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EP2203263B1 - Betriebsverfahren für eine kühlstrecke mit zentralisierter erfassung von ventilcharakteristiken und hiermit korrespondierende gegenstände - Google Patents

Betriebsverfahren für eine kühlstrecke mit zentralisierter erfassung von ventilcharakteristiken und hiermit korrespondierende gegenstände Download PDF

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EP2203263B1
EP2203263B1 EP20080803522 EP08803522A EP2203263B1 EP 2203263 B1 EP2203263 B1 EP 2203263B1 EP 20080803522 EP20080803522 EP 20080803522 EP 08803522 A EP08803522 A EP 08803522A EP 2203263 B1 EP2203263 B1 EP 2203263B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
valve
cooling section
automation device
valves
Prior art date
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Active
Application number
EP20080803522
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English (en)
French (fr)
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EP2203263A1 (de
Inventor
Markus Forsch
Udo Borgmann
Stefan Schmors
Klaus Weinzierl
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 Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to PL08803522T priority Critical patent/PL2203263T3/pl
Publication of EP2203263A1 publication Critical patent/EP2203263A1/de
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    • Y10T137/87925—Separable flow path section, valve or closure in each

Definitions

  • the present invention further relates to an operating program comprising machine code, the processing of which is effected by an automation device for a cooling line, that the automation device carries out such an operating method. Furthermore, the present invention relates to a data carrier, on which such an operating program is stored in machine-readable form, and an automation device for a cooling line, which is programmed with such an operating program, so that it executes such an operating method during execution of the operating program. Finally, the present invention relates to a corresponding cooling section.
  • valve-specific characteristics include in particular a switch-on delay and a switch-off delay.
  • the valve-specific characteristics change during operation.
  • the delays may be influenced by wear, for example.
  • a valve-related average flow rate often also varies. This variation can be caused by soiling, for example.
  • valve-specific characteristics often no longer coincide with the parameterized characteristics, on the basis of which the valve-specific opening times and the valve-specific closing times are determined in a cooling-gap model. Therefore, there is a suboptimal loading of the rolling stock with the coolant, which at the same time causes the rolling stock not to have the desired product properties as a result.
  • the object of the present invention is to provide ways in which the valve-specific characteristics can be determined and taken into account in a simple and reproducible manner.
  • the object is achieved by an operating method having the features of claim 1, an operating program having the features of claim 11 and a data carrier on which such an operating program is stored. Furthermore, the object is achieved by an automation device for a cooling section, which is programmed with such an operating program. Finally, the problem is solved by a corresponding cooling section.
  • Advantageous embodiments of the operating method are the subject of the dependent claims 2 to 10.
  • the automation device takes into account the respective valve-specific characteristic when determining the valve-specific opening times and the valve-specific closing times.
  • the respective valve-specific characteristic can, as already mentioned, in particular comprise a switch-on delay and / or a switch-off delay.
  • the automation device For determining the switch-on delay of one of the valves, the automation device preferably issues an opening command to the respective valve when the respective valve is closed at a first activation time. Furthermore, in this case, the flow of coolant flowing in the main pipe is detected. The switch-on delay is determined in this case based on the first actuation time and the detected coolant flow rate.
  • the automation device can output a closing command in an analogous manner with the respective valve open to the respective valve at a second activation time.
  • the flow of coolant flowing in the main line is also detected.
  • the switch-off delay is determined in this case on the basis of the second activation time and the detected coolant flow rate.
  • the respective valve-specific characteristic may further comprise an average amount of coolant flow which flows through the respective valve when the respective valve is open. To determine the mean coolant flow, two alternative approaches are possible.
  • an opening period it is possible to repeatedly detect the flow of coolant through the main line and to determine the mean flow of coolant through the average of the detected flows of coolant.
  • a quantity of coolant that has flowed through the main line at the beginning and at the end of an opening period can be detected, and the average amount of coolant Coolant flow rate can be determined by forming the difference of the detected amounts of refrigerant and dividing the difference by the opening period.
  • a calibration pressure prevailing in one of the supply lines is also detected in the calibration operation.
  • the automation device detects in this embodiment in normal operation a ruling in this supply line normal pressure.
  • the automation device can also take into account the calibration pressure and the normal pressure when determining the valve-specific opening times and the valve-specific closing times in addition to the respective valve-specific characteristic.
  • the supply line whose pressure is detected must not be identical to the main line, whose flow of refrigerant is detected (although this is of course possible). It is sufficient that the supply lines are communicatively connected with each other when they are different supply lines.
  • the main line has a measuring section which has at least two individual sections connected in parallel in terms of flow technology. Of the individual sections, one has a large and the other a small cross-section.
  • the measuring arrangement has a flow sensor arranged in the individual section with the small cross section for detecting the flow of coolant flow flowing in this individual section.
  • a main valve is arranged at least in the single section with the large cross section. At the beginning of the normal operation of the cooling section, the main valve is opened. The main valve is kept open during normal operation of the cooling section.
  • the main valve is at least temporarily closed so that the flow of coolant flow flowing in the main line when the main valve is closed corresponds to the amount of coolant flow flowing in the single section with the small cross section.
  • the flowing coolant flow rates can be detected relatively accurately in a simple manner.
  • the opening and closing of the main valve by means of a corresponding control by the automation device takes place.
  • the calibration operation is performed automatically by the automation device.
  • a cooling section 1 has a multiplicity of coolant outlets 2.
  • a rolling stock 3 which passes through the cooling section 1, can be acted upon by a coolant 4.
  • the coolant 4 is usually water or at least contains water as its main component.
  • the coolant outlets 2 are supplied with the coolant 4 via supply lines 5, 6.
  • the supply lines 5, 6 comprise branch lines 5 and a main line 6.
  • the branch lines 5 are via the main line 6 with the coolant 4 supplied.
  • the main line 6 is in this case the stubs 5 together.
  • valves 7 are arranged, which are individually openable and closable.
  • the supply of the coolant outlets 2 with the coolant 4 Stich effetively be produced and interruptible.
  • FIG. 1 are - purely by way of example - via two of the valves 7 three coolant outlets 2 is actuated via one of the valves 7 two of the coolant outlets 2 and one of the valves 7 one of the coolant outlets 2.
  • this embodiment is purely exemplary.
  • the same number of coolant outlets 2 is actuated via each of the valves 7, that is, for example, always two or three coolant outlets 2.
  • the cooling section 1 has an automation device 8, which determines the operation of the cooling section 1.
  • the automation device 8 is usually software programmable.
  • the operation of the automation device 8 is determined in this case by an operating program 9, the automation device 8 via a computer network (not shown, for example, the Internet) or a mobile data carrier 10 (for example, a CD-ROM) is supplied.
  • the operating program 9 is hereby optionally stored on the mobile data carrier 10 in machine-readable form. By supplying the operating program 9 to the automation device 8, the automation device 8 is programmed with the operating program 9.
  • the operating program 9 comprises machine code 11, the execution of which by the automation device 8 causes the automation device 8 to carry out an operating method, which is described below in connection with FIG FIG. 2 and the further FIG is explained in detail.
  • the automation device 8 checks in a step S1 whether it should accept a calibration operation. If this is the case, the automation device 8 leads a step S2. Otherwise, the automation device 8 is in normal operation. In this case, it performs a step S3.
  • a respective valve-specific characteristic is determined at least for some of the valves 7 (usually for all valves 7).
  • the determination of the valve-specific characteristics is preferably carried out automatically by the automation device 8 here. However, it could also be done manually, at least in part.
  • the determination of the valve-specific characteristic comprises - per valve 7 whose characteristic is to be determined - the opening and closing of the respective valve 7 and (as a result) the detection of a temporal course of the coolant flow Q in the respective supply line 5, 6 effected thereby.
  • step S3 the automation device 8 determines (for example in the context of a cooling line model) valve-specific opening times and valve-specific closing times for each valve 7. It takes into account in determining the valve-specific opening times and the valve-specific closing times the respective valve-specific characteristics of the respective valve 7. Furthermore opens and closes the automation device 8, the valves 7 to the respective valve-specific opening times and closing times. In this way it is achieved that the rolling stock 3 is acted upon in accordance with a desired coolant flow rate with the coolant 4.
  • step S3 is known as such. Further explanations to step S3 are therefore omitted.
  • the respective valve-specific characteristic of a valve 7 comprises a switch-on delay T1 and a switch-off delay T2.
  • the Step S2 of FIG. 2 For example, include a procedure as described below in connection with FIG. 3 is explained in more detail.
  • the automation device 8 In order to determine the switch-on delay T1 of one of the valves 7, the automation device 8 outputs an opening command in a step S11 when the respective valve 7 is closed to the respective valve 7 at a first activation time t1.
  • a step S12 the automation device 8 checks whether the coolant flow Q flowing in the corresponding supply line 5, 6 has already reached an upper threshold value SW1. The step S12 is executed until the refrigerant flow rate Q rises above the upper threshold value SW1. Then, it goes to a step S13, in which the automation device 8 detects the corresponding time t2, hereinafter called opening time t2.
  • the automation device 8 determines the switch-on delay T1 on the basis of the first actuation time t1 and the opening time t2. In the simplest case, it determines the switch-on delay T1 by forming the difference between the opening time t2 and the first activation time t1.
  • step S15 the automation device 8 then outputs a closing command when the respective valve 7 is open to the respective valve 7 at a second activation time t3.
  • step S16 the automation device 8 checks whether the coolant flow Q is smaller than a lower threshold SW2. Step S16 is executed until the refrigerant flow Q decreases below the lower threshold SW2. Then the evaluation device 8 proceeds to a step S17.
  • the automation device 8 detects the time t4 at which the coolant flow rate Q has dropped below the lower threshold value SW2.
  • the time t4 is called closing time t4 below.
  • the automation device 8 determines the switch-off delay T2 based on the second drive time t3 and the closing time t4.
  • the evaluation device 8 determines the switch-off delay T2 by forming the difference between the closing time t4 and the second triggering time t3.
  • the respective valve-specific characteristic may comprise an average coolant flow QM which flows through the respective valve 7 when the respective valve 7 is open.
  • the step S2 of FIG. 2 alternatively or in addition to the embodiment of FIG. 3 according to the FIG. 5 and 6 be designed.
  • the embodiments according to the FIG. 5 and 6 Here are alternatives.
  • step S21 the automation device 8 opens one of the valves 7 in a step S21. Furthermore, it sets an index n and a summation value QS for the coolant flow Q to zero in step S21.
  • step S22 the automation device 8 then carries out a step S22, in which it waits for a delay time.
  • step S22 is not mandatory, but only optional.
  • step S23 the automation device 8 detects the currently flowing coolant flow Q.
  • the added coolant flow Q added them - also in step S23 - to the previous total value QS added. Furthermore, the automation device 8 increases the index n in step S23.
  • step S24 the automation device 8 checks whether the index n has already reached a final value N. If this is not the case, the automation device 8 returns to step S23. Otherwise, it goes to a step S25.
  • step S25 the automation device 8 determines the mean coolant flow QM as the value entering the valve-specific characteristic by dividing the sum value QS by the final value N. Furthermore, the automation device 8 closes the respective valve 7 in step S25.
  • the procedure of FIG. 5 can with the determination of the on-delay T1 and the off-delay T2 of FIG. 3 be combined. Such a combination is in particular from FIG. 4 can be seen, in which the times at which each of the coolant flow Q is detected in the context of step S23, are also marked.
  • the automation device 8 in a step S31 opens the respective valve 7 and then - at least preferably - waits for a delay time. Then, in a step S32, it acquires a count Z of a coolant amount counter at a start time t5 and starts a timer.
  • step S33 the automation device 8 waits for the timer to expire and, at an end time t6, again detects the counter reading Z.
  • a step S34 the automation device 8 closes the corresponding valve 7.
  • the automation device 8 forms the difference ⁇ Z of the counter readings Z and divides the difference ⁇ Z by the time duration T at which the timer has expired, ie the difference between the end time t6 and start time t5.
  • FIG. 6 The design of FIG. 6 can be combined with the determination of the switch-on delay T1 and the switch-off delay T2. This is especially in FIG. 7 shown.
  • Steps S41 and S42 are the core procedures of FIG. 3 . 5 and 6 upstream, the steps S43 and S44 arranged downstream.
  • step S41 the automation device 8 closes all the valves 7.
  • step S42 the automation device 8 selects one of the valves 7.
  • step S43 the automation device 8 checks whether it has the respective core procedure of the FIG. 3 . 5 and 6 already executed for all valves 7, for which they should carry out the corresponding core procedure. If this is not the case, the automation device 8 selects the next relevant valve 7 in step S44 and then - for this newly selected valve 7 - goes back to the first step (S11, S21 or S31) of the respective core procedure.
  • the main pipe 6 has a large cross section, for example, a pipe diameter of 1,000 mm. However, the given value of 1.000 mm is only an example. In individual cases, the pipe diameter (or more generally the cross section) of the main line 6 can also be larger or smaller. If only one of the valves 7 is opened in such an embodiment, the flow velocity of the coolant 4 in the main line 6 is very low.
  • the main line 6 preferably has a measuring section 13 which has at least two individual sections 14, 15 which are connected in parallel in terms of flow technology.
  • the single section 14 - hereinafter referred to as main section 14 - has a large cross section, for example, the normal cross section of the remaining main line 6.
  • the other single section 15 - hereinafter called additional section 15 - has a small cross section. For example, it may have a tube diameter of 250, 200 or 150 mm. Again, the numerical values are to be understood as purely exemplary.
  • the cross section could also be larger or smaller.
  • the measuring arrangement 12 for detecting the coolant flow Q flowing in the main line 6 has a flow sensor 12a.
  • the flow sensor 12 a is arranged in the additional section 15. It detects the coolant flow Q flowing in the additional section 15.
  • a main valve 16 is arranged in the main section 14.
  • the main valve 16 When the main valve 16 is closed, therefore, the flowing in the main line 6 coolant flow Q corresponds to the flowing in the additional portion 15 coolant flow Q. This is a simple way a much more accurate detection of the coolant flow rate Q possible without having to accept impairments in normal operation.
  • valves 7 it may be useful to simultaneously control whole groups of valves 7 in the calibration mode. In such cases, it may be useful or necessary to direct the coolant 4 through the main section 14. In such cases, a further flow sensor 12b must also be arranged in the main section 14. Furthermore, in this case, an additional valve 16 'should be arranged in the additional section 15 in order to be able to block the additional section 15. Otherwise, several measured values would have to be recorded in parallel.
  • each individual section 14, 15, 15x is assigned a respective flow sensor 12a, 12b, 12x and one valve 16, 16 ', 16x.
  • each valve 16, 16 ', 16x By correspondingly opening and closing the valves 16, 16 ', 16x, it can be achieved in this case that the coolant flow Q flowing in the main line 6 must flow through a single one of the individual sections 14, 15, 15x at a certain point in time, so that there detected coolant flow Q corresponds to the total amount of coolant flow Q flowing.
  • the main valve 16 is preferably closed at the beginning of the calibration and at the end of the calibration (or - correspondingly - at the beginning of normal operation) opened again. In normal operation, the main valve 16 is kept open. Optionally, it may also be necessary to temporarily open the main valve 16 during the calibration operation. However, at least during the entire normal operation, the main valve 16 should be kept open.
  • FIG. 8 This represents a modification of FIG. 2 It also contains the steps S1 to S3, which, however, are supplemented by steps S51 to S52.
  • step S51 the automation device 8 closes the main valve 16.
  • step S52 the automation device 8 opens the main valve 16. If in the main line 6 more valves 16 ', 16x are present, these valves 16', 16x are controlled in an analogous manner.
  • a pressure sensor 17 is arranged in one of the supply lines 5, 6 - preferably the main line 6 - .
  • the pressure sensor 17 detects the pressure in the respective supply line 5, 6.
  • the pressure is hereinafter referred to by the reference numerals p and p ', wherein the reference numeral p for the pressure p in normal operation (hereinafter normal pressure p called) and the reference p' for the pressure p 'in the calibration (hereinafter calibration pressure p' called) is used ,
  • step S61 the Automation device 8 during the calibration in the respective supply line 5, 6 pending calibration pressure.
  • step S71 the automation device 8 detects the normal pressure p present during normal operation.
  • step S72 is similar to the step S3 of FIG. 2 .
  • the automation device 8 also takes into account the calibration pressure p 'and the normal pressure p when determining the valve-specific opening times and the valve-specific closing times.
  • the automation device 8 automatically assumes the valve-specific characteristics which it determines in the calibration mode as new values. Preferably, however, the automation device 8 displays the determined characteristics via a viewing device to an operator. In this case, the operator can specify to the automation device 8 whether to adopt or reject the values. Furthermore, the operator can optionally modify the determined characteristics.
  • the automation device 8 preferably checks the determined valve-specific characteristics for compliance with tolerance ranges. If the tolerance ranges are exceeded, an alarm message is issued.
  • the threshold values SW1, SW2 can be predefined for the automation device 8. Alternatively, they can be parameterized or specified by the operator. Furthermore, it is possible for the determination of the opening time t2 and the closing time t4, instead of the coolant flow rate Q to take its time derivative and to check at what time the change in the flow of coolant Q falls below a threshold in terms of amount.
  • valve-specific characteristics not only for individual valves 7, but also for entire valve groups (for example, every other valve 7, every third valve 7, etc.).
  • the further flow sensor 12b may be required, in the additional section 15, the additional valve 16 '.
  • the reliability of the calibration can be increased if the automation device 8 in addition to the detected coolant flow Q feedback from the valves 7, 16, 16 'are supplied. On the basis of these feedbacks, it can be recognized, for example, that the respective valve 7, 16, 16 'is in one of its end positions (completely open or completely closed).
  • the automation device 8 also preferably carries out plausibility checks and optionally issues alarm messages to the operator.
  • the operator of the automation device 8 can specify with respect to which of the valves 7 the determination of the valve-specific characteristic is to be carried out. For example, the operator can mark individual valves 7 or valve groups as defective and thus hide from the determination of the valve-specific characteristic or, conversely, request the determination of the respective valve-specific characteristics with respect to individual valves 7 or valve groups.
  • the automation device 8 automatically determines the valve-specific characteristics in the calibration operation.
  • the automation device 8 it is possible for the automation device 8 to actuate the valves 7 (and possibly also the valves 16, 16 ', 16x) and to acquire the relevant measured values Q, t2, t4, but to determine the valve-specific characteristics themselves Operator is done.
  • the time profile of the coolant flow Q could be detected and output to the operator. For example, a record could be made on paper.
  • the operator would have to make both the determination of the relevant times t2, t4 and the comparison with the threshold values SW1, SW2 and also read the coolant flow rates Q itself. Also, in this case, the determination of the valve-specific characteristics would not be automated by the automation device 8. Furthermore, it is possible that even the control of the valves 7 (and possibly also of the other valves 16, 16 ', 16x) is not fully automated, but is always done only when the automation device 8 is given by the operator a corresponding control command.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke,
    • wobei die Kühlstrecke eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen aufweist, mittels derer in einem Normalbetrieb der Kühlstrecke ein die Kühlstrecke durchlaufendes Walzgut mit einem Kühlmittel beaufschlagbar ist,
    • wobei die Kühlmittelauslässe über Versorgungsleitungen mit dem Kühlmittel versorgt werden,
    • wobei die Versorgungsleitungen Stichleitungen umfassen, in denen je ein Ventil angeordnet ist,
    • wobei die Ventile einzeln öffen- und schließbar sind, so dass mittels der Ventile die Versorgung der Kühlmittelauslässe mit dem Kühlmittel stichleitungsweise herstellbar und unterbrechbar ist,
    • wobei die Stichleitungen über eine den Stichleitungen gemeinsame Hauptleitung mit dem Kühlmittel versorgt werden,
    • wobei eine Automatisierungseinrichtung der Kühlstrecke im Normalbetrieb der Kühlstrecke die Ventile zu ventilspezifischen Öffnungszeitpunkten öffnet und zu ventilspezifischen Schließzeitpunkten schließt, um das Walzgut gemäß einem Sollkühlmittelmengenverlauf mit dem Kühlmittel zu beaufschlagen,
    • wobei in einem Kalibrierbetrieb der Kühlstrecke zumindest für manche der Ventile eine jeweilige ventilspezifische Charakteristik durch Öffnen und Schließen des jeweiligen Ventils und Erfassen des dadurch bewirkten zeitlichen Verlaufs des Kühlmittelmengenstromes mittels einer in der Hauptleitung angeordneten Messanordnung ermittelt wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsprogramm, das Maschinencode umfasst, dessen Abarbeitung durch eine Automatisierungseinrichtung für eine Kühlstrecke bewirkt, dass die Automatisierungseinrichtung ein derartiges Betriebsverfahren ausführt. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Datenträger, auf dem in maschinenlesbarer Form ein derartiges Betriebsprogramm gespeichert ist, und eine Automatisierungseinrichtung für eine Kühlstrecke, die mit einem derartigen Betriebsprogramm programmiert ist, so dass sie bei Abarbeitung des Betriebsprogramms ein derartiges Betriebsverfahren ausführt. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Kühlstrecke.
  • Die oben genannten Gegenstände sind beispielsweise aus der US 4,932,232 A bekannt.
  • Im Bereich der Warmwalztechnik ist eine definierte Abkühlung des Walzgutes in einer Kühlstrecke von wesentlicher Bedeutung, um gewünschte Materialeigenschaften (beispielsweise eine Gefügestruktur) des aus der Kühlstrecke auslaufenden Walzguts sicher einstellen zu können. Somit ist für ein ordnungsgemäßes Kühlen des Walzguts in der Kühlstrecke eine zeitrichtige örtliche und mengenmäßige Beaufschlagung des Walzguts mit dem Kühlmittel von entscheidender Bedeutung. Hierfür ist die Berücksichtigung der ventilspezifischen Charakteristiken erforderlich. Die ventilspezifischen Charakteristiken umfassen hierbei insbesondere eine Einschaltverzögerung und eine Ausschaltverzögerung. In der betrieblichen Praxis ändern sich die ventilspezifischen Charakteristiken im Betrieb. Die Verzögerungen können beispielsweise durch Abnutzung beeinflusst sein. Weiterhin variiert im laufenden Betrieb oftmals auch eine ventilbezogene mittlere Durchflussmenge. Diese Variation kann beispielsweise durch Verschmutzungen verursacht sein.
  • Die Ermittlung der Einschaltverzögerung und der Ausschaltverzögerung eines der Ventile (sogenannte Totzeitmessungen) sowie der mittleren Kühlmittelmenge, die pro Zeiteinheit das jeweilige Ventil durchfließt, wird bei der US 4,932,232 A durchgeführt, um fehlerhafte Ventile entdecken zu können. Eine Berücksichtigung der ermittelten ventilspezifischen Charakteristiken bei der Ansteuerung des jeweiligen Ventils ist nicht vorgesehen.
  • In der Praxis stimmen die tatsächlichen ventilspezifischen Charakteristiken häufig nicht mehr mit den parametrierten Charakteristiken überein, anhand derer in einem Kühlstreckenmodell die ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und die ventilspezifischen Schließzeitpunkte ermittelt werden. Es ergibt sich daher eine suboptimale Beaufschlagung des Walzguts mit dem Kühlmittel, wodurch zugleich bewirkt wird, dass das Walzgut im Ergebnis doch nicht die gewünschten Produkteigenschaften aufweist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, auf Grund derer auf einfache und reproduzierbare Weise die ventilspezifischen Charakteristiken ermittelt und berücksichtigt werden können.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Betriebsprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und einen Datenträger, auf dem ein derartiges Betriebsprogramm gespeichert ist, gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Automatisierungseinrichtung für eine Kühlstrecke gelöst, die mit einem derartigen Betriebsprogramm programmiert ist. Schließlich wird die Aufgabe durch eine entsprechende Kühlstrecke gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.
  • Erfindungsgemäß berücksichtigt die Automatisierungseinrichtung bei der Ermittlung der ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und der ventilspezifischen Schließzeitpunkte die jeweilige ventilspezifische Charakteristik.
  • Die jeweilige ventilspezifische Charakteristik kann, wie bereits erwähnt, insbesondere eine Einschaltverzögerung und/oder eine Ausschaltverzögerung umfassen.
  • Zum Ermitteln der Einschaltverzögerung eines der Ventile gibt die Automatisierungseinrichtung vorzugsweise bei geschlossenem jeweiligem Ventil an das jeweilige Ventil zu einem ersten Ansteuerzeitpunkt einen Öffnungsbefehl aus. Weiterhin wird in diesem Fall der in der Hauptleitung fließende Kühlmittelmengenstrom erfasst. Die Einschaltverzögerung wird in diesem Fall anhand des ersten Ansteuerzeitpunkts und des erfassten Kühlmittelmengenstroms ermittelt.
  • Zum Ermitteln der Ausschaltverzögerung eines der Ventile kann die Automatisierungseinrichtung in analoger Weise bei geöffnetem jeweiligem Ventil an das jeweilige Ventil zu einem zweiten Ansteuerzeitpunkt einen Schließbefehl ausgeben. In diesem Fall wird ebenfalls der in der Hauptleitung fließende Kühlmittelmengenstrom erfasst. Die Ausschaltverzögerung wird in diesem Fall anhand des zweiten Ansteuerzeitpunkts und des erfassten Kühlmittelmengenstroms ermittelt.
  • Die jeweilige ventilspezifische Charakteristik kann weiterhin einen mittleren Kühlmittelmengenstrom umfassen, der bei geöffnetem jeweiligem Ventil durch das jeweilige Ventil fließt. Um den mittleren Kühlmittelmengenstrom zu ermitteln, sind zwei alternative Vorgehensweisen möglich.
  • Zum einen ist es möglich, dass während eines Öffnungszeitraums wiederholt der durch die Hauptleitung fließende Kühlmittelmengenstrom erfasst und der mittlere Kühlmittelmengenstrom durch Bildung des Mittelwerts der erfassten Kühlmittelmengenströme ermittelt wird. Alternativ kann eine zu Beginn und eine am Ende eines Öffnungszeitraums durch die Hauptleitung geflossene Kühlmittelmenge erfasst und der mittlere Kühlmittelmengenstrom durch Bildung der Differenz der erfassten Kühlmittelmengen und Division der Differenz durch den Öffnungszeitraum ermittelt werden.
  • Vorzugsweise wird im Kalibrierbetrieb zusätzlich zum Kühlmittelmengenstrom auch ein in einer der Versorgungsleitungen herrschender Kalibrierdruck erfasst. Weiterhin erfasst die Automatisierungseinrichtung bei dieser Ausgestaltung im Normalbetrieb einen in dieser Versorgungsleitung herrschenden Normaldruck. Die Automatisierungseinrichtung kann in diesem Fall bei der Ermittlung der ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und der ventilspezifischen Schließzeitpunkte zusätzlich zur jeweiligen ventilspezifischen Charakteristik auch den Kalibrierdruck und den Normaldruck berücksichtigen. Die Versorgungsleitung, deren Druck erfasst wird, muss hierbei mit der Hauptleitung, deren Kühlmittelmengenstrom erfasst wird, nicht identisch sein (auch wenn dies natürlich möglich ist). Es reicht aus, dass die Versorgungsleitungen, wenn es sich um verschiedene Versorgungsleitungen handelt, kommunizierend miteinander verbunden sind. Durch die Berücksichtigung des Kalibrierdrucks und des Normaldrucks kann eine dynamische Anpassung der ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und der ventilspezifischen Schließzeitpunkte an den aktuellen Betriebszustand der Kühlstrecke erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Hauptleitung einen Messabschnitt auf, der mindestens zwei fließtechnisch parallel geschaltete Einzelabschnitte aufweist. Von den Einzelabschnitten weist der eine einen großen und der andere einen kleinen Querschnitt auf. Die Messanordnung weist einen in dem Einzelabschnitt mit dem kleinen Querschnitt angeordneten Durchflusssensor zum Erfassen des in diesem Einzelabschnitt fließenden Kühlmittelmengenstromes auf. Weiterhin ist zumindest im Einzelabschnitt mit dem großen Querschnitt ein Hauptventil angeordnet. Zu Beginn des Normalbetriebs der Kühlstrecke wird das Hauptventil geöffnet. Das Hauptventil wird im Normalbetrieb der Kühlstrecke geöffnet gehalten. Im Kalibrierbetrieb der Kühlstrecke hingegen wird das Hauptventil zumindest zeitweise geschlossen, so dass der in der Hauptleitung fließende Kühlmittelmengenstrom bei geschlossenem Hauptventil mit dem in dem Einzelabschnitt mit dem kleinen Querschnitt fließenden Kühlmittelmengenstrom korrespondiert. Durch diese Vorgehensweise können die fließenden Kühlmittelmengenströme auf einfache Weise relativ genau erfasst werden. Vorzugsweise erfolgt hierbei das Öffnen und Schließen des Hauptventils mittels einer entsprechenden Ansteuerung durch die Automatisierungseinrichtung.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Kalibrierbetrieb von der Automatisierungseinrichtung automatisiert durchgeführt.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung einer Kühlstrecke,
    FIG 2 und 3
    Ablaufdiagramme,
    FIG 4
    ein Zeitdiagramm,
    FIG 5 und 6
    Ablaufdiagramme,
    FIG 7
    ein Zeitdiagramm und
    FIG 8 bis 11
    Ablaufdiagramme.
  • Gemäß FIG 1 weist eine Kühlstrecke 1 eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen 2 auf. Mittels der Kühlmittelauslässe 2 ist in einem Normalbetrieb der Kühlstrecke 1 ein Walzgut 3, das die Kühlstrecke 1 durchläuft, mit einem Kühlmittel 4 beaufschlagbar. Das Kühlmittel 4 ist in der Regel Wasser oder enthält zumindest als Hauptbestandteil Wasser.
  • Die Kühlmittelauslässe 2 werden über Versorgungsleitungen 5, 6 mit dem Kühlmittel 4 versorgt. Die Versorgungsleitungen 5, 6 umfassen Stichleitungen 5 und eine Hauptleitung 6. Die Stichleitungen 5 werden über die Hauptleitung 6 mit dem Kühlmittel 4 versorgt. Die Hauptleitung 6 ist hierbei den Stichleitungen 5 gemeinsam.
  • In den Stichleitungen 5 sind Ventile 7 angeordnet, die einzeln öffen- und schließbar sind. Mittels der Ventile 7 ist die Versorgung der Kühlmittelauslässe 2 mit dem Kühlmittel 4 stichleitungsweise herstellbar und unterbrechbar. Gemäß FIG 1 werden - rein beispielhaft - über zwei der Ventile 7 je drei Kühlmittelauslässe 2 betätigt, über eines der Ventile 7 zwei der Kühlmittelauslässe 2 und über eines der Ventile 7 einer der Kühlmittelauslässe 2. Diese Ausgestaltung ist jedoch rein beispielhaft. In der Regel wird über jedes der Ventile 7 die gleiche Anzahl an Kühlmittelauslässen 2 betätigt, also stets beispielsweise zwei oder drei Kühlmittelauslässe 2.
  • Die Kühlstrecke 1 weist eine Automatisierungseinrichtung 8 auf, welche die Wirkungsweise der Kühlstrecke 1 bestimmt. Die Automatisierungseinrichtung 8 ist in der Regel softwareprogrammierbar. Die Wirkungsweise der Automatisierungseinrichtung 8 ist in diesem Fall durch ein Betriebsprogramm 9 bestimmt, das der Automatisierungseinrichtung 8 über ein Rechnernetz (nicht dargestellt, beispielsweise das Internet) oder einen mobilen Datenträger 10 (beispielsweise eine CD-ROM) zugeführt wird. Das Betriebsprogramm 9 ist hierbei gegebenenfalls auf dem mobilen Datenträger 10 in maschinenlesbarer Form gespeichert. Durch das Zuführen des Betriebsprogramms 9 zur Automatisierungseinrichtung 8 wird die Automatisierungseinrichtung 8 mit dem Betriebsprogramm 9 programmiert.
  • Das Betriebsprogramm 9 umfasst Maschinencode 11, dessen Abarbeitung durch die Automatisierungseinrichtung 8 bewirkt, dass die Automatisierungseinrichtung 8 ein Betriebsverfahren ausführt, das nachfolgend in Verbindung mit FIG 2 und den weiteren FIG detailliert erläutert wird.
  • Gemäß FIG 2 prüft die Automatisierungseinrichtung 8 in einem Schritt S1, ob sie einen Kalibrierbetrieb annehmen soll. Wenn dies der Fall ist, führt die Automatisierungseinrichtung 8 einen Schritt S2 aus. Anderenfalls befindet sich die Automatisierungseinrichtung 8 in einem Normalbetrieb. In diesem Fall führt sie einen Schritt S3 aus.
  • Im Schritt S2 wird zumindest für manche der Ventile 7 (in der Regel für alle Ventile 7) eine jeweilige ventilspezifische Charakteristik ermittelt. Die Ermittlung der ventilspezifischen Charakteristiken wird hierbei von der Automatisierungseinrichtung 8 vorzugsweise selbsttätig vorgenommen. Sie könnte jedoch - zumindest teilweise - auch manuell erfolgen.
  • Die Ermittlung der ventilspezifischen Charakteristik umfasst - pro Ventil 7, dessen Charakteristik ermittelt werden soll - das Öffnen und das Schließen des jeweiligen Ventils 7 und (im Ergebnis) das Erfassen eines dadurch bewirkten zeitlichen Verlaufs des Kühlmittelmengenstromes Q in der jeweiligen Versorgungsleitung 5, 6.
  • Im Schritt S3 ermittelt die Automatisierungseinrichtung 8 (beispielsweise im Rahmen eines Kühlstreckenmodells) ventilspezifische Öffnungszeitpunkte und ventilspezifische Schließzeitpunkte für jedes Ventil 7. Sie berücksichtigt hierbei bei der Ermittlung der ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und der ventilspezifischen Schließzeitpunkte die jeweilige ventilspezifische Charakteristik des jeweiligen Ventils 7. Weiterhin öffnet und schließt die Automatisierungseinrichtung 8 die Ventile 7 zu den jeweiligen ventilspezifischen Öffnungszeitpunkten und Schließzeitpunkten. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Walzgut 3 gemäß einem Sollkühlmittelmengenverlauf mit dem Kühlmittel 4 beaufschlagt wird.
  • Die Ausgestaltung des Schrittes S3 ist als solche bekannt. Von näheren Erläuterungen zum Schritt S3 wird daher abgesehen.
  • Es ist möglich, dass die jeweilige ventilspezifische Charakteristik eines Ventils 7 eine Einschaltverzögerung T1 und eine Ausschaltverzögerung T2 umfasst. In diesem Fall kann der Schritt S2 von FIG 2 beispielsweise eine Vorgehensweise umfassen, wie sie nachfolgend in Verbindung mit FIG 3 näher erläutert wird.
  • Gemäß FIG 3 (vergleiche ergänzend FIG 4) gibt die Automatisierungseinrichtung 8 zum Ermitteln der Einschaltverzögerung T1 eines der Ventile 7 in einem Schritt S11 bei geschlossenem jeweiligen Ventil 7 an das jeweilige Ventil 7 zu einem ersten Ansteuerzeitpunkt t1 einen Öffnungsbefehl aus.
  • In einem Schritt S12 prüft die Automatisierungseinrichtung 8, ob der in der korrespondierenden Versorgungsleitung 5, 6 fließende Kühlmittelmengenstrom Q bereits einen oberen Schwellenwert SW1 erreicht hat. Der Schritt S12 wird ausgeführt, bis der Kühlmittelmengenstrom Q über den oberen Schwellenwert SW1 ansteigt. Dann wird zu einem Schritt S13 übergegangen, in dem die Automatisierungseinrichtung 8 den korrespondierenden Zeitpunkt t2 erfasst, nachfolgend Öffnungszeitpunkt t2 genannt.
  • In einem Schritt S14 ermittelt die Automatisierungseinrichtung 8 anhand des ersten Ansteuerzeitpunkts t1 und des Öffnungszeitpunkts t2 die Einschaltverzögerung T1. Im einfachsten Fall ermittelt sie die Einschaltverzögerung T1 durch Bildung der Differenz von Öffnungszeitpunkt t2 und erstem Ansteuerzeitpunkt t1.
  • In einem Schritt S15 gibt sodann die Automatisierungseinrichtung 8 bei geöffnetem jeweiligen Ventil 7 an das jeweilige Ventil 7 zu einem zweiten Ansteuerzeitpunkt t3 einen Schließbefehl aus.
  • In einem Schritt S16 prüft die Automatisierungseinrichtung 8, ob der Kühlmittelmengenstrom Q kleiner als ein unterer Schwellenwert SW2 ist. Der Schritt S16 wird ausgeführt, bis der Kühlmittelmengenstrom Q unter den unteren Schwellenwert SW2 absinkt. Dann geht die Auswertungseinrichtung 8 zu einem Schritt S17 über.
  • In einem Schritt S17 erfasst die Automatisierungseinrichtung 8 den Zeitpunkt t4, zu dem der Kühlmittelmengenstrom Q unter den unteren Schwellenwert SW2 abgesunken ist. Der Zeitpunkt t4 wird nachfolgend Schließzeitpunkt t4 genannt.
  • In einem Schritt S18 ermittelt die Automatisierungseinrichtung 8 anhand des zweiten Ansteuerzeitpunkts t3 und des Schließzeitpunkts t4 die Ausschaltverzögerung T2. Im einfachsten Fall ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 die Ausschaltverzögerung T2 durch Bildung der Differenz von Schließzeitpunkt t4 und zweitem Ansteuerzeitpunkt t3.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Einschaltverzögerung T1 und der Ausschaltverzögerung T2 kann die jeweilige ventilspezifische Charakteristik einen mittleren Kühlmittelmengenstrom QM umfassen, der bei geöffnetem jeweiligem Ventil 7 durch das jeweilige Ventil 7 fließt. In diesem Fall kann der Schritt S2 von FIG 2 alternativ oder zusätzlich zu der Ausgestaltung von FIG 3 entsprechend den FIG 5 und 6 ausgestaltet sein. Die Ausgestaltungen gemäß den FIG 5 und 6 sind hierbei Alternativen.
  • Gemäß FIG 5 öffnet die Automatisierungseinrichtung 8 in einem Schritt S21 eines der Ventile 7. Weiterhin setzt sie im Schritt S21 einen Index n und einen Summenwert QS für den Kühlmittelmengenstrom Q auf den Wert Null.
  • In der Regel führt die Automatisierungseinrichtung 8 sodann einen Schritt S22 aus, in dem sie eine Verzögerungszeit abwartet. Der Schritt S22 ist jedoch nicht zwingend, sondern nur optional.
  • In einem Schritt S23 erfasst die Automatisierungseinrichtung 8 den momentan fließenden Kühlmittelmengenstrom Q. Den erfassten Kühlmittelmengenstrom Q addiert sie - ebenfalls im Schritt S23 - zum bisherigen Summenwert QS hinzu. Weiterhin erhöht die Automatisierungseinrichtung 8 im Schritt S23 den Index n.
  • In einem Schritt S24 überprüft die Automatisierungseinrichtung 8, ob der Index n bereits einen Endwert N erreicht hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Automatisierungseinrichtung 8 zum Schritt S23 zurück. Anderenfalls geht sie zu einem Schritt S25 über. Im Schritt S25 ermittelt die Automatisierungseinrichtung 8 als in die ventilspezifische Charakteristik eingehenden Wert den mittleren Kühlmittelmengenstrom QM dadurch, dass sie den Summenwert QS durch den Endwert N dividiert. Weiterhin schließt die Automatisierungseinrichtung 8 im Schritt S25 das jeweilige Ventil 7.
  • Die Vorgehensweise von FIG 5 kann mit der Ermittlung der Einschaltverzögerung T1 und der Ausschaltverzögerung T2 von FIG 3 kombiniert werden. Eine derartige Kombination ist insbesondere aus FIG 4 ersichtlich, in welche die Zeitpunkte, zu denen im Rahmen des Schrittes S23 jeweils der Kühlmittelmengenstrom Q erfasst wird, mit eingezeichnet sind.
  • Alternativ zu der Ausgestaltung von FIG 5 ist es gemäß FIG 6 möglich, dass die Automatisierungseinrichtung 8 in einem Schritt S31 das jeweilige Ventil 7 öffnet und danach - zumindest vorzugsweise - eine Verzögerungszeit abwartet. Sodann erfasst sie in einem Schritt S32 zu einem Startzeitpunkt t5 einen Zählerstand Z eines Kühlmittelmengenzählers und startet einen Timer.
  • In einem Schritt S33 wartet die Automatisierungseinrichtung 8 den Ablauf des Timers ab und erfasst zu einem Endzeitpunkt t6 erneut den Zählerstand Z.
  • In einem Schritt S34 schließt die Automatisierungseinrichtung 8 das entsprechende Ventil 7. In einem Schritt S35 bildet die Automatisierungseinrichtung 8 die Differenz δZ der Zählerstände Z und dividiert die Differenz δZ durch die Zeitdauer T, bei welcher der Timer abgelaufen ist, also die Differenz von Endzeitpunkt t6 und Startzeitpunkt t5.
  • Auch die Ausgestaltung von FIG 6 ist mit der Ermittlung der Einschaltverzögerung T1 und der Ausschaltverzögerung T2 kombinierbar. Dies ist insbesondere in FIG 7 dargestellt.
  • Zur Erfassung der durch die jeweiligen Ventile 7 fließenden Kühlmittelmengenströme Q ist es theoretisch zwar möglich, in jeder Stichleitung 5 eine eigene Messanordnung vorzusehen. In diesem Fall ist eine parallele Erfassung der Kühlmittelmengenströme Q möglich. Erfindungsgemäß ist jedoch entsprechend FIG 1 nur in der Hauptleitung 6 eine Messanordnung 12 vorgesehen. Diese Lösung ist erheblich kostengünstiger. In diesem Fall muss zum Erfassen des Kühlmittelmengenstromes Q, der durch eines der Ventile 7 fließt, gewährleistet sein, dass jeweils nur dieses eine Ventil 7 geöffnet ist. Alle anderen Ventile 7 müssen geschlossen sein. Denn nur in diesem Fall korrespondiert der in der Hauptleitung 6 fließende Kühlmittelmengenstrom Q mit dem in der jeweiligen Stichleitung 5 fließenden Kühlmittelmengenstrom Q. Erfindungsgemäß werden die Ausgestaltungen der FIG 3, 5 und 6 daher durch Schritte S41 bis S44 ergänzt. Die Schritte S41 und S42 sind hierbei den Kernvorgehensweisen der FIG 3, 5 und 6 vorgeordnet, die Schritte S43 und S44 nachgeordnet.
  • Im Schritt S41 schließt die Automatisierungseinrichtung 8 alle Ventile 7. Im Schritt S42 selektiert die Automatisierungseinrichtung 8 eines der Ventile 7. Im Schritt S43 prüft die Automatisierungseinrichtung 8, ob sie die jeweilige Kernvorgehensweise der FIG 3, 5 und 6 bereits für alle Ventile 7, für die sie die entsprechende Kernvorgehensweise ausführen soll, ausgeführt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, selektiert die Automatisierungseinrichtung 8 im Schritt S44 das nächste relevante Ventil 7 und geht sodann - für dieses neu selektierte Ventil 7 - zum ersten Schritt (S11, S21 bzw. S31) der jeweiligen Kernvorgehensweise zurück.
  • Im Normalbetrieb der Kühlstrecke 1 sind in der Regel gleichzeitig viele der Ventile 7 geöffnet, manchmal sogar alle Ventile 7. Durch die Hauptleitung 6 fließt daher im Normalbetrieb ein großer Kühlmittelmengenstrom Q. Aus diesem Grund weist die Hauptleitung 6 einen großen Querschnitt auf, beispielsweise einen Rohrdurchmesser von 1.000 mm. Der angegebene Zahlenwert von 1.000 mm ist jedoch nur beispielhaft. Im Einzelfall kann der Rohrdurchmesser (bzw. allgemeiner der Querschnitt) der Hauptleitung 6 auch größer oder kleiner sein. Wenn bei einer derartigen Ausgestaltung nur ein einziges der Ventile 7 geöffnet ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels 4 in der Hauptleitung 6 sehr gering. Dadurch ist es nur sehr schwer möglich, bei nur einem einzigen geöffneten Ventil 7 den in der Hauptleitung 6 fließenden Kühlmittelmengenstrom Q zuverlässig (und vor allem genau) zu erfassen. Aus diesem Grund weist die Hauptleitung 6 vorzugsweise einen Messabschnitt 13 auf, der mindestens zwei fließtechnisch parallel geschaltete Einzelabschnitte 14, 15 aufweist. Der eine Einzelabschnitt 14 - nachfolgend Hauptabschnitt 14 genannt - weist einen großen Querschnitt auf, beispielsweise den normalen Querschnitt der restlichen Hauptleitung 6. Der andere Einzelabschnitt 15 - nachfolgend Zusatzabschnitt 15 genannt - weist einen kleinen Querschnitt auf. Beispielsweise kann er einen Rohrdurchmesser von 250, 200 oder 150 mm aufweisen. Auch hier sind die Zahlenwerte jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Der Querschnitt könnte auch größer oder kleiner sein.
  • Die Messanordnung 12 zum Erfassen des in der Hauptleitung 6 fließenden Kühlmittelmengenstroms Q weist einen Durchflusssensor 12a auf. Der Durchflusssensor 12a ist im Zusatzabschnitt 15 angeordnet. Er erfasst den im Zusatzabschnitt 15 fließenden Kühlmittelmengenstrom Q.
  • Im Hauptabschnitt 14 ist ein Hauptventil 16 angeordnet. Bei geschlossenem Hauptventil 16 korrespondiert daher der in der Hauptleitung 6 fließende Kühlmittelmengenstrom Q mit dem in dem Zusatzabschnitt 15 fließenden Kühlmittelmengenstrom Q. Dadurch ist auf einfache Weise eine erheblich genauere Erfassung des Kühlmittelmengenstromes Q möglich, ohne im Normalbetrieb Beeinträchtigungen hinnehmen zu müssen.
  • In manchen Fällen kann es sinnvoll sein, im Kalibrierbetrieb gleichzeitig ganze Gruppen von Ventilen 7 anzusteuern. In derartigen Fällen kann es sinnvoll oder erforderlich sein, das Kühlmittel 4 durch den Hauptabschnitt 14 zu leiten. In derartigen Fällen muss auch im Hauptabschnitt 14 ein weiterer Durchflusssensor 12b angeordnet sein. Weiterhin sollte in diesem Fall im Zusatzabschnitt 15 ein Zusatzventil 16' angeordnet sein, um den Zusatzabschnitt 15 sperren zu können. Denn anderenfalls müssten parallel mehrere Messwerte erfasst werden.
  • Weiterhin kann es in Einzelfällen sinnvoll sein, mehr als zwei Einzelabschnitte 14, 15, 15x fließtechnisch parallel zu schalten, wobei die Querschnitte der Einzelabschnitte 14, 15 15x in der Regel paarweise voneinander verschieden sind. Im einfachsten Fall sind hierbei jedem Einzelabschnitt 14, 15, 15x je ein Durchflusssensor 12a, 12b, 12x und je ein Ventil 16, 16', 16x zugeordnet. Durch entsprechendes Öffnen und Schließen der Ventile 16, 16', 16x kann in diesem Fall erreicht werden, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt der in der Hauptleitung 6 fließende Kühlmittelmengenstrom Q durch einen einzigen der Einzelabschnitte 14, 15, 15x fließen muss, so dass der dort erfasste Kühlmittelmengenstrom Q mit dem insgesamt fließenden Kühlmittelmengenstrom Q korrespondiert.
  • Das Hauptventil 16 wird vorzugsweise zu Beginn des Kalibrierbetriebs geschlossen und bei Beendigung des Kalibrierbetriebs (bzw. - hiermit korrespondierend - zu Beginn des Normalbetriebs) wieder geöffnet. Im Normalbetrieb wird das Hauptventil 16 geöffnet gehalten. Gegebenenfalls kann es auch erforderlich sein, während des Kalibrierbetriebs das Hauptventil 16 zeitweise zu öffnen. Zumindest während des gesamten Normalbetriebs sollte das Hauptventil 16 jedoch geöffnet gehalten werden.
  • Es ist möglich, das Öffnen und Schließen des Hauptventils 16 manuell durchzuführen. Vorzugsweise erfolgt das Öffnen und Schließen des Hauptventils 16 jedoch durch entsprechendes Ansteuern von Seiten der Automatisierungseinrichtung 8. Dies ist in FIG 8 dargestellt. FIG 8 stellt hierbei eine Modifikation von FIG 2 dar. Sie enthält ebenfalls die Schritte S1 bis S3, die jedoch durch Schritte S51 bis S52 ergänzt sind.
  • Im Schritt S51 schließt die Automatisierungseinrichtung 8 das Hauptventil 16. Im Schritt S52 öffnet die Automatisierungseinrichtung 8 das Hauptventil 16. Sofern in der Hauptleitung 6 weitere Ventile 16', 16x vorhanden sind, werden diese Ventile 16', 16x auf analoge Weise angesteuert.
  • Wenn alle Ventile 7 geschlossen sind, ist ein statischer Druck, der sich in den Versorgungsleitungen 5, 6 aufbaut, relativ hoch. Wenn nur eines oder nur wenige Ventile 7 geöffnet sind, fällt dieser Druck zwar geringfügig ab, entspricht jedoch immer noch im Wesentlichen dem statischen Druck. Im Normalbetrieb jedoch sind viele oder sogar alle Ventile 7 geöffnet. In diesem Fall kann es geschehen, dass der in den Versorgungsleitungen 5, 6 anstehende Druck deutlich abfällt. Dieser Druckabfall hat Einfluss auf die Kühlmittelmengenströme Q, welche die einzelnen Ventile 7 durchströmen. Der Einfluss des Druckabfalls ist in manchen Fällen nicht vernachlässigbar. Es ist in manchen Fällen daher sinnvoll, die bisher beschriebenen Vorgehensweisen wie folgt zu ergänzen:
  • In einer der Versorgungsleitungen 5, 6 - vorzugsweise der Hauptleitung 6 - wird ein Drucksensor 17 angeordnet. Der Drucksensor 17 erfasst den in der jeweiligen Versorgungsleitung 5, 6 anstehenden Druck. Der Druck wird nachfolgend mit den Bezugszeichen p und p' bezeichnet, wobei das Bezugszeichen p für den Druck p im Normalbetrieb (nachfolgend Normaldruck p genannt) und das Bezugszeichen p' für den Druck p' im Kalibrierbetrieb (nachfolgend Kalibrierdruck p' genannt) verwendet wird.
  • Im Falle des Vorhandenseins des Drucksensors 17 können die Vorgehensweisen der FIG 5 und 6 gemäß den FIG 9 und 10 durch einen Schritt S61 ergänzt werden. Im Schritt S61 erfasst die Automatisierungseinrichtung 8 den während des Kalibrierbetriebs in der jeweiligen Versorgungsleitung 5, 6 anstehenden Kalibrierdruck p'.
  • Weiterhin ist in diesem Fall die Vorgehensweise von FIG 2 (bzw. FIG 8) entsprechend FIG 11 derart abgewandelt, dass der Schritt S3 durch Schritte S71 und S72 ersetzt ist. Im Schritt S71 erfasst die Automatisierungseinrichtung 8 den im Normalbetrieb anstehenden Normaldruck p. Der Schritt S72 entspricht vom Ansatz her dem Schritt S3 von FIG 2. Zusätzlich zu der jeweiligen ventilspezifischen Charakteristik der Ventile 7 berücksichtigt die Automatisierungseinrichtung 8 bei der Ermittlung der ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und der ventilspezifischen Schließzeitpunkte jedoch auch den Kalibrierdruck p' und den Normaldruck p.
  • Es ist möglich, dass die Automatisierungseinrichtung 8 die ventilspezifischen Charakteristiken, die sie im Kalibrierbetrieb ermittelt, automatisch als neue Werte übernimmt. Vorzugsweise jedoch zeigt die Automatisierungseinrichtung 8 die ermittelten Charakteristiken über ein Sichtgerät einem Bediener an. Der Bediener kann der Automatisierungseinrichtung 8 in diesem Fall vorgeben, ob sie die Werte übernehmen oder verwerfen soll. Weiterhin kann der Bediener gegebenenfalls die ermittelten Charakteristiken modifizieren.
  • Weiterhin prüft die Automatisierungseinrichtung 8 die ermittelten ventilspezifischen Charakteristiken vorzugsweise auf Einhalten von Toleranzbereichen. Werden die Toleranzbereiche überschritten, erfolgt eine Alarmmeldung.
  • Die Schwellenwerte SW1, SW2 können der Automatisierungseinrichtung 8 fest vorgegeben sein. Alternativ können sie parametrierbar sein oder vom Bediener vorgegeben werden. Weiterhin ist es für die Ermittlung des Öffnungszeitpunkts t2 und des Schließzeitpunkts t4 möglich, anstelle des Kühlmittelmengenstroms Q dessen zeitliche Ableitung heranzuziehen und zu prüfen, zu welchem Zeitpunkt die zeitliche Änderung des Kühlmittelmengenstroms Q betragsmäßig unter einen Grenzwert sinkt.
  • Weiterhin ist es möglich, den Öffnungszeitraum T und den Endwert N fest oder parametrierbar zu gestalten.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die ventilspezifischen Charakteristiken nicht nur für einzelne Ventile 7 zu ermitteln, sondern auch für ganze Ventilgruppen (beispielsweise jedes zweite Ventil 7, jedes dritte Ventil 7 usw.). Insbesondere in diesem Fall kann, wie bereits erwähnt, auch im Hauptabschnitt 14 der weitere Durchflusssensor 12b erforderlich sein, im Zusatzabschnitt 15 das Zusatzventil 16'.
  • Weiterhin kann die Zuverlässigkeit der Kalibrierung erhöht werden, wenn der Automatisierungseinrichtung 8 zusätzlich zu den erfassten Kühlmittelmengenströmen Q Rückmeldungen von den Ventilen 7, 16, 16' zugeführt werden. Anhand dieser Rückmeldungen kann beispielsweise erkannt werden, dass das jeweilige Ventil 7, 16, 16' sich in einer seiner Endstellungen (völlig geöffnet bzw. völlig geschlossen) befindet.
  • Die Automatisierungseinrichtung 8 führt weiterhin vorzugsweise Plausibilitätsprüfungen durch und gibt gegebenenfalls Alarmmeldungen an den Bediener aus.
  • Schließlich ist es möglich, dass der Bediener der Automatisierungseinrichtung 8 vorgibt, bezüglich welcher der Ventile 7 die Ermittlung der ventilspezifischen Charakteristik vorgenommen werden soll. Beispielsweise kann der Bediener einzelne Ventile 7 oder Ventilgruppen als fehlerhaft markieren und so aus der Ermittlung der ventilspezifischen Charakteristik ausblenden oder umgekehrt konkret bezüglich einzelner Ventile 7 oder Ventilgruppen die Ermittlung der jeweiligen ventilspezifischen Charakteristiken anfordern.
  • Obenstehend wurde eine Vorgehensweise erläutert, bei welcher die Automatisierungseinrichtung 8 die ventilspezifischen Charakteristiken im Kalibrierbetrieb selbsttätig ermittelt. Es ist jedoch möglich, dass die Automatisierungseinrichtung 8 zwar die Ansteuerung der Ventile 7 (und eventuell auch der Ventile 16, 16', 16x) sowie die Erfassung der relevanten Messwerte Q, t2, t4 vornimmt, die Ermittlung der ventilspezifischen Charakteristiken selbst jedoch durch den Bediener erfolgt. Weiterhin ist es auch möglich, nur die Ansteuerung der Ventile 7 (und eventuell auch der Ventile 16, 16', 16x) mittels der Automatisierungseinrichtung 8 vorzunehmen. In diesem Fall könnte beispielsweise mittels der Messanordnung 12 der zeitliche Verlauf des Kühlmittelmengenstroms Q erfasst werden und an den Bediener ausgegeben werden. Beispielsweise könnte eine Aufzeichnung auf Papier erfolgen. In diesem Fall müsste der Bediener sowohl die Ermittlung der relevanten Zeitpunkte t2, t4 als auch den Vergleich mit den Schwellenwerten SW1, SW2 vornehmen und auch die Kühlmittelmengenströme Q selbst ablesen. Auch würde in diesem Fall die Ermittlung der ventilspezifischen Charakteristiken nicht automatisiert durch die Automatisierungseinrichtung 8 erfolgen. Weiterhin ist es möglich, dass sogar das Ansteuern der Ventile 7 (und gegebenenfalls auch der anderen Ventile 16, 16', 16x) nicht vollautomatisiert erfolgt, sondern stets nur dann vorgenommen wird, wenn der Automatisierungseinrichtung 8 vom Bediener ein entsprechendes Steuerkommando vorgegeben wird.
  • Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims (14)

  1. Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke (1),
    - wobei die Kühlstrecke (1) eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen (2) aufweist, mittels derer in einem Normalbetrieb der Kühlstrecke (1) ein die Kühlstrecke (1) durchlaufendes Walzgut (3) mit einem Kühlmittel (4) beaufschlagbar ist,
    - wobei die Kühlmittelauslässe (2) über Versorgungsleitungen (5, 6) mit dem Kühlmittel (4) versorgt werden,
    - wobei die Versorgungsleitungen (5, 6) Stichleitungen (5) umfassen, in denen je ein Ventil (7) angeordnet ist,
    - wobei die Ventile (7) einzeln öffen- und schließbar sind, so dass mittels der Ventile (7) die Versorgung der Kühlmittelauslässe (2) mit dem Kühlmittel (4) stichleitungsweise herstellbar und unterbrechbar ist,
    - wobei die Stichleitungen (5) über eine den Stichleitungen (5) gemeinsame Hauptleitung (6) mit dem Kühlmittel (4) versorgt werden,
    - wobei eine Automatisierungseinrichtung (8) der Kühlstrecke (1) im Normalbetrieb der Kühlstrecke (1) die Ventile (7) zu ventilspezifischen Öffnungszeitpunkten öffnet und zu ventilspezifischen Schließzeitpunkten schließt, um das Walzgut (3) gemäß einem Sollkühlmittelmengenverlauf mit dem Kühemittel (4) zu beaufschlagen,
    - wobei in einem Kalibrierbetrieb der Kühlstrecke (1) zumindest für manche der Ventile (7) eine jeweilige ventilspezifische Charakteristik durch Öffnen und Schließen des jeweiligen Ventils (7) und Erfassen des dadurch bewirkten zeitlichen Verlaufs des Kühlmittelmengenstromes (Q) mittels einer in der Hauptleitung (6) angeordneten Messanordnung (12) ermittelt wird dadurch gekennzeichnet, daß:
    - die Automatisierungseinrichtung (8) bei der Ermittlung der ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und der ventilspezifischen Schließzeitpunkte die jeweilige ventilspezifische Charakteristik berücksichtigt.
  2. Betriebsverfahren-nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige ventilspezifische Charakteristik eine Einschaltverzögerung (T1) und/oder eine Ausschaltverzögerung (T2) umfasst.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Einschaltverzögerung (T1) eines der Ventile (7) die Automatisierungseinrichtung (8) bei geschlossenem jeweiligem Ventil (7) an das jeweilige Ventil (7) zu einem ersten Ansteuerzeitpunkt (t1) einen Öffnungsbefehl ausgibt, dass der in der Hauptleitung (6) fließende Kühlmittelmengenstrom (Q) erfasst wird und dass die Einschaltverzögerung (T1) anhand des ersten Ansteuerzeitpunkts (t1) und des erfassten Kühlmittelmengenstroms (Q) ermittelt wird.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Ausschaltverzögerung (T2) eines der Ventile (7) die Automatisierungseinrichtung (8) bei geöffnetem jeweiligem Ventil (7) an das jeweilige Ventil (7) zu einem zweiten Ansteuerzeitpunkt (t3) einen Schließbefehl ausgibt, dass der in der Hauptleitung (6) fließende Kühlmittelmengenstrom (Q) erfasst wird und dass die Ausschaltverzögerung (T2) anhand des zweiten Ansteuerzeitpunkts (t3) und des erfassten Kühlmittelmengenstroms (Q) ermittelt wird.
  5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige ventilspezifische Charakteristik einen mittleren Kühlmittelmengenstrom (QM) umfasst, der bei geöffnetem jeweiligem Ventil (7) durch das jeweilige Ventil (7) fließt.
  6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des mittleren Kühlmittelmengenstroms (QM) eines der Ventile (7) während eines Öffnungszeitraums (T) wiederholt der durch die Hauptleitung (6) fließende Kühlmittelmengenstrom (Q) erfasst wird und dass der mittlere Kühlmittelmengenstrom (QM) durch Bildung des Mittelwerts der erfassten Kühlmittelmengenströme (Q) ermittelt wird.
  7. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des mittleren Kühlmittelmengenstroms (QM) eines der Ventile (7) eine zu Beginn und eine am Ende eines Öffnungszeitraums (T) durch die Hauptleitung (6) geflossene Kühlmittelmenge (Z) erfasst wird und dass der mittlere Kühlmittelmengenstrom (QM) durch Bildung der Differenz (δZ) der erfassten Kühlmittelmengen (Z) und Division der Differenz (δZ) durch den Öffnungszeitraum (T) ermittelt wird.
  8. Betriebsverfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Kalibrierbetrieb der Kühlstrecke (1) zusätzlich zum Kühlmittelmengenstrom (Q) auch ein in einer der Versorgungsleitungen (6) herrschender Kalibrierdruck (p') erfasst wird, dass die Automatisierungseinrichtung (8) im Normalbetrieb der Kühlstrecke (1) einen in dieser Versorgungsleitung (6) herrschenden Normaldruck (p) erfasst und dass die Automatisierungseinrichtung (8) bei der Ermittlung der ventilspezifischen Öffnungszeitpunkte und der ventilspezifischen Schließzeitpunkte zusätzlich zur jeweiligen ventilspezifischen Charakteristik auch den Kalibrierdruck (p') und den Normaldruck (p) berücksichtigt.
  9. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet.
    - dass die Hauptleitung (6) einen Messabschnitt (13) aufweist,
    - dass der Messabschnitt (13) mindestens zwei fließtechnisch parallel geschaltete Einzelabschnitte (14, 15) aufweist, von denen der eine einen großen und der andere einen kleinen Querschnitt aufweist,
    - dass die Messanordnung (12) einen in dem Einzelabschnitt (15) mit dem kleinen Querschnitt angeordneten Durchflusssensor (12a) zum Erfassen des in dem Einzelabschnitt (15) mit dem kleinen Querschnitt fließenden Kühlmittelmengenstromes (Q) aufweist,
    - dass zumindest im Einzelabschnitt (14) mit dem großen Querschnitt ein Hauptventil (16) angeordnet ist und
    - dass - vorzugsweise durch entsprechendes Ansteuern durch die Automatisierungseinrichtung (8) - zu Beginn des Normalbetriebs der Kühlstrecke (1) das Hauptventil (16) geöffnet wird, im Normalbetrieb der Kühlstrecke (1) geöffnet gehalten wird und im Kalibrierbetrieb der Kühlstrecke (1) zumindest zeitweise geschlossen wird, so dass der in der Hauptleitung (6) fließende Kühlmittelmengenstrom (Q) bei geschlossenem Hauptventil (16) mit dem in dem Einzelabschnitt (15) mit dem kleinen Querschnitt fließenden Kühlmittelmengenstrom (Q) korrespondiert.
  10. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierbetrieb von der Automatisierungseinrichtung (8) automatisiert durchgeführt wird.
  11. Betriebsprogramm, das Maschinencode (11) umfasst, dessen Abarbeitung durch eine Automatisierungseinrichtung (8) für eine Kühlstrecke (1) bewirkt, dass die Automatisierungseinrichtung (8) ein Betriebsverfahren nach Anspruch 10 ausführt.
  12. Datenträger, auf dem in maschinenlesbarer Form ein Betriebsprogramm (9) nach Anspruch 11 gespeichert ist.
  13. Automatisierungseinrichtung für eine Kühlstrecke (1), wobei die Automatisierungseinrichtung mit einem Betriebsprogramm (9) nach Anspruch 11 programmiert ist, so dass sie bei Abarbeitung des Betriebsprogramms (9) ein Betriebsverfahren nach Anspruch 10 ausführt.
  14. Kühlstrecke,
    - wobei die Kühlstrecke eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen (2) aufweist, mittels derer in einem Normalbetrieb der Kühlstrecke ein die Kühlstrecke durchlaufendes Walzgut (3) mit einem Kühlmittel (4) beaufschlagbar ist,
    - wobei die Kühlmittelauslässe (2) über Versorgungsleitungen (5, 6) mit dem Kühlmittel (4) versorgbar sind,
    - wobei die Versorgungsleitungen (5, 6) Stichleitungen (5) umfassen, in denen je ein.Ventil (7) angeordnet ist,
    - wobei die Ventile (7) einzeln öffen- und schließbar sind, so dass mittels der Ventile (7) die Versorgung der Kühlmittelauslässe (2) mit dem Kühlmittel (4) stichleitungsweise herstellbar und unterbrechbar ist,
    - wobei die Stichleitungen (5) über eine den Stichleitungen (5) gemeinsame Hauptleitung (6) mit dem Kühlmittel (4) versorgbar sind,
    - wobei eine Automatisierungseinrichtung (8) der Kühlstrecke gemäß Anspruch 13 ausgebildet ist.
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