Spulen oder entsprechend der Darstellung in FIG 8 eine Parallelschaltung von Spulen umfassen. Dies gilt weiterhin auch für Kombinationen einer Serienschaltung und einer Parallelschaltung.
Auch bei der Ausgestaltung gemäß FIG 9 sind die Kenngrößen K1, K2 für die Temperaturänderung eines jeweiligen Abschnitts des flachen Walzguts 2 charakteristisch. Weiterhin sind auch hier die Kenngrößen K1 , K2 elektrische Betriebsgrößen der Heizeinrichtungen 5, 6, die beim Betrieb der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 auftreten, oder Größen, die aus den elektrischen Betriebsgrößen abgeleitet sind. Schließlich sind bei der Ausgestaltung gemäß FIG 9 auch die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 gleich ausgebildet. Im Gegensatz zu den Ausgestaltungen der FIG 6 bis 8 werden die beiden Heizeinrichtungen 5, 6 bei der Ausgestaltung gemäß FIG 9 jedoch jeweils von einer eigenen Energieversorgungseinrichtung 17, 18 gespeist.
Als Kenngrößen K1, K2 kommen im Falle der Ausgestaltung gemäß FIG 9 insbesondere in Frage:
- Die Spannung der jeweiligen Energieversorgungseinrichtung 17, 18; diese Spannung ist in der Ausgestaltung gemäß FIG 9 mit der über der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 abfallenden Spannung U1 , U2 identisch.
- Der die jeweilige Heizeinrichtung 5, 6 durchfließende Strom 11, I2.
- Die wirksame Induktivität der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6; die wirksame Induktivität wird nicht nur durch die jeweilige Heizeinrichtung 5, 6, sondern auch durch deren Wechselwirkung mit dem Walzgut 2 im Bereich der jeweiligen Walzgutkante 3, 4 bestimmt. - Die in das Walzgut 2 eingebrachten Leistungen, bestimmt durch die jeweilige Spannung U1 , U2, den jeweiligen Strom 11 , I2 und gegebenenfalls einen jeweiligen Phasenversatz zwischen der jeweiligen Spannung U1 , U2 und dem jeweiligen Strom 11 , I2.
- Die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises, der von der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 in Verbindung mit einer jeweiligen Kapazität gebildet wird.
Zur Ermittlung der Resonanzfrequenz kann beispielsweise ein jeweiliger Phasenversatz zwischen der über der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 abfallenden Spannung U1, U2 und dem die jeweilige Heizeinrichtung 5, 6 durchfließenden Strom 11 , I2 ermittelt werden und eine jeweilige Betriebsfrequenz der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 nachgeführt werden, bis der Phasenversatz im Wert 0 aufweist.
Aus der Resonanzfrequenz wiederum kann man auf die wirksame Induktivität der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 zurückrechnen. Aus der wirksamen Induktivität wiederum kann die Position der jeweiligen Heizeinrichtung 5, 6 relativ zur jeweiligen Walzgutkante 3, 4 ermittelt werden. Eventuell wird für eine präzise Ermittlung zusätzlich noch die Temperatur der jeweiligen Heizeinrichtung benötigt, weil der ohmsche Widerstand temperaturabhängig ist. Die Temperatur kann wiederum von der eingebrachten Leistung abhängig sein. Auch hier kann in der Steuereinrichtung 8 zur Ermittlung der Position eine Modellierung, eine Funktion, eine Kennlinie oder ein Kennlinienfeld hinterlegt sein.
FIG 10 schließlich zeigt eine weitere Ausgestaltung. Bei dieser Ausgestaltung sind die Erfassungseinrichtungen 9, 10 gegenüber den Heizeinrichtungen 5, 6 in Längsrichtung x versetzt angeordnet. Für die ordnungsgemäße Funktion der Erwärmungseinrichtung 1 von FIG 10 ist es daher essenziell, dass das flache Walzgut 2 während des Erwärmens in der Längsrichtung x gefördert wird. Das Fördern erfolgt derart, dass Abschnitte des flachen Walzguts 2 zuerst die Heizeinrichtungen 5, 6 und erst danach die Erfassungseinrichtungen 9, 10 passieren. Im Falle der Ausgestaltung gemäß FIG 10 können die Kenngrößen K1 , K2 direkt für die Temperatur T1 , T2 der jeweiligen Walzgutkante 3, 4 des jeweiligen Abschnitts nach dem Erwärmen charakteristisch sein.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist es auch im laufenden Betrieb der Erwärmungseinrichtung 1 möglich, die Erwärmung der beiden Walzgutkanten 3, 4 entsprechend der gewünschten Vorgabe (definiert durch das Sollverhältnis k* bzw. die Solldifferenz ÖK* der Kenngrößen K1 , K2) einzustellen und, soweit erforderlich, nachzuführen. Qualitätsprobleme und Instabilitäten beim nachfolgenden Walzen können vermieden werden. Dies gilt ganz besonders für das Walzen des Walzguts 2 zu einem ultradünnen Band (Banddicke 1 mm und weniger). Die Bedienperson 15 wird entlastet. Sofern die Erwärmungseinrichtung 1 entsprechend der Darstellung in FIG 2 mehrere Paare von Heizeinrichtungen 5, 6 aufweist, kann auch eine nicht parallele Anstellung der Heizeinrichtungen 5, 6 relativ zu den Walzgutkanten 3, 4 erkannt werden.
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 Erwärmungseinrichtung
2 Walzgut
3, 4 Walzgutkanten
5, 6 Heizeinrichtungen
7, 13 Pfeile
8 Steuereinrichtung
9, 10 Erfassungseinrichtung
11 , 12 Positioniereinrichtung
14 Eingang
15 Bedienperson
16 bis 18 Energieversorgungseinrichtungen
11 , I2 Ströme k, k* Verhältnisse K1 , K2 Kenngrößen P1 , P2 Stellbefehle
S1 bis S7 Schritte
T1 , T2 Temperaturen
U1 , U2 Spannungen x Längsrichtung y Querrichtung
ÖK, ÖK’ Differenzen

Claims

Ansprüche
1. Erwärmungsverfahren für ein flaches Walzgut (2) aus Metall, das sich quer zu einer Längsrichtung (x) gesehen von einer linken zu einer rechten Walzgutkante (3, 4) erstreckt,
- wobei mittels einer ersten induktiven Heizeinrichtung (5) die linke Walzgutkante (3) stärker als die rechte Walzgutkante (4) erwärmt wird und mittels einer zweiten induktiven Heizeinrichtung (6) die rechte Walzgutkante (4) stärker als die linke Walzgutkante (3) erwärmt wird,
- wobei während des Erwärmens der beiden Walzgutkanten (3, 4) Kenngrößen (K1, K2) erfasst werden, die für die Erwärmung der jeweiligen Walzgutkante (3, 4) charakteristisch sind,
- wobei die Kenngrößen (K1, K2) einer Steuereinrichtung (8) zugeführt werden, von der anhand des Verhältnisses (k) oder der Differenz (ÖK) der beiden Kenngrößen (K1, K2) ein Stellbefehl (P1 , P2) ermittelt wird, aufgrund dessen eine seitliche Positionierung mindestens einer der beiden Heizeinrichtungen (5, 6) relativ zu derjenigen Walzgutkante (3, 4) nachgeführt wird, die von der jeweiligen Heizeinrichtung (5, 6) stärker erwärmt wird,
- wobei der Stellbefehl (P1 , P2) von der Steuereinrichtung (8) derart ermittelt wird, dass das Verhältnis (k) der beiden Kenngrößen (K1, K2) an ein Sollverhältnis (k*) oder die Differenz (ÖK) der beiden Kenngrößen (K1, K2) an eine Solldifferenz (ÖK*) angenähert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sollverhältnis (k*) oder die Solldifferenz (ÖK*) der Steuereinrichtung (8) von einer Bedienperson (15) direkt oder indirekt jederzeit neu vorgegeben werden kann.
2. Erwärmungsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die seitliche Positionierung beider Heizeinrichtungen (5, 6) aufgrund des Stellbefehls (P1, P2) in die gleiche Richtung nachgeführt wird, insbesondere um das gleiche Ausmaß nachgeführt wird.
3. Erwärmungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das flache Walzgut (2) während des Erwärmens in der Längsrichtung (x) gefördert wird, dass Erfassungseinrichtungen (9, 10), mittels derer die Kenngrößen (K1, K2) erfasst werden, gegenüber den Heizeinrichtungen (5, 6) in Längsrichtung (x) versetzt angeordnet sind, so dass Abschnitte des flachen Walzguts (2) zuerst die Heizeinrichtungen (5, 6) und erst danach die Erfassungseinrichtungen (9, 10) passieren, und dass die Kenngrößen (K1, K2) für die Temperatur (T1, T2) der jeweiligen Walzgutkante (3, 4) des jeweiligen Abschnitts nach dem Erwärmen charakteristisch sind.
4. Erwärmungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kenngrößen (K1, K2) für die Temperaturänderung eines jeweiligen Abschnitts des flachen Walzguts (2) charakteristisch sind.
5. Erwärmungsverfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kenngrößen (K1, K2) beim Betrieb der jeweiligen Heizeinrichtung (5, 6) auftretende elektrische Betriebsgrößen (U1, U2, 11, I2) der Heizeinrichtungen (5, 6) oder aus den elektrischen Betriebsgrößen (U1, U2, 11, I2) abgeleitete Größen sind.
6. Erwärmungsverfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Heizeinrichtungen (5, 6) gleich ausgebildet sind, in Serie geschaltet sind und von einer gemeinsamen Energieversorgungseinrichtung (16) gespeist werden und dass die jeweilige Kenngröße (K1, K2) die Spannung (U1, U2) ist, die überderjeweiligen Heizeinrichtung (5, 6) abfällt.
7. Erwärmungsverfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Heizeinrichtungen (5, 6) gleich ausgebildet sind und jeweils von einer eigenen Energieversorgungseinrichtung (17, 18) gespeist werden.
8. Erwärmungseinrichtung für ein flaches Walzgut (2) aus Metall, das sich quer zu einer Längsrichtung (x) gesehen von einer linken zu einer rechten Walzgutkante (3, 4) erstreckt,
- wobei die Erwärmungseinrichtung eine erste induktive Heizeinrichtung (5) aufweist, mittels derer die linke Walzgutkante (3) stärker als die rechte Walzgutkante (4) erwärmbar ist,
- wobei die Erwärmungseinrichtung eine zweite induktive Heizeinrichtung (6) aufweist, mittels derer die rechte Walzgutkante (4) stärker als die linke Walzgutkante (3) erwärmbar ist,
- wobei die Erwärmungseinrichtung Erfassungseinrichtungen (9, 10) aufweist, mittels derer während des Erwärmens der beiden Walzgutkanten (3, 4) Kenngrößen (K1, K2) erfassbar sind, die für die Erwärmung der jeweiligen Walzgutkante (3, 4) charakteristisch sind,
- wobei die Erwärmungseinrichtung eine Steuereinrichtung (8) aufweist, die mit den Erfassungseinrichtungen (9, 10) zum Entgegennehmen der Kenngrößen (K1, K2) verbunden ist und von der anhand des Verhältnisses (k) oder der Differenz (ÖK) der beiden Kenngrößen (K1, K2) ein Stellbefehl (P1 , P2) ermittelbar ist, aufgrund dessen eine seitliche Positionierung mindestens einer der beiden Heizeinrichtungen (5, 6) relativ zu derjenigen Walzgutkante (3, 4) nachführbar ist, die von der jeweiligen Heizeinrichtung (5, 6) stärker erwärmt wird, - wobei die Steuereinrichtung (8) den Stellbefehl (P1 , P2) derart ermittelt, dass das Verhältnis (k) der beiden Kenngrößen (K1, K2) an ein Sollverhältnis (k*) oder die Differenz (ÖK) der beiden Kenngrößen (K1, K2) an eine Solldifferenz (ÖK*) angenähert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinrichtung (8) einen Eingang (14) aufweist, überden der Steuereinrichtung (8) das Sollverhältnis (k*) oder die Solldifferenz (ÖK*) von einer Bedienperson (15) direkt oder indirekt jederzeit neu vorgebbar sind.
9. Erwärmungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Heizeinrichtungen (5, 6) von der Steuereinrichtung (8) aufgrund des Stellbefehls (P1, P2) in die gleiche Richtung nachgeführt werden, insbesondere um das gleiche Ausmaß nachgeführt werden.
10. Erwärmungseinrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das flache Walzgut (2) während des Erwärmens in der Längsrichtung (x) gefördert wird, dass die Erfassungseinrichtungen (9, 10) gegenüberden Heizeinrichtungen (5, 6) in Längsrichtung (x) versetzt angeordnet sind, so dass Abschnitte des flachen Walzguts (2) zuerst die Heizeinrichtungen (5, 6) und erst danach die Erfassungseinrichtungen (9, 10) passieren, und dass die Kenngrößen (K1, K2) für die Temperatur (T1, T2) der jeweiligen Walzgutkante (3, 4) des jeweiligen Abschnitts nach dem Erwärmen charakteristisch sind.
11. Erwärmungseinrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erfassungseinrichtungen (9, 10) als Kenngrößen (K1, K2) beim Betrieb der jeweiligen Heizeinrichtung (5, 6) auftretende elektrische Betriebsgrößen (U1, U2, 11, I2) der Heizeinrichtungen (5, 6) erfassen oder die Kenngrößen (K1, K2) aus erfassten elektrischen Betriebsgrößen (U1, U2, 11, I2) ableiten.
12. Erwärmungseinrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Heizeinrichtungen (5, 6) gleich ausgebildet sind, in Serie geschaltet sind und von einer gemeinsamen Energieversorgungseinrichtung (16) gespeist werden und dass die jeweilige Kenngröße (K1, K2) die Spannung (U1, U2) ist, die überderjeweiligen Heizeinrichtung (5, 6) abfällt.
13. Erwärmungseinrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die beiden Heizeinrichtungen (5, 6) gleich ausgebildet sind und jeweils von einer eigenen Energieversorgungseinrichtung (17, 18) gespeist werden.
EP23821242.7A 2023-01-18 2023-12-07 Erwärmung eines flachen walzguts aus metall Pending EP4652001A1 (de)

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