專利名稱：軋機(jī)的感應(yīng)爐的控制和/或調(diào)節(jié)方法，軋機(jī)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置和用于軋制軋件的軋機(jī)的制作方法
軋機(jī)的感應(yīng)爐的控制和/或調(diào)節(jié)方法，軋機(jī)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置和用于軋制軋件的軋機(jī)本發(fā)明涉及一種對軋機(jī)的、尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備的感應(yīng)爐進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的方法，其中軋件穿過感應(yīng)爐，其中，所述感應(yīng)爐包括多個(gè)用于給軋件加熱的感應(yīng)線圈，并且在第一參考點(diǎn)，尤其是在軋件進(jìn)入感應(yīng)爐之前確定至少一個(gè)軋件區(qū)段的狀態(tài)。此外，本發(fā)明還涉及軋機(jī)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置以及用于軋制軋件的軋機(jī)，尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備。在軋機(jī)中生產(chǎn)軋件時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)所要求的軋制成品的期望的規(guī)格，必要時(shí)要求，在軋機(jī)內(nèi)在確定的溫度下處理軋件，尤其是熱軋件。因?yàn)檐埣臋C(jī)械特性，尤其是軋件的組織結(jié)構(gòu)與軋件的溫度有關(guān)。溫度也對必需的加工參數(shù)的設(shè)置有重大的影響，例如，實(shí)現(xiàn)軋件的期望的厚度減薄量所需要的軋制力。由于軋件在軋機(jī)內(nèi)處理過程中出現(xiàn)的軋件溫度損失，必要的是，為了能夠制造出期望的軋制產(chǎn)品，熱軋件必須經(jīng)過中間加熱工序。造成這種溫度損失的原因是，例如，熱軋件的熱輻射或熱軋件與軋機(jī)中比較涼的零部件接觸，例如，軋輥或運(yùn)輸輥。加熱軋件的一種高效的方法是使用感應(yīng)爐。例如，可以在所謂的中間加熱工序使用感應(yīng)爐來加熱軋件，也就是，沿質(zhì)量流方向在加熱工序之前已經(jīng)處理軋件或在加熱工序之后繼續(xù)處理。在感應(yīng)爐中，借助感應(yīng)爐所包含的感性線圈在軋件內(nèi)通過感應(yīng)產(chǎn)生渦電流。這種感應(yīng)渦電流導(dǎo)致對軋件的加熱。在現(xiàn)有技術(shù)中為人所熟悉的借助感應(yīng)爐對熱軋件進(jìn)行中間加熱的方法來自日本的公開文獻(xiàn)JP 2005 089 785A。這里介紹的是一種高效制造高強(qiáng)度鋼的方法，包含感應(yīng)加熱工序。在這里是由感應(yīng)線圈對熱軋件進(jìn)行加熱，并且通過一種啟發(fā)式方法，即，通過估計(jì)軋件表面和軋件中心的溫度對感應(yīng)線圈功率的進(jìn)行控制。借助一種迭代法嘗試，逐漸接近溫度的目標(biāo)值。但是，在這種方法中可能會(huì)出現(xiàn)期望的理論溫度與事實(shí)上的實(shí)際溫度之間的偏差過高。這會(huì)導(dǎo)致，一方面加熱過程伴有相對較高的過程不可靠性和另一方面會(huì)由此在后面的熱軋件處理工序中出現(xiàn)不利的因素。本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種方法和裝置，通過所述裝置可以提高感應(yīng)爐的作用方式的準(zhǔn)確度從而獲得期望的結(jié)果。在同類的方法中該任務(wù)的解決方式是，對于軋件區(qū)段，尤其是依據(jù)軋件區(qū)段的已經(jīng)確定的狀態(tài)，借助尤其是在地點(diǎn)和時(shí)間上描述所述軋件區(qū)段的能量特性或能量輸入特性的模型計(jì)算未來的、存在于至少一個(gè)第二參考點(diǎn)的、描述所述軋件區(qū)段的能量狀態(tài)或能量輸入的實(shí)際參量，其中對于所述至少一個(gè)第二參考點(diǎn)使用、尤其是確定期望的從屬的理論參量，其中借助所述未來的實(shí)際參量與理論參量之間的偏差對所述多個(gè)感應(yīng)線圈進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)，尤其是在第二參考點(diǎn)使事實(shí)上的實(shí)際參量接近理論參量。因此，首先在第一參考點(diǎn)確定軋件區(qū)段的狀態(tài)，尤其是能夠典型地說明狀態(tài)的狀態(tài)參量，例如，溫度。優(yōu)選用完整的一組狀態(tài)參量描述已經(jīng)確定的狀態(tài)。但是，這不是強(qiáng)制性的。通常根據(jù)該已知的軋件的狀態(tài)間接或直接地進(jìn)行下一步的計(jì)算。這樣的參考點(diǎn)被視作第一參考點(diǎn)，即當(dāng)在該參考點(diǎn)確定軋件區(qū)段的事實(shí)上存在的狀態(tài)或事實(shí)上存在的、即當(dāng)前的實(shí)際狀態(tài)參量。該第一參考點(diǎn)可以沿質(zhì)量流方向位于感應(yīng)爐的前面。但是，該參考點(diǎn)也可以位于感應(yīng)爐內(nèi)部。因此，對于預(yù)測軋件區(qū)段的未來的實(shí)際參量，通常以第一參考點(diǎn)為原點(diǎn)。利用沿質(zhì)量流方向位于第一參考點(diǎn)后面的參考點(diǎn)作為第二參考點(diǎn)。尤其是該第二參考點(diǎn)可以沿質(zhì)量流方向位于感應(yīng)爐的后面。也可以備選地選擇在感應(yīng)爐內(nèi)部使用第二參考點(diǎn)，尤其是多個(gè)或大量的第二參考點(diǎn)。通過在感應(yīng)爐內(nèi)部給定多個(gè)、尤其是大量的第二參考點(diǎn)也可以實(shí)現(xiàn)描述所述軋件區(qū)段的能量狀態(tài)或能量輸入的參量的期望的變化過程。根據(jù)給定的第二參考點(diǎn)的數(shù)量和這些第二參考點(diǎn)所處或規(guī)定的位置，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)參量的變化過程控制或變化過程控制調(diào)節(jié)， 或控制或調(diào)節(jié)到參量的確定的狀態(tài)，尤其是對于沿質(zhì)量流方向位于最后感應(yīng)線圈后面的第二參考點(diǎn)之一。同時(shí)類似地適用于控制和/或調(diào)節(jié)能量輸入?？梢酝ㄟ^使用表格或固定的預(yù)值實(shí)現(xiàn)理論參量。但是有利的是，理論參量必要時(shí)依據(jù)期望的軋件產(chǎn)品動(dòng)態(tài)地確定。對于每個(gè)軋件區(qū)段X，尤其是順序的軋件區(qū)段可以使用單獨(dú)的理論參量或單獨(dú)的理論參量變化過程。也可以備選地如下表述變化過程調(diào)節(jié)一種對軋機(jī)的、尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備的感應(yīng)爐進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的方法，其中軋件穿過感應(yīng)爐，其中所述感應(yīng)爐包括多個(gè)用于給軋件加熱的感應(yīng)線圈，其中在軋件進(jìn)入感應(yīng)爐之前確定軋件區(qū)段的狀態(tài)，其中對于所述軋件區(qū)段，借助描述參量的模型，為感應(yīng)爐的這個(gè)區(qū)域計(jì)算描述軋件的能量狀態(tài)的或描述軋件的能量輸入的參量的未來的實(shí)際變化過程，其中對于該軋件區(qū)段，計(jì)算該參量的期望的所屬的理論變化過程，其中借助所述未來的實(shí)際變化過程與理論變化過程之間的偏差對所述多個(gè)感應(yīng)線圈進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)，尤其是通過使事實(shí)上的實(shí)際變化過程接近理論變化過程。優(yōu)選，為時(shí)間范圍確定未來的實(shí)際參量，而該時(shí)間范圍應(yīng)至少相當(dāng)于所述至少一個(gè)軋件區(qū)段從第一參考點(diǎn)開始穿過感應(yīng)爐所需的時(shí)間。尤其有利的是，在對特定的至少一個(gè)軋件區(qū)段進(jìn)行確定的時(shí)間點(diǎn)，該至少一個(gè)軋件區(qū)段沿質(zhì)量流方向還沒有抵達(dá)感應(yīng)爐的第一感應(yīng)線圈。借此實(shí)現(xiàn)對該至少一個(gè)軋件區(qū)段最大可能地進(jìn)行影響作用。在按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實(shí)施方式中使用模型預(yù)測的調(diào)節(jié)器來實(shí)施本發(fā)明的方法。借此可以持續(xù)地預(yù)測整個(gè)感應(yīng)加熱過程并例如通過對該至少一個(gè)軋件區(qū)段的感應(yīng)加熱過程時(shí)間確定相應(yīng)的實(shí)際參量。然后，借助待優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)和考慮到輔助條件，可以持久地確定用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(在這里是感應(yīng)線圈)的控制信號(hào)在地點(diǎn)和時(shí)間上的變化過程， 并從已經(jīng)確定的最優(yōu)的在時(shí)間和地點(diǎn)上的控制信號(hào)變化過程，始終在期望的時(shí)間點(diǎn)提取數(shù)值并用于感應(yīng)線圈。在按照本發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，為多個(gè)軋件區(qū)段共同計(jì)算實(shí)際參量，其中所述共同計(jì)算的軋件區(qū)段在過程技術(shù)上相互耦連，并且在計(jì)算時(shí)考慮到該過程技術(shù)的耦連。這種耦連是通過例如感應(yīng)線圈在其運(yùn)行過程中的加熱造成的。通過加熱，例如要求，從達(dá)到感應(yīng)線圈的確定的極限溫度起應(yīng)抑制能量輸入，以便能夠保持感應(yīng)線圈的運(yùn)行。 但是這會(huì)導(dǎo)致，不能再按照所要求使軋件區(qū)段加熱到理論值。就是說，對于在第一軋件區(qū)段之后需被加熱的第二段軋件的可能的能量輸入，必須考慮到通過感應(yīng)線圈的運(yùn)行對第一軋件區(qū)段進(jìn)行的加熱。因此，考慮到軋件區(qū)段間所存在的間接的和直接的相互作用，需要對所述多個(gè)、尤其是大量的軋件區(qū)段共同實(shí)施所述方法。在軋件中軋件區(qū)段間的熱傳導(dǎo)也同樣有助于耦連。同樣有利的是，通過在必要時(shí)在把懲罰項(xiàng)和/或輔助條件一起考慮的情況下尤其使所述偏差最小化的優(yōu)化計(jì)算的輔助進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)。這是通過已知的最優(yōu)方法實(shí)施按照本發(fā)明的方法的一條特別簡單的途徑。尤其是在這里可以使用，例如，序列二次規(guī)劃法(SQP方法)。使用優(yōu)化計(jì)算是有利的，因?yàn)榧夹g(shù)上容易操作。尤其是計(jì)算費(fèi)用低，和因此能夠在線進(jìn)行控制/調(diào)節(jié)。除此之外可以考慮使用任何對于專業(yè)人士而言值得考慮的邊界條件。這些邊界條件可以是，例如，設(shè)備參數(shù)，設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)或與期望的軋制產(chǎn)品間接或直接相關(guān)的參量。在按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實(shí)施方式中，描述軋件的能量狀態(tài)的參量是溫度或焓。尤其是可以從能量狀態(tài)推導(dǎo)出所述參量，例如，在軋件表面的溫度或在軋件區(qū)段/軋件橫截面的平均焓值，其在此同樣可以執(zhí)行測量。由于可以直接測量溫度，因此有利地使用溫度。相反，使用焓的優(yōu)勢在于，焓在描述軋件的能量狀態(tài)時(shí)與軋件的相比例無關(guān)。溫度參量的使用既包括局部的溫度狀態(tài)也包括溫度變化過程，焓的參量既包括局部的焓狀態(tài)也包括焓的變化過程。溫度和焓參量對軋機(jī)軋制的軋件產(chǎn)品產(chǎn)生根本性的影響。在按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，對于借助實(shí)際焓變化過程與理論焓變化過程之間的偏差進(jìn)行的控制和/或調(diào)節(jié)，考慮到在第二參考點(diǎn)，尤其是在感應(yīng)爐的出口，需要遵守的軋件區(qū)段的溫度，尤其是作為在優(yōu)化計(jì)算范圍內(nèi)的輔助條件。借助實(shí)際焓變化過程與理論焓變化過程之間的偏差的控制和/或調(diào)節(jié)優(yōu)選通過解決優(yōu)化問題進(jìn)行， 其中在確定的第二參考點(diǎn)遵守溫度輔助條件。通過這樣一種處理方式可以，尤其是在感應(yīng)爐的出口同時(shí)實(shí)現(xiàn)期望的焓變化過程連同軋件的優(yōu)選的溫度狀態(tài)。在按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，對于借助實(shí)際能量輸入與理論能量輸入之間的偏差進(jìn)行的控制和/或調(diào)節(jié)，考慮到在第二參考點(diǎn)，尤其是在感應(yīng)爐的出口，軋件區(qū)段的需要遵守的、描述軋件的能量狀態(tài)的參量，尤其是作為在優(yōu)化計(jì)算范圍內(nèi)的輔助條件。尤其是這種實(shí)施方式允許使成品的特性優(yōu)先于在穿過感應(yīng)爐期間軋件的特性。 在這里也優(yōu)選進(jìn)行最優(yōu)計(jì)算。在按照本發(fā)明的方法的實(shí)施方式中，為了接近軋件的能量狀態(tài)，考慮到給定的或需要遵守的、尤其是盡可能少的能量輸入作為輔助條件。通過感應(yīng)爐的這種運(yùn)行方式也可以在高品質(zhì)設(shè)置的軋件狀態(tài)的狀況下同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能效。尤其是可以使用感應(yīng)爐的能耗，例如，以有效功率的形式，作為能量輸入。在按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在需要解決的優(yōu)化任務(wù)中考慮到感應(yīng)爐的能耗。這種處理方式允許，例如，通過最小的能量消耗來運(yùn)行感應(yīng)爐并且盡管如此還保證，感應(yīng)爐加熱后，軋件達(dá)到期望的狀態(tài)，尤其是軋件的最終狀態(tài)，尤其是期望的溫度或期望的焓。借此，一方面可以使感應(yīng)爐的運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到最低，另一方面仍然能夠提供高品質(zhì)的產(chǎn)品。在按照本發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)考慮到下述至少其中一個(gè)輔助條件■為進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)可設(shè)置的功率輸入和/或?yàn)檫M(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)可允許設(shè)定的感應(yīng)頻率小于給定的最大功率輸入或給定的最大感應(yīng)頻率，■為進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)通過感應(yīng)線圈引入軋件的能量不允許造成軋件的溫度，尤其是在軋件的表面，高于最大的軋件溫度，尤其是高于軋件的熔化溫度，■為進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)所使用的感應(yīng)爐不會(huì)造成在軋件中引入負(fù)面的能量輸入。通過這種輔助條件一方面考慮到由設(shè)備造成的極限，尤其是感應(yīng)線圈的技術(shù)極限。另一方面也考慮到工藝極限，如果超過這些極限可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的是不能繼續(xù)使用的軋件。因此，通過這種輔助條件一方面可以保護(hù)設(shè)備，另一方面保證無誤地對軋件進(jìn)行加熱，而不會(huì)對軋件或后面的其中一道工序產(chǎn)生負(fù)面的影響。在按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在感應(yīng)爐的前面軋件的狀態(tài)通過測量和/或通過從另一個(gè)確定軋件狀態(tài)的模型接收狀態(tài)來確定。這樣的另一種模型可以是，例如，配置給工序的模型，而該工序沿質(zhì)量流方向位于感應(yīng)爐前面。例如，這可以是粗軋機(jī)的模型。如果軋機(jī)的自動(dòng)化程度較低，例如，老式軋機(jī)，則可借助軋件的測量值，尤其是溫度測量值初始化感應(yīng)爐模型。如果是高度自動(dòng)化的軋機(jī)，作為替換或補(bǔ)充可以采用由另一模型，例如，在粗軋機(jī)內(nèi)跟蹤軋件的狀態(tài)的模型，確認(rèn)的軋件狀態(tài)。使用這種通過另一模型確定的軋件的狀態(tài)作為感應(yīng)爐模型的初始狀態(tài)之前，必要時(shí)可借助所檢測的軋件的測量值在感應(yīng)爐前面對其進(jìn)行修正。采用算出的和必要時(shí)通過測量被修正的軋件狀態(tài)所帶來的優(yōu)勢是，這種借助模型計(jì)算的狀態(tài)，尤其是溫度狀態(tài)和組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)通常比逐點(diǎn)測量軋件的溫度要準(zhǔn)確。通過把另一模型的狀態(tài)傳輸給負(fù)責(zé)感應(yīng)爐的模型，可以通過簡單的方式實(shí)現(xiàn)高精確度地控制和/或調(diào)節(jié)感應(yīng)爐。在按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實(shí)施方式中，模型考慮到從軋件輸出的能量和輸入軋件的能量。這些項(xiàng)對于接近實(shí)際地地描繪軋件狀態(tài)，尤其是在感應(yīng)加熱過程中，具有重要的意義。例如，能量輸出是通過軋件的熱輻射或軋件與輥道的輥?zhàn)咏佑|造成。能量輸入主要是通過由感應(yīng)線圈弓I入軋件的能量造成。在按照本發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，模型描述通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生的取決于深度的能量輸入對軋件的影響。借此實(shí)現(xiàn)特別高的精確度。尤其是借此可以把軋件的遠(yuǎn)離表面的區(qū)域調(diào)整到期望的狀態(tài)，同時(shí)軋件表面的臨界溫度不會(huì)被超過。因?yàn)椋柚判越蛔儓霭涯芰枯斎氲杰埣锩嬖诤艽蟪潭壬吓c交變場的電流透入到軋件內(nèi)的深度有關(guān)。透入深度又在很大程度上取決于輻射到軋件上的磁性交變場的頻率。由于這個(gè)理由特別有利的是，模型考慮到取決于深度的對軋件的能量輸入。在按照本發(fā)明的方法的另一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，模型構(gòu)造成考慮到在軋件加熱期間出現(xiàn)的相變。借此可以實(shí)現(xiàn)算出的軋件狀態(tài)的精確度特別高，因?yàn)閷νㄟ^相變向軋件輸送的或抽取的能量也被考慮到。這對軋件的溫度有重大的影響。因此，在很大程度上有利的是，使用這樣一種能考慮到相變的模型?；旧蠈I(yè)人士已知相變模型，例如從DE 102 51 716B3。在按照本發(fā)明的方法的另一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，單個(gè)地控制和/或調(diào)節(jié)多個(gè)感應(yīng)線圈。借此可實(shí)現(xiàn)感應(yīng)爐的控制或調(diào)節(jié)具有高的可變性和特別好的結(jié)果，尤其是對各軋件區(qū)段單獨(dú)而言。在按照本發(fā)明的方法的另一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，未來的實(shí)際參量是在軋件的寬度方向的實(shí)際溫度變化過程，理論參量是理論溫度變化過程，其中所述多個(gè)感應(yīng)線圈中的一部分感應(yīng)線圈的這樣布置和這樣調(diào)節(jié)，使在寬度方向的事實(shí)上的實(shí)際溫度分布接近在寬度方向的理論溫度分布。在這種情況下將被使用的模型這樣構(gòu)造，即該模型能夠計(jì)算在軋件的寬度方向的溫度變化過程。作為可在軋件的縱向執(zhí)行的對上述參量的設(shè)置的替換或補(bǔ)充，可設(shè)置在寬度方向的溫度分布。通過合適的模型設(shè)置在寬度方向的加熱，尤其可以考慮到所謂的邊緣降，在這種情況下指的是在帶材棱邊的不受歡迎的溫度降。尤其是可以抑制這種邊緣降。優(yōu)選，嘗試在帶材寬度方向，尤其是在感應(yīng)爐出口設(shè)定均勻的溫度。還特別有利的是，把用于測量狀態(tài)參量的裝置沿質(zhì)量流方向連接在感應(yīng)爐的后面，其中借助測量的狀態(tài)參量使模型相匹配，即實(shí)現(xiàn)借助模型確定的狀態(tài)在測量點(diǎn)接近測得的軋件狀態(tài)。所述任務(wù)同時(shí)還通過軋機(jī)的、尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備的控制和/或調(diào)節(jié)裝置來解決，所述裝置具有機(jī)器可讀取的程序代碼，程序代碼包括控制指令，在執(zhí)行控制指令時(shí)，使控制和/或調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行按照權(quán)利要求1 16中任一項(xiàng)所述的方法。除此之外，所述任務(wù)還通過一種用于軋制軋件的軋機(jī)，尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備來解決，其中，所述軋機(jī)具有包括多個(gè)感性線圈的感應(yīng)爐用于給穿過感應(yīng)爐的軋件加熱，具有按照權(quán)利要求17所述的控制和/或調(diào)節(jié)裝置，其中，所述多個(gè)感應(yīng)線圈與控制和/或調(diào)節(jié)裝置作用連接。本法明的其它優(yōu)勢產(chǎn)生于實(shí)施例，下面會(huì)借助附圖
對其進(jìn)行詳盡說明。唯一的附圖示意示出的是感應(yīng)爐1作為示意示出的軋機(jī)20的部件。感應(yīng)爐1包括大量的感應(yīng)線圈2，通過這些感應(yīng)線圈可以給穿過感應(yīng)爐1的軋件G 加熱。感應(yīng)線圈2可由控制和/或調(diào)節(jié)裝置9單個(gè)地調(diào)節(jié)?？刂坪?或調(diào)節(jié)裝置9可借助機(jī)器可讀取的程序代碼10進(jìn)行編程，程序代碼是通過例如存儲(chǔ)介質(zhì)11傳輸?shù)娇刂坪?或調(diào)節(jié)裝置9，并且存儲(chǔ)器編程地保存在控制和/或調(diào)節(jié)裝置9中。機(jī)器可讀取的程序代碼10構(gòu)造成能夠使控制和/或調(diào)節(jié)裝置9執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的實(shí)施方式。示出的附圖還包括示意示出的軋機(jī)20的沿質(zhì)量流方向T安置在感應(yīng)爐1前面的另一機(jī)組21，例如，粗軋機(jī)或輥式鑄造機(jī)。此外，附圖還顯示沿質(zhì)量流方向T安置在感應(yīng)爐后面的機(jī)組22，例如，單機(jī)架式或多機(jī)架式精軋機(jī)。這里所示的示例是安置在感應(yīng)爐前面或后面的機(jī)組21或22。例如，帶有參考符號(hào)21的單元也可以代表多個(gè)機(jī)組，例如，鑄造機(jī)和及其后面的高減薄磨機(jī)。帶有參考符號(hào) 22的單元同樣也可以代表多個(gè)機(jī)組，例如，除氧化皮設(shè)備以及隨后的精軋機(jī)、冷卻段和卷取機(jī)。為了軋制高品質(zhì)的軋制成品，要求在特定參考點(diǎn)，在本申請中被稱為第二參考點(diǎn)， 盡可能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)軋件狀態(tài)。例如，這可能涉及軋件G的表面溫度或軋件橫截面上的平均焓，因?yàn)檫@兩個(gè)參量都對成品或把軋件G加工成成品的工序有重大的影響。為此，首先要求確定一個(gè)第二參考點(diǎn)R或多個(gè)第二參考點(diǎn)R1，R2，R3，-Ri-,RN, 尤其是大量的第二參考點(diǎn)，軋件G或軋件G的軋件區(qū)段X在這些參考點(diǎn)應(yīng)該有確定的目標(biāo)值。通過確定唯一的第二參考點(diǎn)R，優(yōu)選在感應(yīng)爐1的出口，可以把軋件區(qū)段X控制或調(diào)節(jié)到期望的目標(biāo)值，尤其是輸出狀態(tài)，例如，期望的表面溫度或平均焓。在使用大量的第二參考點(diǎn)R1，R2，R3，…Ri···，RN時(shí)，尤其是當(dāng)這些參考點(diǎn)尤其是沿著軋件G的質(zhì)量流方向位于感應(yīng)爐內(nèi)時(shí)，可以在穿過感應(yīng)爐過程中實(shí)現(xiàn)軋件區(qū)段X的參量的期望的變化過程，例如，溫度或平均的軋件橫截面焓。尤其是相鄰的第二參考點(diǎn)之間如此緊密地相鄰，以至于可以實(shí)現(xiàn)軋件的參量的連續(xù)的或近似連續(xù)的變化過程。首先，對于沿質(zhì)量流方向或運(yùn)輸方向T優(yōu)選還處于感應(yīng)爐1的第一感應(yīng)線圈2前面的軋件區(qū)段X，確定實(shí)際狀態(tài)。這個(gè)位置被稱作第一參考點(diǎn)?？山柚刭|(zhì)量流方向T位于感應(yīng)爐前面的測量裝置3，例如，測溫裝置，確定所述實(shí)際狀態(tài)。第一參考點(diǎn)不是一定要設(shè)在感應(yīng)爐1的前面，也可以在感應(yīng)爐1里面。這尤其是有益于實(shí)現(xiàn)預(yù)測的更新。因此，第一參考點(diǎn)由此是開始預(yù)測未來的實(shí)際參量的出發(fā)點(diǎn)。作為替換或進(jìn)行組合，可以對相應(yīng)的軋件區(qū)段X采用由模型12計(jì)算的狀態(tài)，該模型描述沿質(zhì)量流方向位于感應(yīng)爐1前面的機(jī)組21的過程，例如，粗軋機(jī)。利用用于感應(yīng)加熱過程的模型，根據(jù)測量的或從另一模型12接收的初始狀態(tài)和軋件區(qū)段X的給定的感應(yīng)爐作用方式，在還需抵達(dá)的第二參考點(diǎn)確定未來的參量，例如，溫度。用于感應(yīng)加熱過程的模型5描述在軋件的感應(yīng)加熱過程中全部的對軋件的重要的影響和尤其是由這種影響引起的軋件狀態(tài)的改變。尤其是，模型5包含軋件G的在地點(diǎn)上和時(shí)間上分布的能量損失，例如，由于輻射或與機(jī)器零件接觸，例如，與輥道上的輥?zhàn)咏佑|，以及通過感應(yīng)爐1的感應(yīng)線圈2執(zhí)行的在地點(diǎn)上和時(shí)間上分布的對軋件的能量輸送。尤其是模型5構(gòu)造成可以描述依賴于透入深度的對軋件G的能量輸送，尤其是對各軋件區(qū)段X的能力輸送。除此之外，模型5還描述通過能量耗損或向軋件內(nèi)輸送能量造成的相變和由此導(dǎo)致的溫度變化過程。借助這種模型5可以——根據(jù)由另一模型12傳遞的或測得的軋件狀態(tài)——確定第二參考點(diǎn)R，R1，R2，R3，… Ri…，RN的未來的實(shí)際參量，例如，未來的實(shí)際溫度，或第二參考點(diǎn)R，Rl, R2，R3，…Ri…， RN的未來的實(shí)際參量變化過程，例如，未來的實(shí)際溫度變化過程。可為特定的軋件區(qū)段X和感應(yīng)爐1的給定的作用方式進(jìn)行這種確定。尤其是，當(dāng)感應(yīng)爐1在寬度方向S有多個(gè)感應(yīng)線圈2時(shí)，可以有利地確定描述軋件 G的能量狀態(tài)的參量在寬度方向的分布。因?yàn)樯鲜龅慕Ｔ试S描述不受歡迎的、經(jīng)常在軋件棱邊出現(xiàn)的溫度下降，所謂的“邊緣下降(Edge Drop)。通過使用這種結(jié)果來控制在寬度方向的感應(yīng)線圈2可以有針對性地抑制溫度下降，借此可以減少或避免影響后續(xù)工序的問題或成品的不受歡迎的軋件特性。在確定實(shí)際參量過程中，優(yōu)選，軋件區(qū)段X還處在沿質(zhì)量流方向還不能由感應(yīng)爐1 的第一感應(yīng)線圈2加熱的位置，參見軋件區(qū)段X在附圖中的位置。因此，對感應(yīng)加熱過程施加影響的可變性盡可能大，因?yàn)槿康母袘?yīng)線圈2還能夠以期望的方式促進(jìn)對軋件區(qū)段X 的加熱。當(dāng)然，也可以利用位于感應(yīng)爐內(nèi)其他位置的軋件區(qū)段X來確定未來的實(shí)際參量。 尤其是這樣的情況的是，在模型預(yù)測調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，用于沿質(zhì)量流方向順序布置的線圈的、之前計(jì)算的未來的感應(yīng)線圈電流在然后使用線圈電流之前再次通過重新計(jì)算進(jìn)行檢驗(yàn)。此外，可以使用例如沿質(zhì)量流方向直接位于感應(yīng)線圈m前面的軋件區(qū)段并為沿質(zhì)量流方向相對軋件區(qū)段X設(shè)在后面的線圈m，m+1，…，M計(jì)算尤其是最佳的設(shè)置。線圈 1，…，m-1的線圈電流在過去已經(jīng)對軋件區(qū)段X產(chǎn)生影響并在軋件區(qū)段X的當(dāng)前狀態(tài)中也被考慮到。通過這種方法可以獲得線圈m，m+l，…，M的更新的設(shè)置，這些設(shè)置考慮到在這期間出現(xiàn)的干擾。在這里，m是1 M之間的數(shù)。此外，對于軋件區(qū)段X，為同一第二參考點(diǎn)R或相同的第二參考點(diǎn)R，R1，R2，R3，… Ri-，RN的確定期望的理論參量。例如，這些參量產(chǎn)生于對軋件G的特性的要求，尤其是對軋制產(chǎn)品，以及下述的為軋件G規(guī)定的工序的工藝和/或技術(shù)上的邊界條件。借助確定的未來的實(shí)際參量，例如實(shí)際溫度或?qū)嶋H參量變化過程，和期望的理論參量，例如理論溫度或理論參量變化過程，現(xiàn)在借助目標(biāo)函數(shù)使實(shí)際參量或?qū)嶋H參量變化過程與理論參量或理論參量變化過程之間的偏差各根據(jù)目標(biāo)函數(shù)公式最小化或最大化。例如，軋件區(qū)段X的需要最小化的目標(biāo)函數(shù)ZF如下定義
權(quán)利要求
1.一種對軋機(jī)00)的、尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備的感應(yīng)爐(1)進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的方法，其中軋件(G)穿過感應(yīng)爐(1)，其中，所述感應(yīng)爐(1)具有多個(gè)用于給軋件(G)加熱的感應(yīng)線圈O)，其中在第一參考點(diǎn)，尤其是在軋件(G)進(jìn)入感應(yīng)爐(1)之前確定軋件(G)的至少一個(gè)區(qū)段(X)的狀態(tài)，其特征在于，對于所述至少一個(gè)軋件區(qū)段(X)，借助描述所述軋件區(qū)段(X)的能量特性或能量輸入特性的模型( 計(jì)算未來的、存在于至少一個(gè)第二參考點(diǎn) (R，Rl，R2，R3，Ri，RN)上的、描述所述軋件區(qū)段(X)的能量狀態(tài)或能量輸入的實(shí)際參量，其中對于所述至少一個(gè)第二參考點(diǎn)(R，Rl, R2，R3，Ri, RN)使用期望的從屬的理論參量，其中借助所述未來的實(shí)際參量與理論參量之間的偏差對所述多個(gè)感應(yīng)線圈( 進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)，尤其是在第二參考點(diǎn)(R，Rl, R2，R3，Ri, RN)使事實(shí)上的實(shí)際參量接近理論參量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用模型預(yù)測的調(diào)節(jié)器，尤其是通過使用目標(biāo)函數(shù)來評價(jià)所述偏差和確定調(diào)節(jié)量。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，共同計(jì)算多個(gè)軋件區(qū)段(X) 的實(shí)際參量和/或理論參量，其中所述共同計(jì)算的軋件區(qū)段(X)在過程技術(shù)上相互耦連，并且在計(jì)算時(shí)考慮到該過程技術(shù)上的耦連。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助優(yōu)化計(jì)算進(jìn)行控制和/ 或調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，描述軋件(G)的能量狀態(tài)的參量是軋件(G)的溫度或焓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對于借助實(shí)際焓變化過程與理論焓變化過程之間的偏差進(jìn)行的控制和/或調(diào)節(jié)，考慮到在第二參考點(diǎn)(R，Rl, R2，R3，Ri, RN)，尤其是在感應(yīng)爐(1)的出口，所述至少一個(gè)軋件區(qū)段(X)的需要遵守的溫度，尤其是作為在優(yōu)化計(jì)算范圍內(nèi)的輔助條件。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對于借助描述能量輸入的實(shí)際參量與描述能量輸入的理論參量之間的偏差進(jìn)行的控制和/或調(diào)節(jié)，考慮到在第二參考點(diǎn)(R，Rl，R2，R3，Ri，RN)，尤其是在感應(yīng)爐(1)的出口，所述至少一個(gè)軋件區(qū)段(X)的需要遵守的描述軋件(G)的能量狀態(tài)的參量，尤其是作為在優(yōu)化計(jì)算范圍內(nèi)的輔助條件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對于控制和/或調(diào)節(jié)軋件(G) 的能量狀態(tài)，考慮到需要遵守的、尤其是最小的能量輸入，尤其是作為在優(yōu)化計(jì)算范圍內(nèi)的懲罰項(xiàng)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)考慮到下述至少其中一個(gè)輔助條件■為進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)可設(shè)定的功率輸入和/或?yàn)檫M(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)可允許設(shè)定的感應(yīng)頻率小于給定的最大功率輸入或給定的最大感應(yīng)頻率，■為進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)通過感應(yīng)線圈引入軋件的能量不允許造成軋件的溫度，尤其是在軋件的表面，高于最大的軋件溫度，尤其是高于軋件的熔化溫度，■為進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)所使用的感應(yīng)爐不會(huì)造成在軋件中引入負(fù)面的能量輸入。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在感應(yīng)爐(1)的前面軋件 (G)的狀態(tài)通過測量和/或通過從另一個(gè)跟蹤軋件狀態(tài)的模型(12)接收狀態(tài)來確定，尤其是從用于沿質(zhì)量流方向位于感應(yīng)爐(1)前面、尤其是直接位于感應(yīng)爐(1)前面的過程的、確認(rèn)軋件(G)狀態(tài)的模型(1 接收狀態(tài)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述模型( 考慮到從軋件 (G)輸出的能量和輸入軋件(G)的能量。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述模型( 描述通過感應(yīng)線圈⑵產(chǎn)生的對軋件(G)的取決于深度的能量輸入的影響。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述模型( 構(gòu)造成考慮到軋件(G)的在穿過感應(yīng)爐⑴過程中期間出現(xiàn)的相變。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，單個(gè)地控制和/或調(diào)節(jié)多個(gè)感應(yīng)線圈O)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述實(shí)際參量是在軋件(G) 的寬度方向( 的實(shí)際溫度變化過程，所述理論參量是在軋件(G)的寬度方向( 的理論溫度變化過程，其中所述多個(gè)感應(yīng)線圈( 中一部分感應(yīng)線圈( 這樣布置和這樣控制和/ 或調(diào)節(jié)，使得在寬度方向(T)的事實(shí)上的實(shí)際溫度分布接近在寬度方向(T)的理論溫度分布。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沿質(zhì)量流方向(T)在感應(yīng)爐(1)的后面設(shè)有用于測量描述軋件的能量狀態(tài)的參量的裝置(3)，其中借助測量的狀態(tài)參量、尤其是溫度使模型( 這樣相匹配，即借助模型( 確定的所述至少一個(gè)軋件區(qū)段 (X)的狀態(tài)接近測得的所述至少一個(gè)軋件區(qū)段⑴的狀態(tài)。
17.用于軋機(jī)00)的、尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備的控制和/或調(diào)節(jié)裝置(9)，具有機(jī)器可讀取的程序代碼(10)，程序代碼具有控制指令，在執(zhí)行控制指令時(shí)，使控制和/或調(diào)節(jié)裝置 (9)執(zhí)行按照權(quán)利要求1 16中任一項(xiàng)所述的方法。
18.一種用于軋制軋件(G)的軋機(jī)(20)，尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備，具有包括多個(gè)感性線圈 (2)的感應(yīng)爐(1)用于給穿過感應(yīng)爐(1)的軋件(G)加熱，還具有按照權(quán)利要求17所述的控制和/或調(diào)節(jié)裝置(9)，其中，所述多個(gè)感應(yīng)線圈( 與控制和/或調(diào)節(jié)裝置(9)作用連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軋制軋件(G)的軋機(jī)(20)、軋機(jī)(20)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置(9)和一種對用于軋機(jī)(20)的、尤其是聯(lián)合鑄軋?jiān)O(shè)備的感應(yīng)爐(1)進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的方法，其中軋件(G)穿過感應(yīng)爐(1)，其中，所述感應(yīng)爐(1)包括多個(gè)用于給軋件(G)加熱的感應(yīng)線圈(2)，并且在軋件(G)進(jìn)入感應(yīng)爐(1)之前確定軋件(G)的區(qū)段(X)的狀態(tài)。對于所述軋件區(qū)段(X)，借助描述所述軋件區(qū)段(X)的能量特性或能量輸入特性的模型(5)計(jì)算未來的、存在于至少一個(gè)第二參考點(diǎn)(R，R1，R2，R3，Ri，RN)的、描述所述軋件區(qū)段(X)的能量狀態(tài)或能量輸入的實(shí)際參量，其中對于所述至少一個(gè)第二參考點(diǎn)(R，R1，R2，R3，Ri，RN)確定期望的從屬的理論參量，其中借助所述未來的實(shí)際參量與理論參量之間的偏差對所述多個(gè)感應(yīng)線圈(2)進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)，尤其是在第二參考點(diǎn)(R，R1，R2，R3，Ri，RN)使事實(shí)上的實(shí)際參量接近理論參量，從而可以提高經(jīng)感應(yīng)爐加熱后出現(xiàn)的軋件的狀態(tài)參量的精確度。
文檔編號(hào)C21D9/60GK102482726SQ201080033431
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者K·魏因齊爾, M·庫爾茨 申請人:西門子公司