Способ и электронное устройство для определения температуры металлической полосы, соответствующий способ управления, компьютерная программа, управляющее устройство и установка горячей прокатки

Изобретение относится к области прокатного производства. Посредством электронного устройства определения получают текущий показатель температуры участка полосы, оценивают в текущий момент тепловой поток, отводимый от участка полосы, в соответствии с термической моделью, которая сконфигурирована для моделирования: воздушного охлаждения, соответствующего охлаждению посредством подаваемого воздуха и воздушной конвекции, охлаждения посредством по меньшей мере одного коллектора охладителя и охлаждения остаточным охладителем, соответствующего охлаждению посредством оставшегося на участке полосы охладителя после того, как участок прошел под коллектором, вычисляют температуру в следующий момент на основе полученного показателя температуры и оцененного отведенного теплового потока. Термическая модель для моделирования охлаждения посредством коллектора сконфигурирована для моделирования: принудительного охлаждения посредством охладителя, подаваемого из коллектора, и охлаждения параллельным потоком участка полосы посредством охладителя, подаваемого на расстоянии от упомянутого коллектора. Изобретение обеспечивает возможность повышения точности и надежности определения температуры металлической полосы. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу определения температуры металлической полосы, причем полоса перемещается внутри охлаждающего устройства установки горячей прокатки, при этом способ реализуют посредством электронного устройства определения.

Изобретение также относится к способу управления охлаждающим устройством установки горячей прокатки.

Изобретение также относится к компьютерной программе, включающей в себя программные команды, которые, при исполнении их процессором, реализуют такой способ.

Изобретение также электронному устройству определения для определения температуры металлической полосы, причем полоса перемещается внутри охлаждающего устройства установки горячей прокатки.

Изобретение также относится к устройству управления для управления охлаждающим устройством и к установке горячей прокатки для подачи металлической полосы, такой как горячекатанная полосовая сталь.

Уровень техники

Статья "Динамический симулятор охлаждения выпускного рольганга и контроллеры температуры", Николас Пете (Nicolas PETHE) и др. (2011) касается управления охлаждением полосовой стали после горячей прокатки. В ней описан динамический симулятор охлаждения выпускного рольганга, который был разработан для точного прогнозирования температуры для широкого диапазона химических составов стали и размеров полос на основе связи между физически заземленными термическими и металлургическими моделями. В ней раскрыт контроллер, основанный на предсказаниях модели и позволяющий контролировать температуру полосы в нескольких положениях рольганга.

В разделе "Моделирование охлаждения полосы на выпускном рольганге" в этой статье также описаны термические и металлургические модели, которые связаны для предсказания температуры, в частности температуры полосы, сначала, металлургическая модель, а затем, термическая модель.

Касательно термической модели, в этой статье говорится, что для того, чтобы правильно вычислить тепловой путь полосы, необходимо решить уравнение теплопередачи с учетом различных явлений, возникающих на поверхностях полосы. Во время перемещения на выпускном рольганге полоса может охлаждаться воздухом; водой, поступающей из коллекторов; и водой, оставшейся на полосе после прохождения коллектора.

Температуру горячекатаной полосовой стали необходимо определять точно, потому что оборудование, расположенное перед выпускным рольгангом, в частности, чистовой прокатный стан, индуцирует возмущения, такие как изменения температуры полосы на входе выпускного рольганга или ускорения полосы. Эти возмущения приводят к изменениям охлаждения полосы и, следовательно, ее температуры во время ее наматывания, и эти изменения ответственны за ухудшение механических свойств стальной полосы, что приводит к снижению категории соответствующей стальной катушки.

Документ WO 2014/006681 A1 также касается контроллера температуры, используемого на линии горячей прокатки.

Однако температура горячекатаной полосовой стали, которую определяют на основе термической модели, иногда недостаточно точная.

Раскрытие сущности изобретения

Таким образом, задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и соответствующее электронное устройство для более точного определения температуры металлической полосы.

Для этого предмет настоящего изобретения представляет собой способ определения температуры металлической полосы, причем полоса перемещается внутри охлаждающего устройства установки горячей прокатки, при этом способ реализуется посредством электронного устройства определения и содержит следующее:

- получают показатель температуры участка полосы в текущий момент времени;

- оценивают в текущий момент времени тепловой поток, отводимый от участка полосы внутри охлаждающего устройства, в соответствии с термической моделью,

причем термическая модель сконфигурирована для моделирования:

+ воздушного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством испускаемого воздуха и воздушной конвекции,

+ охлаждения посредством коллектора охладителя, соответствующего охлаждению участка полосы с помощью по меньшей мере одного коллектора охладителя, и

+ охлаждения остаточным охладителем, соответствующего охлаждению участка полосы посредством оставшегося на участке полосы охладителя после того, как участок полосы прошел по меньшей мере под одним коллектором охладителя;

- вычисляют температуру участка полосы в следующий момент времени на основе полученного показателя температуры и оцененного отводимого теплового потока;

причем для охлаждения посредством коллектора охладителя термическая модель также сконфигурирована для моделирования:

+ как принудительного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего по меньшей мере из одного коллектора охладителя, и

+ так и охлаждения параллельным потоком, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего на заданном расстоянии от по меньшей мере одного коллектора охладителя.

Способ в соответствии с изобретением касательно охлаждения посредством коллектора охладителя предоставляет термическую модель, которая сконфигурирована для моделирования как принудительного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего по меньшей мере под одним коллектором охлаждающей жидкости, так и охлаждения параллельным потоком, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охлаждающей жидкости, падающей на заданном расстоянии от по меньшей мере одного коллектора охладителя.

Поэтому, температура металлической полосы, определенная с использованием способа в соответствии с изобретением, является более точной.

Кроме того, способ в соответствии с изобретением является более надежным. Действительно, его реализация на нескольких отдельных цехах показывает, как будет более подробно объяснено в последующем описании, чтоб способ в соответствии с изобретением выполняют в нескольких промышленных конфигурациях, так как в цехах нет типовой производственной линии, и цеха отличаются друг от друга.

В соответствии с другими преимущественными аспектами изобретения способ содержит один или несколько из следующих признаков, рассматриваемых отдельно или в соответствии с любыми технически возможными комбинациями:

- термическая модель для принудительного охлаждения зависит от диаметра воздействия и числа Рейнольдса охлаждающей жидкости;

- оцененный отводимый тепловой поток вследствие принудительного охлаждения удовлетворяет следующему уравнению:

где

• λ_l и соответственно λ_v - значения теплопроводности охладителя в жидком состоянии и соответственно в газообразном состоянии,

• ΔT_sub равно T_sat - T_coolant в градусах Цельсия,

• T_sat - температура насыщения от жидкого состояния до газообразного состояния охладителя, в градусах Цельсия,

• T_coolant - температура охладителя в градусах Цельсия,

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени, в градусах Цельсия,

• D_imp - диаметр воздействия,

• Re - число Рейнольдса охладителя для по меньшей мере одного коллектора охладителя,

• Pr - число Прандтля охладителя, и

• Q_FB - предварительно заданный коэффициент;

- термическая модель для охлаждения параллельным потоком зависит от температуры насыщения охладителя;

- оцененный отводимый тепловой поток вследствие охлаждения параллельным потоком удовлетворяет следующему уравнению:

где

• T_sat - температура насыщения от жидкого состояния до газообразного состояния охладителя, в градусах Цельсия,

• ΔT_sub равно T_sat - T_coolant в градусах Цельсия,

• T_coolant - температура охладителя в градусах Цельсия,

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени (t), в градусах Цельсия, и

• Q_{FB_//1}, Q_{FB_//2}, Q_{FB_//3} - предварительно заданные коэффициенты;

- термическая модель для охлаждения остаточным охладителем зависит от испускаемого потока охлаждающего воздуха, от отводимого теплового потока, оцененного ранее для охлаждения параллельным потоком и от длины, покрываемой участком заготовки в пределах секции охлаждающего устройства с остаточным охладителем;

- оцененный отводимый тепловой поток вследствие охлаждения остаточным охладителем удовлетворяет следующему уравнению:

где

• и соответственно - испускаемый поток охлаждающего воздуха и соответственно конвекционный поток охлаждающего воздуха,

• - отведенный тепловой поток, ранее оцененный для охлаждения параллельным потоком, и

• length - длина, покрываемая участком полосы в пределах секции с остаточным охладителем;

- термическая модель для охлаждения испускаемым воздухом зависит от температуры участка полосы и от постоянной Стефана;

- оцененный отводимый тепловой поток вследствие охлаждения испускаемым воздухом удовлетворяет следующему уравнению:

где

• σ - постоянная Стефана,

• ε - коэффициент излучения участка полосы,

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени, в градусах Цельсия, и

• T_a - температура воздуха, в градусах Цельсия;

- термическая модель для охлаждения воздушной конвекцией зависит от температуры участка полосы и от коэффициента теплообмена;

- оцененный отводимый тепловой поток вследствие охлаждения воздушной конвекцией удовлетворяет следующему уравнению:

где

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени (t), в градусах Цельсия,

• T_a - температура воздуха, в градусах Цельсия, а

• H - коэффициент теплообмена, и удовлетворяет условию:

, если Re_air ≤ 10⁵ или

, если Re_air ≤ 10⁵,

где λ_air - теплопроводность воздуха, Re_air - число Рейнольдса воздуха, Pr_air число Прандтля воздуха, и l - длина участка полосы, охлаждаемого воздухом;

- отведенный тепловой поток оценивают для по меньшей мере одной поверхности из верхней поверхности и нижней поверхности участка полосы,

предпочтительно и для верхней, и для нижней поверхности участка полосы;

- охладитель включает в себя воду; и

- металлическая полоса представляет собой горячекатаную полосовую сталь.

Объектом изобретения также является способ управления охлаждающим устройством установки горячей прокатки, причем способ реализуется электронным устройством управления и содержит следующее:

- определяют температуру металлической полосы, причем полоса перемещается внутри охлаждающего устройства, и

- управляют охлаждающим устройством в соответствии с определенной температурой,

причем определение температуры выполняют способом, заданным выше.

Объектом изобретения также является компьютерная программа, включающая в себя программные команды, которые при выполнении их процессором реализуют описанный выше способ.

Объектом изобретения также является электронное устройство определения для определения температуры металлической полосы, причем полоса перемещается внутри охлаждающего устройства установки горячей прокатки, причем электронное устройство определения содержит:

- модуль получения, выполненный с возможностью получать показатель температуры участка полосы в текущий момент времени;

- модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать в текущий момент времени тепловой поток, отводимый от участка полосы внутри охлаждающего устройства, в соответствии с термической моделью,

причем термическая модель сконфигурирована для моделирования:

+ воздушного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством испускаемого воздуха и воздушной конвекции,

+ охлаждения посредством коллектора охладителя, соответствующего охлаждению участка полосы с помощью по меньшей мере одного коллектора охладителя, и

+ охлаждения остаточным охладителем, соответствующего охлаждению участка полосы посредством оставшегося на участке полосы охладителя после того, как участок полосы прошел под по меньшей мере одним коллектором охладителя;

- вычислительный модуль, выполненный с возможностью вычислять температуру участка полосы в следующий момент времени на основе полученного показателя температуры и оцененного отведенного теплового потока;

причем для охлаждения посредством коллектора охладителя термическая модель также сконфигурирована для моделирования:

+ как принудительного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего под по меньшей мере одним коллектором охладителя, и

+ так и охлаждения параллельным потоком, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего на заданном расстоянии от по меньшей мере одного коллектора охладителя.

Объектом изобретения также является управляющее устройство для управления охлаждающим устройством установки горячей прокатки, причем управляющее устройство содержит устройство определения для определения температуры металлической полосы, причем полоса перемещается внутри охлаждающего устройства, и управляющее устройство для управления охлаждающим устройством на основе температуры, определенной устройством определения, причем устройство определения описано выше.

Объектом изобретения также является установка горячей прокатки для подачи металлической полосы, такой как горячекатаная полосовая сталь, причем установка горячей прокатки содержит охлаждающее устройство для охлаждения металлической полосы и управляющее устройство для управления охлаждающим устройством, причем управляющее устройство определено выше.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятным при прочтении последующего описания, приведенного только в виде примера, и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 приведена схематическая иллюстрация установки горячей прокатки, включающей в себя охлаждающее устройство для охлаждения металлической полосы и управляющее устройство для управления охлаждающим устройством в соответствии с изобретением;

на фиг. 2 приведена схематическая иллюстрация охлаждающего устройства и управляющего устройства, показанных на фиг. 1;

на фиг. 3 приведена схематическая иллюстрация различных режимов охлаждения при охлаждении металлической полосы внутри охлаждающего устройства, показанного на фиг. 2, от текущего положения до следующего положения;

на фиг. 4 приведена блок-схема последовательности действий способа в соответствии с изобретением для определения температуры металлической полосы при перемещении внутри охлаждающего устройства, показанного на фиг. 2; и

на фиг. 5 показаны сравнительные кривые способа в соответствии с изобретением и способа в соответствии с предшествующим уровнем техники в отношении допуска на погрешность температуры намотки полосы в рулон для первого цеха, включающего в себя установку горячей прокатки, показанную на фиг. 1;

на фиг. 6 приведены сравнительные гистограммы способа в соответствии с изобретением и способа в соответствии с предшествующим уровнем техники в отношении несоответствия между предсказанными и измеренными значениями температуры намотки полосы в рулон для первого цеха;

на фиг. 7 и 8 показаны фигуры, аналогичные представленным на фиг. 5 и 6, для второго цеха, включающего в себя установку горячей прокатки, показанную на фиг. 1; и

на фиг. 9 и 10 показаны фигуры, аналогичные представленным на фиг. 5 и 6, для третьего цеха, включающего в себя установку горячей прокатки, показанную на фиг. 1.

Осуществление изобретения

В последующем описании выражение "по существу равен" означает отношение равенства плюс-минус 10%, предпочтительно плюс-минус 5%.

Под "охладителем" в данном документе понимают охлаждающую жидкость. Охладитель, также называемый охлаждающей жидкостью, включает в себя, например, воду, и предпочтительно является водой.

Термин "моделирование" относится к численному моделированию, такому, как прогон моделирующей программы на компьютере.

На фиг. 1 установка горячей прокатки для подачи металлической полосы 1, такой как горячекатаная полосовая сталь, включает в себя печь 2 и прокатный стан 3. Установка горячей прокатки также включает в себя охлаждающее устройство 4 для охлаждения металлической полосы 1 и управляющее устройство 5 для управления охлаждающим устройством.

Металлическая полоса 1 после выгрузки из печи 2 и прокатного стана 3 перемещается в направлении А прохождения. Например, направление А прохождения полосы 1 является по существу горизонтальным.

Затем, полоса 1 проходит через охлаждающее устройство 4, в котором полосу охлаждают от начальной температуры, которая, например, по существу равна температуре в конце прокатки полосы, до конечной температуры, которая, например, равна комнатной температуре, т.е. около 20°C.

Полоса 1 проходит через охлаждающее устройство 4 в направлении А прохождения со скоростью, значение которой предпочтительно содержится в интервале от 1 м/с до 25 м/с.

Полоса 1 представляет собой, например, металлическую пластину, такую как горячекатаная полосовая сталь, имеющую толщину от 1 мм до 30 мм.

Начальная температура, например, больше или равна 600°C, в частности, больше или равна 800°C или даже больше 1000°C.

В охлаждающем устройстве 4, таком как выпускной рольганг, на первую поверхность 6 полосы 1 испускают по меньшей мере одну первую струю охлаждающей жидкости, и на вторую поверхность 7 полосы 1 испускают по меньшей мере одну вторую струю охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, также называемая охладителем, представляет собой, например, воду.

В показанном примере полоса 1 проходит горизонтально, так что первая поверхность 6 полосы 1 представляет собой верхнюю поверхность, направленную вверх во время прохождения полосы 1, а вторая поверхность 7 полосы 1 представляет собой нижнюю поверхность, направленную вниз во время прохождения полосы 1.

Всюду далее выбранные ориентации являются примерными и подразумеваются относительно фигур. В частности, термины "перед" и "после" понимают относительно ориентации, выбранной на фигурах. Эти термины используют относительно перемещаемой полосы 1. Более того, термины "поперечный", "продольный" и "вертикальный" следует понимать относительно направления А прохождения полосы 1, которое представляет собой продольное направление. В частности, термин "продольный" относится к направлению, параллельному направлению А прохождения полосы 1, термин "поперечный" относится к направлению, перпендикулярному направлению А прохождения полосы 1 и лежащему в плоскости, параллельной первой 6 и второй 7 поверхностям полосы 1, а термин "вертикальный" относится к направлению, перпендикулярному направлению А прохождения полосы 1 и перпендикулярному первой 6 и второй 7 поверхностям полосы 1.

Более того, "длиной" будут называть размерность объекта в продольном направлении, "шириной" - размерность объекта в поперечном направлении, и "высотой" - размерность объекта в вертикальном направлении.

Охлаждающее устройство 4, показанное на фиг. 2, содержит по меньшей мере один верхний вентиль 8 и/или по меньшей мере один нижний вентиль 9. Охлаждающее устройство 4 предпочтительно содержит несколько верхних вентилей 8 и/или несколько нижних вентилей 9, предпочтительно несколько верхних вентилей 8 и несколько нижних вентилей 9. В примере на фиг. 2 для упрощения чертежей показано только три верхних вентиля 8 и два нижних вентиля 9.

Охлаждающее устройство 4 содержит несколько роликов 10 для поддержки полосы 1 и для содействия перемещению полосы 1 в направлении А перемещения.

Управляющее устройство 5 содержит электронное устройство 12 определения для определения температуры металлической полосы 1, причем полоса 1, как описано выше, может перемещаться внутри охлаждающего устройства 4, и электронное управляющее устройство 14 для управления охлаждающим устройством 4 в соответствии с температурой, определенной устройством 12 определения.

Управляющее устройство 5 включает в себя процессорный модуль 16, состоящий, например, из памяти 17 и процессора 18, соединенного с памятью 17.

Каждый вентиль 8, 9 выполнен с возможностью открывать и перекрывать поток 10 охладителя в направлении металлической полосы 1. Каждый верхний вентиль 8 расположен над полосой 1. Каждый верхний вентиль 8 также предпочтительно расположен над роликами 10. Посредством верхнего вентиля 8 охладитель падает под вентиль, то есть течет вниз в направлении металлической полосы 1. Каждый нижний вентиль 9 расположен под полосой 1. Каждый нижний вентиль 9 также предпочтительно расположен под роликами 10. Посредством нижнего вентиля 9 охладитель выбрасывают над вентилем 9, то есть вверх в направлении металлической полосы 1. Другими словами, охладитель выпускают по существу перпендикулярно металлической полосе 1 из каждого соответствующего вентиля 8, 9.

Охладитель включает в себя, например, воду. Охладитель предпочтительно является водой.

Каждый вентиль 8, 9 включает в себя один или несколько коллекторов, причем каждый коллектор включает в себя по меньшей мере одну форсунку 20, из которой вытекает охладитель. Каждый вентиль 8, 9 включает в себя предпочтительно несколько форсунок 20, которые, например, расположены в два ряда 22 с обеих сторон от соответствующего вентиля 8, 9. Каждый ряд 22 форсунок 20 также называют коллектором.

В примере на фиг. 2 каждый вентиль 8, 9 включает в себя два ряда 22 из нескольких форсунок 20. Каждый ряд 22 форсунок 20 расположен на соответствующем расстоянии D_{top_i}, D_{bottom_j} от пирометра 24, где i - индекс соответствующего ряда 22 данного верхнего вентиля 8, а j - индекс соответствующего ряда 22 данного нижнего вентиля 9. В примере, в котором охлаждающее устройство 4 содержит, например, девять верхних вентилей 8 и девять нижних вентилей 9, специалисту будет понятно, что индекс i для верхних рядов принимает значение от 1 до 18, и аналогично, индекс j для нижних рядов принимает значение от 1 до 18.

Расстояние D_{top_1} для первого верхнего ряда, например, по существу равно 6 м, а следующие расстояния для следующих верхних рядов получают в соответствии со следующим соотношением:

D_{top_i+1} = D_{top_i} + 0.9 m

Другими словами, в этом примере расстояния D_{top_1}, D_{top_2}, D_{top_3}, D_{top_4}, D_{top_5} и т.д. по существу равны 6 м, 6,9 м, 7,8 м, 8,7 м и соответственно 9,6 м. Кроме того, расстояние ΔD_{top_intra} между двумя рядами 22 данного верхнего вентиля 8 по существу равно 0,9 м, а расстояние ΔD_{top_inter} между двумя рядами 22 двух следующих верхних вентилей 8 по существу равно 0,9 м.

Расстояние D_{bottom_1} для первого нижнего ряда, например, по существу равно 6 м, а расстояние D_{bottom_2} для второго нижнего ряда по существу равно 6,3 м, следующие расстояния для следующих нижних рядов получают в соответствии со следующим соотношением:

D_{top_i+2} = D_{top_i} + 0,9 m

Другими словами, в этом примере расстояния D_{bottom_1}, D_{bottom_2}, D_{bottom_3}, D_{bottom_4}, D_{bottom_5} и т.д. по существу равны 6 м, 6,3 м, 6,9 м, 7,2 м и соответственно 7,8 м. Кроме того, расстояние ΔD_{bottom_intra} между двумя рядами 22 данного нижнего вентиля 9 по существу равно 0,3 м, а расстояние ΔD_{bottom_inter} между двумя рядами 22 двух следующих нижних вентилей 9 по существу равно 0,6 м.

В примере на фиг. 2 каждый верхний вентиль 8 находится на одной и той же высоте H_top относительно металлической полосы 1. Другими словами, для верхних вентилей 8 все форсунки 20 отделены от металлической полосы 1 одним и тем же расстоянием H_top. Высота H_top, например, по существу равна 2 м.

Как вариант, высота H_top меняется от одного верхнего вентиля 8 к другому.

Аналогично, в примере на фиг. 2 каждый нижний вентиль 9 находится на одной и той же высоте H_bottom относительно металлической полосы 1. Другими словами, для нижних вентилей 9 все форсунки 20 отделены от металлической полосы 1 одним и тем же расстоянием H_bottom. Высота H_bottom, например, по существу равна 0,15 м.

Как вариант, высота H_bottom меняется от одного нижнего вентиля 9 к другому.

Для определения температуры полосы 1, полосу 1 разделяют посредством устройства 12 определения на элементарные элементы, каждый элементарный элемент называют участком или также частью.

Устройство 12 определения содержит модуль 26 получения, выполненный с возможностью получения показателя температуры T_k участка полосы 1, также называемого частью полосы, в текущий момент k времени.

Устройство 12 определения содержит модуль 28 оценки, выполненный с возможностью оценивать в текущий момент k времени тепловой поток ϕ(T(k)), отводимый от участка полосы внутри охлаждающего устройства 4, в соответствии с термической моделью.

Устройство 12 определения содержит вычислительный модуль 30, выполненный с возможностью вычислять температуру T_k+1 участка полосы в следующий момент k+1 времени на основе полученного показателя температуры T_k и оцененного отведенного теплового потока ϕ(T(k)).

Другими словами, устройство 12 определения выполнено с возможностью моделировать охлаждение полосы 1, в частности, вычислять изменение температуры полосы 1.

Электронное управляющее устройство 14 выполнено с возможностью управлять охлаждающим устройством 4 в соответствии с температурой, определенной устройством 12 определения. Другими словами, электронное управляющее устройство 14 выполнено с возможностью определять поток для каждого вентиля 8, 9 и соответственно определять, какой вентиль 8, 9 необходимо открыть или перекрыть. Например, электронное управляющее устройство 14 выполнено с возможностью, исходя из заданного шаблона охлаждения, заданного положения пирометра и целевой температуры, определять, какие вентили 8, 9 необходимо открыть или перекрыть, чтобы компенсировать изменение температуры и изменение скорости полосы.

В примере на фиг. 2 управляющее устройство 14, модуль 26 получения, модуль 28 оценки и вычислительный модуль 30, например, реализованы, т.е. исполнены, в виде программного обеспечения, выполняемого процессором 18. Память 17 процессорного модуля 16 приспособлена для хранения управляющего программного обеспечения для управления охлаждающим устройством 4 в соответствии с температурой, определенной устройством 12 определения, получающего программного обеспечения, выполненного с возможностью получать показатель T_k температуры участка полосы в текущий момент k времени, программного обеспечения оценки, выполненного с возможностью оценивать в текущий момент k времени тепловой поток ϕ(T(k)), отводимый от участка полосы внутри охлаждающего устройства 4, в соответствии с термической моделью, и вычислительного программного обеспечения, выполненного с возможностью вычислять температуру T_k+1 участка полосы в следующий момент k+1 времени на основе полученного показателя температуры T_k и оцененного отведенного теплового потока ϕ(T(k)).Процессор 18 процессорного модуля 16 выполнен с возможностью исполнять управляющее программное обеспечение, получающее программное обеспечение, программное обеспечение оценки и вычислительное программное обеспечение.

Как вариант, который не показан, управляющее устройство 14, модуль 26 получения, модуль 28 оценки и вычислительный модуль 30 выполнены в виде программируемого логического компонента, такого как программируемая логическая интегральная схема или ПЛИС, или в виде специализированной интегрированной схемы, такой как специализированная интегральная микросхема или ASIC.

Термическая модель выполнена с возможностью моделирования воздушного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством испускаемого воздуха и воздушной конвекции; охлаждения посредством коллектора охладителя, соответствующего охлаждению участка полосы с помощью по меньшей мере одного коллектора охладителя, т.е. посредством по меньшей мере одного ряда 22 форсунок; и охлаждения остаточным охладителем, соответствующего охлаждению участка полосы посредством оставшегося на участке полосы охладителя после того, как участок полосы прошел под по меньшей мере одним коллектором охладителя.

В соответствии с изобретением, касательно охлаждения посредством коллектора охладителя, термическая модель также сконфигурирована для моделирования как принудительного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего под по меньшей мере одним коллектором охладителя, так и охлаждения параллельным потоком, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего на заданном расстоянии от по меньшей мере одного коллектора охладителя, как показано на фиг. 3.

Принудительное охлаждение, охлаждение параллельным потоком, охлаждение остаточным охладителем и воздушное охлаждение также называют режимами охлаждения.

Модуль 28 оценки выполнен с возможностью оценивать отведенный тепловой поток ϕ(T(k)) участка полосы для по меньшей мере одной поверхности из верхней поверхности 6 и нижней поверхности 7 полосы 1. Модуль 28 оценки предпочтительно выполнен с возможностью оценивать отведенный тепловой поток ϕ(T(k)) и для верхней, и для нижней поверхности 6, 7 полосы 1.

Из-за воздействия гравитации невозможно получить параллельный поток или остаточный охладитель на нижней поверхности полосы 1. Поэтому, специалисту в области техники понятно, что возможными режимами охлаждения для нижней поверхности полосы 1 являются только принудительное охлаждение и воздушное охлаждение.

Соответственно, если модуль 28 оценки выполнен с возможностью оценивать отведенный тепловой поток ϕ(T(k)) только для верхней поверхности 6 полосы 1, то в термической модели учитывают следующие режимы охлаждения: принудительное охлаждение, охлаждение параллельным потоком, охлаждение остаточным охладителем и воздушное охлаждение верхней поверхности 6 полосы 1.

Если модуль 28 оценки выполнен с возможностью оценивать отведенный тепловой поток ϕ(T(k)) только для нижней поверхности 7 полосы 1, то в термической модели учитывают следующие режимы охлаждения: принудительное охлаждение и воздушное охлаждение нижней поверхности 7 полосы 1.

Если модуль 28 оценки предпочтительно выполнен с возможностью оценивать отведенный тепловой поток ϕ(T(k)) и для верхней поверхности 6, и для нижней поверхности 7 полосы 1, то в термической модели, с одной стороны, учитывают следующие режимы охлаждения: принудительное охлаждение, охлаждение параллельным потоком, охлаждение остаточным охладителем и воздушное охлаждение верхней поверхности 6 полосы 1, а с другой стороны, учитывают следующие режимы охлаждения: принудительное охлаждение и воздушное охлаждение нижней поверхности 7 полосы 1.

Вычислительный модуль 30 выполнен с возможностью вычислять температуру T_k+1 участка полосы в следующий момент k+1 времени на основе полученного показателя температуры T_k и отведенного теплового потока φ_k. Для вычисления этой температуры участка полосы вычислительный модуль 30, например, выполнен с возможностью решать тепловое уравнение, такое как следующее тепловое уравнение:

где

• ρ - массовая плотность полосы 1,

• c_p - удельная теплоемкость полосы 1,

• λ - теплопроводность полосы 1,

• q - теплота, выделяемая полосой 1,

• T(x,t) - температура полосы 1 для положения x и времени t, и

• Φ_surf общий отведенный тепловой поток участка полосы для данной поверхности из верхней поверхности 6 и нижней поверхности 7 полосы 1.

На фиг. 3 L_portion - расстояние, проходимое данным участком полосы или частью полосы между двумя последовательными моментами времени, например, моментами времени k, k+1, соответствующими последовательным положениям участка полосы с последовательными индексами N, N+1. Другими словами, расстояние L_portion равно разнице между двумя положениями, соответствующими двум последовательным индексам N, N+1 положения.

Когда данный участок полосы перемещается внутри охлаждающего устройства 4 вдоль направления А перемещения от текущего ряда 22 форсунок 20 до следующего ряда 22 форсунок 20 верхних вентилей, его верхняя поверхность 6 последовательно охлаждают в последовательных вышеупомянутых режимах охлаждения, т.е. посредством принудительного охлаждения в контактной зоне, охлаждение параллельным потоком в зоне параллельного потока, охлаждение остаточным охладителем в зоне остаточного охладителя и воздушное охлаждение в воздушной зоне, как показано на фиг. 3.

Контактная зона центрирована на положении текущего ряда 22 форсунок 20 вдоль направления А перемещения. Длина L_IMP контактной зоны, например, по существу в три раза больше 3 диаметра D_imp воздействия вдоль упомянутого направления А. Диаметр D_imp воздействия - это диаметр потока охладителя при столкновении его с полосой 1 для ее охлаждения, как показано на фиг. 3. Величина диаметра D_imp воздействия, например, лежит в диапазоне от 5 мм до 25 мм.

В направлении А перемещения и для верхней поверхности 6 зона параллельного потока представляет собой зону, находящуюся непосредственно после контактной зоны и примыкающую к ней. Длина зоны параллельного потока обозначена через L_PF. Длина L_PF зоны параллельного потока принимает значение, например, от 0,1 м до 2 м. В направлении А перемещения зона остаточного охладителя представляет собой зону, находящуюся непосредственно после зоны параллельного потока и примыкающую к ней. Длина зоны остаточного охладителя обозначена через L_RC. Длина L_RC зоны остаточного охладителя принимает значение, например, от 0,1 м до 2 м. Наконец, воздушная зона представляет собой зону, находящуюся непосредственно после зоны остаточного охладителя и примыкающую к ней. Воздушная зона проходит до контактной зоны следующего ряда 22 форсунок 20 соответствующего верхнего вентиля 8.

Когда данный участок полосы перемещается внутри охлаждающего устройства 4 вдоль направления А перемещения от текущего ряда 22 форсунок 20 до следующего ряда 22 форсунок 20 верхних вентилей, его нижнюю поверхность 7 последовательно охлаждают в последовательных вышеупомянутых режимах охлаждения, относящихся к нижней поверхности 7, т.е. посредством принудительного охлаждения в контактной зоне и воздушного охлаждения в воздушной зоне.

Контактная зона для нижней поверхности 7 также центрирована на положении текущего ряда 22 форсунок 20 соответствующего нижнего вентиля 9 вдоль направления А перемещения. Длина L_IMP контактной зоны, например, по существу в три раза больше 3 диаметра D_imp воздействия форсунки 20 соответствующего нижнего вентиля 9.

В направлении А перемещения и для нижней поверхности 7 воздушная зона представляет собой зону, находящуюся непосредственно после контактной зоны и примыкающую к ней. Воздушная зона проходит до контактной зоны следующего ряда 22 форсунок 20 соответствующего нижнего вентиля 9.

Касательно принудительного охлаждения, термическая модель предпочтительно зависит от диаметра D_imp воздействия и от числа Рейнольдса Re охладителя.

Принудительное охлаждение соответствует вытеканию охладителя из коллектора или ряда 22 форсунок и падению непосредственно на полосу 1. Для верхней поверхности 6 полосы 1 это соответствует падению охладителя из ряда 22 форсунок или коллектора соответствующего верхнего вентиля 8. Для нижней поверхности 7 полосы 1 это соответствует потоку охладителя над рядом 22 форсунок или коллектором соответствующего нижнего вентиля 9.

Оцененный отводимый тепловой поток вследствие принудительного охлаждения удовлетворяет, например, следующему уравнению:

где

• λ_l и соответственно λ_v - значения теплопроводности охладителя в жидком состоянии и соответственно в газообразном состоянии,

• ΔT_sub равно T_sat - T_coolant в градусах Цельсия,

• T_sat - температура насыщения от жидкого состояния до газообразного состояния охладителя, в градусах Цельсия,

• T_coolant - температура охладителя в градусах Цельсия,

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени t, в градусах Цельсия,

• D_imp - диаметр воздействия,

• Re - число Рейнольдса охладителя для по меньшей мере одного коллектора охладителя,

• Pr - число Прандтля охладителя, и

• Q_FB - предварительно заданный коэффициент.

Теплопроводности λ_l, λ_v, температура T_sat насыщения, диаметр D_imp воздействия, число Re Рейнольдса охладителя, число Pr Прандтля охладителя и предварительно заданный коэффициент Q_FB имеют предварительно заданные значения, получаемые от модуля 28 оценки.

Температуру T_coolant охладителя предпочтительно измеряют с помощью датчика температуры, который не показан. Как вариант, температура T_coolant охладителя представляет собой предварительно заданный параметр, имеющий заданное значение, полученное от модуля 28 оценки.

Специалисту в области техники понятно, что t - это обозначение момента времени, рассматриваемого как непрерывная величина, и что модуль 28 оценки выполнен с возможностью дискретизировать время в виде последовательных моментов k, k+1 времени, чтобы оценивать отведенный тепловой поток ϕ(T(k)).

Касательно параллельного потока, термическая модель охлаждения предпочтительно зависит о температуры насыщения охладителя.

Оцененный отведенный тепловой поток вследствие охлаждения параллельным потоком удовлетворяет, например, следующему уравнению:

где

• T_sat - температура насыщения от жидкого состояния до газообразного состояния охладителя, в градусах Цельсия,

• ΔT_sub равно T_sat - T_coolant в градусах Цельсия,

• T_coolant - температура охладителя в градусах Цельсия,

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени (t), в градусах Цельсия, и

• Q_{FB_//1}, Q_{FB_//2}, Q_{FB_//3} - предварительно заданные коэффициенты.

Температура T_sat насыщения и предварительно заданные коэффициенты Q_{FB_//1}, Q_{FB_//2}, Q_{FB_//3} имеют предварительно заданные значения, полученные от модуля 28 оценки.

Касательно охлаждения остаточным охладителем, термическая модель предпочтительно зависит от испускаемого потока охлаждающего воздуха, от отведенного теплового потока, оцененного ранее для охлаждения параллельным потоком и от длины, покрываемой участком основы в пределах секции охлаждающего устройства с остаточным охладителем.

Оцененный отведенный тепловой поток вследствие охлаждения остаточным охладителем удовлетворяет, например, следующему уравнению:

где

• и соответственно - испускаемый поток охлаждающего воздуха и соответственно конвекционный поток охлаждающего воздуха,

• - отведенный тепловой поток, ранее оцененный для охлаждения параллельным потоком, и

• length - длина, покрываемая участком полосы в пределах секции с остаточным охладителем.

Воздушное охлаждение представляет собой сумму охлаждения испускаемым воздухом и охлаждения воздушной конвекцией.

Касательно охлаждения испускаемым воздухом, термическая модель предпочтительно зависит от температуры участка полосы и от постоянной Стефана.

Оцененный отведенный тепловой поток вследствие охлаждения испускаемым воздухом удовлетворяет, например, следующему уравнению:

где

• σ - постоянная Стефана,

• ε - коэффициент излучения участка полосы,

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени (t), в градусах Цельсия, и

• T_a - температура воздуха, в градусах Цельсия.

Постоянна σ Стефана, коэффициент ε излучения участка полосы и температура T_a воздуха имеют предварительно заданные значения, полученные от модуля 28 оценки.

Касательно охлаждения воздушной конвекцией, термическая модель предпочтительно зависит от температуры участка полосы и коэффициента H теплообмена.

Оцененный отведенный тепловой поток вследствие охлаждения воздушной конвекцией удовлетворяет, например, следующему уравнению:

где

• T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени (t), в градусах Цельсия,

• T_a - температура воздуха, в градусах Цельсия, а

• коэффициент H теплообмена, и удовлетворяет условию:

, если Re_air ≤ 10⁵, или (7)

, если Re_air ≤ 10⁵, или (8)

где λ_air - теплопроводность воздуха, Re_air - число Рейнольдса воздуха, Pr_air число Прандтля воздуха, и l - длина участка полосы, охлаждаемого воздухом.

Теплопроводность λ_air воздуха, число Re_air Рейнольдса воздуха, число Pr_air Прандтля воздуха и температура воздуха T_a имеют предварительно заданные значения, полученные от модуля 28 оценки.

Теперь будет описана работа электронного управляющего устройства 5, в частности устройства 12 определения, со ссылкой на фиг. 4, на которой представлена блок-схема последовательности действий способа в соответствии с изобретением для определения температуры металлической полосы 1, причем полоса 1 перемещается внутри охлаждающего устройства 4 установки горячей прокатки.

Сначала на этапе 100 полосу 1 разделяют на элементарные элементы, называемые участками или частями.

Для данного участка или части температуру и металлургический профиль периодически обновляют путем решения теплового уравнения, как будет более подробно объяснено ниже, до тех пор, пока он не достигнет положения пирометра намотки, который не показан. Способ выполняют до тех пор, пока последний участок полосы 1 не достигнет положения пирометра намотки.

На каждой итерации данный участок смещают на расстояние, равное v x dt, где v - скорость полосы 1 вдоль направления А перемещения, а dt - период выборки, т.е. период времени между двумя последовательными моментами k, k+1 времени. Скорость полосы предпочтительно считают постоянной в течение периода dt выборки.

Тогда, в течение каждой итерации число отдельных положений Δ_pos участка полосы удовлетворяет, например, следующему уравнению:

где v - скорость полосы,

dt - период выборки,

dx - шаг выборки, например, равный 30 см.

На следующем этапе 110 с помощью модуля 26 получения от соответствующего датчика температуры, который не показан, получают показатель температуры T_k участка полосы в текущий момент k времени.

В качестве опционального дополнения, на следующем этапе 120 устройство 12 получения вычисляет развитие фазового превращения и новые термомеханические свойства участка полосы в соответствии с металлургической моделью. На этом этапе металлургическое состояние участка, например, долю преобразованного аустенита, обновляют, исходя из уровня металлургического преобразования, а также обновляют термомеханические свойства полосы, такие как плотность и/или удельная теплоемкость. Металлургическую модель обновляют, чтобы описать распад аустенитной фазы на полигональный феррит, а затем далее на перлит, с учетом химического состава стали, размера зерна аустенита после чистового прокатного стана, а также для пути охлаждения выпускного рольганга. Эта металлургическая модель основана на предположении о локальном равновесии без разделения атомов замещения. Предполагается, что зарождение феррита происходит на краях и гранях аустенитного зерна; движущую силу зарождения и концентрацию углерода на границе раздела аустенит/феррит рассчитывают с учетом концентраций легирующих добавок (Si, Mo, Cr, Ni, Cu, Al). Используют смешанный режим роста зародышей кристаллизации, в котором мгновенную межфазную граничную скорость во время превращения аустенит/феррит вычисляют как результат диффузии в аустените углерода, отбракованного за счет превращения и подвижности атомов железа на границе раздела аустенит/феррит. С увеличением доли феррита концентрация углерода в оставшихся частях аустенита увеличивается, пока не будет достигнута критическая концентрация, при которой начинается перлитное превращение. В металлургической модели начало перлитного превращения описывают с использованием формализма Халтгрена.

На следующем этапе 130 с помощью модуля 28 оценки оценивают тепловой поток ϕ_k, отводимый от участка полосы внутри охлаждающего устройства 4 в текущий момент k времени в соответствии с вышеописанной термической моделью. Оцененный отведенный тепловой поток соответствует периоду времени от текущего момента k времени до следующего момента k+1 времени.

Исходя из положения участка полосы относительно текущего ряда 22 форсунок 20 соответствующего верхнего вентиля 8 и/или относительно текущего ряда 22 форсунок 20 соответствующего нижнего вентиля 9, модуль 28 оценки определяет режим охлаждения, который применяют к верхней поверхности 6 и/или нижней поверхности 7 участка полосы.

Для верхней поверхности 6 участка полосы режим охлаждения определяют из принудительного охлаждения, которое соответствует, например, уравнению (2), охлаждения параллельным потоком, которое соответствует, например, уравнению (3), охлаждения остаточным охладителем, которое соответствует, например, уравнениям (4)-(8), и воздушного охлаждения, которое соответствует, например, уравнениям (5)-(8).

Для нижней поверхности 7 участка полосы режим охлаждения определяют из принудительного охлаждения, которое соответствует, например, уравнению (2), и воздушного охлаждения, которое соответствует, например, уравнениям (5)-(8).

Поэтому, в соответствии с изобретением, касательно охлаждения посредством коллектора охладителя термическая модель сконфигурирована для моделирования как принудительного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего по меньшей мере из одного коллектора 22 охладителя, так и охлаждения параллельным потоком, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего на заданном расстоянии от по меньшей мере одного коллектора 22 охладителя. Заданное расстояние, например, больше или равно L_IMP/2, т.е. половине длины L_IMP контактной зоны, когда контактная зона центрирована на положении текущего ряда 22 форсунок 20 вдоль направления А продвижения.

Затем, вычислительный модуль 30 на следующем этапе 140 вычисляет температуру T_k+1 участка полосы в следующий момент k+1 времени на основе полученного показателя температуры T_k и оцененного отведенного теплового потока ϕ_k. Для вычисления этой температуры участка полосы вычислительный модуль 30 решает тепловое уравнение, такое как уравнение (1).

Наконец, управляющее устройство 14 управляет охлаждающим устройством 4 в соответствии с температурой, определенной устройством 12 определения. В частности, управляющее устройство 14 определяет поток для каждого вентиля 8, 9 и соответственно определяет, какой вентиль 8, 9 необходимо открыть или перекрыть.

Таким образом, способ и устройство 12 определения в соответствии с изобретением в отношении охлаждения посредством коллектора охладителя обеспечивают термическую модель, которая сконфигурирована для моделирования как принудительного охлаждения, так и охлаждения параллельным потоком. Соответственно, температура металлической полосы 1, определенная с использованием способа в соответствии с изобретением, является более точной, чем температура металлической полосы 1, определенная способом предшествующего уровня техники, как будет представлено далее со ссылкой на фиг. 5-10.

На фиг. 5 показаны две сравнительные кривые 200, 210 для первого цеха, включающего в себя установку горячей прокатки, для процента катушек, которые выполнены в пределах определенного допуска на погрешность температуры намотки, причем упомянутый определенный допуск указан на оси абсцисс. Первая кривая 200 показывает результаты, полученные способом в соответствии с изобретением, тогда как вторая кривая 210 показывает результаты, полученные способом в соответствии с предшествующим уровнем техники. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что результаты, полученные с помощью способа в соответствии с изобретением, намного лучше, чем результаты, полученные с помощью способа в соответствии с предшествующим уровнем техники, поскольку для значения определенного допуска, указанного на оси абсцисс, процент выполненных катушек в пределах упомянутого допуска всегда лучше при использовании способа в соответствии с изобретением, чем при использовании способа в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 6 показаны две сравнительные гистограммы 250, 260 для первого цеха, показывающие количество катушек, которые выполнены для соответствующего несоответствия между прогнозируемой и измеренной температурами намотки, причем упомянутое несоответствие указано на оси абсцисс. Первая гистограмма 250 показывает результаты, полученные способом в соответствии с изобретением, тогда как вторая гистограмма 260 показывает результаты, полученные способом в соответствии с предшествующим уровнем техники. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что результаты, полученные с помощью способа в соответствии с изобретением, снова намного лучше, чем результаты, полученные с помощью способа в соответствии с предшествующим уровнем техники, поскольку для низких значений несоответствия, указанных на оси абсцисс, число выполненных катушек всегда больше при использовании способа в соответствии с изобретением, чем при использовании способа в соответствии с предшествующим уровнем техники. И наоборот, для высоких значений несоответствия, которые соответствуют более низкой точности, число выполненных катушек всегда больше при использовании способа соответствии с предшествующим уровнем техники, чем при использовании способа в соответствии с изобретением.

Аналогично фиг. 5, на фиг. 7 показаны две сравнительные кривые 300, 310 для второго цеха, включающего в себя установку горячей прокатки, указывающие процент катушек, которые выполнены в пределах определенного допуска на погрешность температуры намотки. Третья кривая 300 показывает результаты, полученные способом в соответствии с изобретением, тогда как четвертая кривая 310 показывает результаты, полученные способом в соответствии с предшествующим уровнем техники. Для этого второго цеха очевидно, что результаты, полученные с помощью способа в соответствии с изобретением, также намного лучше, чем результаты, полученные с помощью способа в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Как и для фиг. 6, на фиг. 8 показаны две сравнительные гистограммы 350, 360 для второго цеха, которые показывают количество катушек, которые выполнены для соответствующего несоответствия между прогнозируемой и измеренной температурами намотки. Третья гистограмма 350 показывает результаты, полученные способом в соответствии с изобретением, тогда как четвертая гистограмма 360 показывает результаты, полученные способом в соответствии с предшествующим уровнем техники. Опять же, очевидно, что результаты, полученные с помощью способа в соответствии с изобретением, намного лучше, чем результаты, полученные с помощью способа в соответствии с предшествующим уровнем техники, поскольку для низких значений несоответствия число выполненных катушек выше при использовании способа в соответствии с изобретением, чем при использовании способа в соответствии с предшествующим уровнем техники, в то время как для высоких значений несоответствия число выполненных катушек выше при использовании способа в соответствии с предшествующим уровнем техники, чем при использовании способа в соответствии с изобретением.

Наконец, на фиг. 9 аналогично фиг. 5 и 7 показано две сравнительные кривые 400, 410 для третьего цеха, включающего в себя установку горячей прокатки, показывающие процент катушек, которые выполнены в пределах определенного допуска на погрешность температуры намотки. Пятая кривая 400 показывает результаты, полученные способом в соответствии с изобретением, тогда как шестая кривая 410 показывает результаты, полученные способом в соответствии с предшествующим уровнем техники. Опять, для этого третьего цеха результаты, полученные с помощью способа в соответствии с изобретением, лучше, чем результаты, полученные с помощью способа в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 10, как и для фиг. 6, показаны две сравнительные гистограммы 450, 460 для третьего цеха, которые показывают количество катушек, которые выполнены для соответствующего несоответствия между прогнозируемой и измеренной температурами намотки. Пятая гистограмма 450 показывает результаты, полученные способом в соответствии с изобретением, тогда как шестая гистограмма 460 показывает результаты, полученные способом в соответствии с предшествующим уровнем техники. Результаты, полученные с помощью способа в соответствии с изобретением, все еще лучше, чем результаты, полученные с помощью способа в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Таким образом, специалист в данной области заметит, что результаты, полученные способом в соответствии с изобретением одинаковы для разных цехов, как показано посредством похожих кривых 200, 300, 400, а также посредством похожих гистограмм 250, 350, 450, при этом они всегда лучше, чем результаты, полученные способом в соответствии с предшествующим уровнем техники. Незначительные различия между кривыми 200, 300, 400 и/или между гистограммами 250, 350, 450 от одного цеха к другому связаны с различиями между входными данными, в частности с различиями датчиков от одного цеха к другому.

Несмотря на эти различия датчиков, это сходство результатов от одного цеха к другому показывает, что способ в соответствии с изобретением намного менее чувствителен к различиям конфигураций или различиям датчиков, чем способ в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Поэтому, способ в соответствии с изобретением является также более надежным. Действительно, его реализация в нескольких отдельных цехах, как представлено на фиг. 5-10, показывает, что способ в соответствии с изобретением выполняют в нескольких промышленных конфигурациях, так как в цехах нет типовой производственной линии, и цеха отличаются друг от друга.

1. Способ определения температуры металлической полосы, перемещаемой внутри охлаждающего устройства установки горячей прокатки, осуществляемый посредством электронного устройства определения, включающий следующие этапы:

получают показатель температуры участка полосы в текущий момент времени;

оценивают в текущий момент времени тепловой поток, отводимый от участка полосы внутри охлаждающего устройства, в соответствии с термической моделью,

причем термическая модель сконфигурирована для моделирования:

воздушного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством подаваемого воздуха и воздушной конвекции,

охлаждения посредством коллектора охладителя, соответствующего охлаждению участка полосы с помощью по меньшей мере одного коллектора охладителя, и

охлаждения остаточным охладителем, соответствующего охлаждению участка полосы посредством оставшегося на участке полосы охладителя после того, как участок полосы прошел под по меньшей мере одним коллектором охладителя;

вычисляют температуру участка полосы в следующий момент времени на основе полученного показателя температуры и оцененного отведенного теплового потока;

причем для моделирования охлаждения посредством коллектора охладителя используют термическую модель, которая сконфигурирована для моделирования:

принудительного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, подаваемого из по меньшей мере одного коллектора охладителя,

и охлаждения параллельным потоком, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, подаваемого на заданном расстоянии от по меньшей мере одного коллектора охладителя.

2. Способ по п. 1, в котором термическая модель для моделирования принудительного охлаждения зависит от диаметра воздействия потока охладителя при столкновении с полосой и числа Рейнольдса охладителя.

3. Способ по п. 1, в котором термическая модель для моделирования охлаждения параллельным потоком зависит от температуры насыщения охладителя.

4. Способ по п. 1, в котором термическая модель для моделирования охлаждения остаточным охладителем зависит от подаваемого потока охлаждающего воздуха, от извлеченного теплового потока, оцененного ранее для охлаждения параллельным потоком, и от длины, покрываемой участком полосы в пределах секции с остаточным охладителем охлаждающего устройства.

5. Способ по п. 4, в котором оцененный отводимый тепловой поток вследствие охлаждения остаточным охладителем удовлетворяет следующему уравнению:

,

где

и соответственно - подаваемый поток охлаждающего воздуха и соответственно конвекционный поток охлаждающего воздуха,

- извлеченный тепловой поток, ранее оцененный для охлаждения параллельным потоком, и

length - длина, покрываемая участком полосы в пределах секции с остаточным охладителем.

6. Способ по п. 1, в котором термическая модель для моделирования охлаждения подаваемым воздухом зависит от температуры участка полосы и от постоянной Стефана.

7. Способ по п. 6, в котором оцененный отводимый тепловой поток вследствие охлаждения подаваемым воздухом удовлетворяет следующему уравнению:

,

где

σ - постоянная Стефана,

ε - коэффициент излучения участка полосы,

T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени t, в градусах Цельсия, и

T_a - температура воздуха, в градусах Цельсия.

8. Способ по п. 1, в котором термическая модель для моделирования охлаждения воздушной конвекцией зависит от температуры участка полосы и от коэффициента теплообмена.

9. Способ по п. 8, в котором оцененный отводимый тепловой поток вследствие охлаждения воздушной конвекцией удовлетворяет следующему уравнению:

где

T(t) - полученный показатель температуры участка полосы в текущий момент времени t, в градусах Цельсия,

T_a - температура воздуха, в градусах Цельсия, а

H - коэффициент теплообмена и удовлетворяет условию:

, если Re_air ≤ 10⁵ или

, если Re_air ≤ 10⁵,

где λ_air - теплопроводность воздуха, Re_air - число Рейнольдса воздуха, Pr_air - число Прандтля воздуха, и l - длина участка полосы, охлаждаемого воздухом.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором отведенный тепловой поток оценивают для по меньшей мере одной поверхности из верхней поверхности и нижней поверхности участка полосы.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором охладитель включает воду.

12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором металлическая полоса представляет собой горячекатаную стальную полосу.

13. Способ управления охлаждающим устройством установки горячей прокатки, причем способ реализуется электронным устройством управления и содержит следующие этапы:

определяют температуру металлической полосы, причем полоса перемещается внутри охлаждающего устройства, и

управляют охлаждающим устройством в соответствии с указанной определенной температурой,

причем определение температуры выполняют с использованием способа по любому из пп. 1-12.

14. Электронное устройство определения для определения температуры металлической полосы, перемещаемой внутри охлаждающего устройства установки горячей прокатки, содержащее:

модуль получения, выполненный с возможностью получения показателя температуры участка полосы в текущий момент времени;

модуль оценки, выполненный с возможностью оценки в текущий момент времени теплового потока, получаемого от участка полосы внутри охлаждающего устройства, в соответствии с термической моделью,

причем термическая модель сконфигурирована для моделирования:

воздушного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством подаваемого воздуха и воздушной конвекции,

охлаждения посредством коллектора охладителя, соответствующего охлаждению участка полосы с помощью по меньшей мере одного коллектора охладителя, и

охлаждения остаточным охладителем, соответствующего охлаждению участка полосы посредством оставшегося на участке полосы охладителя после того, как участок полосы прошел под по меньшей мере одним коллектором охладителя;

вычислительный модуль, выполненный с возможностью вычисления температуры участка полосы в следующий момент времени на основе полученного показателя температуры и оцененного отведенного теплового потока;

причем для моделирования охлаждения посредством коллектора охладителя термическая модель сконфигурирована для моделирования:

принудительного охлаждения, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего под по меньшей мере одним коллектором охладителя, и

охлаждения параллельным потоком, соответствующего охлаждению участка полосы посредством охладителя, падающего на заданном расстоянии от по меньшей мере одного коллектора охладителя.

15. Управляющее устройство для управления охлаждающим устройством установки горячей прокатки, причем управляющее устройство содержит:

электронное устройство определения для определения температуры металлической полосы, перемещаемой внутри охлаждающего устройства, выполненное по п. 14, и

электронное управляющее устройство для управления охлаждающим устройством в соответствии с температурой, определенной устройством определения, посредством процессора, выполненного с возможностью исполнения компьютерной программы, характеризуемой наличием программных команд для реализации способа по п. 13.

16. Установка горячей прокатки для подачи металлической полосы, содержащая: охлаждающее устройство для охлаждения металлической полосы и управляющее устройство для управления охлаждающим устройством, выполненное по п. 15.