用于轧机的冷却系统的制作方法

本发明涉及一种用于轧机的冷却系统，轧机包括热轧机和冷轧机。

背景技术：

1、材料卷材或板材的生产通常涉及使用单机架或多机架轧机。最终轧制产品(即，卷材或板材)常常需要被传递到冷却区段，以将产品温度降低到所需的目标温度。这通常通过应用水来完成。产品温度降低的速度和精确度将影响产品的最终机械性能，即屈服强度、抗拉强度和伸长率。

2、由于材料的长度所致，产品可同时存在于轧机和冷却区段中。如果产品将被卷取，则还存在如下可能性：材料在存在于轧机和/或冷却区段中的同时也存在于卷取机中。材料行进通过冷却区段的速度由轧机或卷取机来确定。在冷却操作期间，冷却区段要使用的所计算的水流将取决于轧机和卷取机的操作速度。例如，较大的速度通常需要较大的水流，且反之亦然。操作速度是预定义的，并且被称为设定点速度。这是在材料穿过冷却区段之前供应或设定的，以便计算所需的水的流动(被称为流动参考)。

3、在实践中，由于几种原因，所以产品的实际速度可偏离设定点速度。这些原因中的一些原因如下：

4、a)产品可仅以偏离初始设定点速度的固定速度存在于轧机中。

5、b)产品可以以偏离初始设定点速度的固定速度存在于轧机和卷取机两者中。

6、c)当产品离开轧机并且仅在卷取机中时，轧机和卷取机之间张力的损失将导致突然的速度变化。

7、d)产品长度可使得它既不在轧机中也不在卷取机中，且因此产品速度于是取决于辊道的速度。

8、e)如果需要将产品划分成较小的区段(例如，使用切头飞剪(fcs))，则产品可再次被划分，从而产生速度偏差，因为轧机、产品和卷取机之间丧失了张力。

9、自速度设定点的任何偏差都将在冷却之后产生温度误差，最终导致产品超出温度公差且因此跨越长度具有变化的机械性能。特别地，如果速度高于原始速度设定点，则由于与冷却水的接触时间减少，所以产品将更热。相反地，如果速度慢于原始速度设定点，则由于与冷却水的接触时间增加，所以产品将更冷。

10、将期望提供一种冷却轧制产品的方法，其中，由操作速度的变化引起的温度变化的影响得以减小。

技术实现思路

1、根据第一方面，提供了一种使用冷却流体来冷却轧机的冷却系统中的材料的方法，该方法包括以下步骤：由运输机构将一段材料输送到轧机的冷却系统中；由传感器测量所述一段材料的速度；由控制系统将测得的速度与设定点速度进行比较，其中，该设定点速度具有冷却流体的对应的第一流速；由控制系统基于该比较来计算冷却流体的第二流速，其中，该第二流速与第一流速不同；以及以第二流速向冷却系统中的材料施加冷却流体。

2、设定点速度可以是材料被编程为在不存在可能干扰该设定速度的任何因素的情况下行进通过冷却系统的速度。在这种情况下，冷却系统可将第一流速的冷却流体施加到材料。

3、比较的结果可以是速度差异，该速度差异能够被认为是速度的变化。基于比较所计算的第二流速可被认为是将速度差异考虑在内的对第一流速所做的调整。因此，控制系统可被认为将第一流速调整到第二流速。

4、因此，冷却方法计算设定点速度(该设定点速度是轧机的已编程的操作速度)和材料移动通过轧机的实际速度之间的材料的速度差异。由于材料没有得到适当冷却所致，这种速度差异导致冷却后与设定点温度存在温度差异。例如，如果测得的速度高于设定点速度，则由于与冷却系统的接触时间减少，所以材料将更热。替代地，如果测得的速度低于设定点速度，则由于与冷却系统的接触时间增加，所以材料将更冷。通过考虑到速度差异，能够适当地调整由冷却系统施加的冷却液体的量，使得材料与冷却系统的接触时间对于材料行进以便将材料冷却到所期望的温度的速度来说是足够的。

5、优选地，第二流速与第一流速不同。在一些情况下，第二流速可大于第一流速。在其他情况下，第二流速可小于第一流速。因此，第一流速能够进行调整，使得冷却系统取决于测得的速度是大于还是小于已编程的操作速度来施加更多或更少的冷却液体。

6、第二流速可包括调整值。该调整值可以是测得的速度和设定点速度之间的比较的结果。在一些情况下，计算第二流速包括将调整值加到第一流速以给出第二流速。优选地，调整值可以是使在一段材料已离开冷却系统之后所述一段材料的最终温度和设定点温度之间的差异最小化的值。

7、该方法可进一步包括：由第一温度传感器在所述一段材料已进入冷却系统之前测量所述一段材料的初始温度；将测得的温度与设定点温度进行比较；由控制系统基于该比较来计算第三流速；以及将第三流速与第二流速组合。

8、测得的温度和设定点温度之间的比较的结果可以是第一温度差异。基于比较所计算的第三流速可被认为是将温度差异考虑在内的流速调整。将第三流速与第二流速组合可给出所得的流速。

9、设定点温度可以是冷却后材料的目标最终温度。因此，控制系统可计算为了使材料从其初始温度冷却以达到设定点温度而需要施加多少冷却液体。基于该计算，控制系统可计算新流速，该新流速对应于为了达到目标冷却水平而需要调整冷却液体的流速的量。因此，取决于测得的初始温度和设定点温度之间的差异，冷却系统根据新流速来施加更多或更少的冷却液体。

10、优选地，在根据第二流速将冷却流体施加到材料之前实施以上方法步骤。这允许在冷却系统将冷却液体施加到材料之前将基于速度差异的流速和基于温度差异的流速两者考虑在内。

11、计算第一流速可包括：由控制系统接收与材料相关的一组初始条件；由控制系统并使用该一组初始条件对材料的冷却过程进行建模；由控制系统基于已建模的冷却过程来计算第一流速。

12、材料的初始状态可影响材料冷却的速率，且因此可影响需要由冷却系统施加到材料的液体的量。材料的初始状态可由一组初始条件来定义。初始条件可包括但不限于材料的化学成分和材料的物理尺寸。建模可由计算机程序模型实施，该计算机程序模型被构造成在作为控制系统的一部分的计算装置上运行。该模型可使用初始条件作为模型的输入，以便对具有特定初始状态的特定材料的冷却过程进行建模。这可被用来计算需要施加到材料以便将材料冷却到设定点温度的冷却液体的流速。因此，冷却方法能够被定制和调适成适合于具有大范围的初始状态的各种各样的材料。

13、优选地，该一组初始条件包括设定点温度。设定点温度可被视为模型的输入。这可有助于建模过程更准确地计算需要将多少液体施加到材料以便达到目标温度，且因此计算合适的流速。

14、优选地，第一流速与第二流速组合。这允许冷却方法在冷却系统将冷却液体施加到材料时将速度差异、温度差异和材料的初始状态考虑在内。将流速组合(例如但不限于，将第一流速和第二流速组合)可包括将第一流速和第二流速加在一起。

15、建模可进一步包括：由第二温度传感器在所述一段材料已离开冷却系统之后测量所述一段材料的最终温度；由控制系统将测得的最终温度与所预测的最终温度进行比较；由控制系统计算测得的最终温度和所预测的最终温度之间的差异，其中所预测的最终温度是通过建模过程所预测的最终温度。该方法可进一步包括：由控制系统使用该一组初始条件和该差异来对材料的强化冷却过程进行建模；由控制系统基于已建模的强化冷却过程来计算第四流动调整量；将第四流速与第二流速组合。

16、在材料已离开冷却系统之后测量温度指示材料是否已被冷却系统适当地冷却，使得已基本上达到设定点温度。测得的温度和所预测的最终温度之间的比较的结果可以是第二温度差异。如果第二温度差异指示最终测得的温度与设定点温度相差超过可接受的公差水平，则能够调整施加到材料的冷却液体的量。

17、在这种情况下，第二温度差异可以是模型的附加输入。建模过程能够被视为将冷却系统在先前一段材料上的表现考虑在内并将该信息用作后续建模过程的输入。也就是说，模型被告知由冷却系统提供的实际冷却水平，并且该信息被用来更准确地对材料的冷却过程进行建模。特别地，建模过程能够基于施加到先前一段材料的冷却量来计算需要由冷却系统施加到后续一段材料的冷却液体的更准确的流速。因此，建模过程可更准确地计算需要将多少液体施加到材料以便将材料冷却至设定点温度。因此，能够更新冷却方法以将冷却系统的实时表现考虑在内。

18、优选地，第四流速与第三流速组合。更优选地，第四流速与第三流速和第二流速组合。这允许冷却方法在冷却系统将冷却液体施加到材料时将速度差异、初始温度差异和材料的初始状态考虑在内。

19、在一些示例中，由传感器测量所述一段材料的速度包括测量所述一段材料在冷却系统内的速度。在其他示例中，由传感器测量所述一段材料的速度包括测量所述一段材料在冷却系统前面和/或后面的速度。通常，由于材料的速度沿着冷却区段的任何点(包括冷却之前、期间和之后)都将相同，因此能够在任何合适的第一位置处测量速度，因为这也将对应于在另一个合适的位置(例如，第二位置和/或后续位置)处的材料速度。

20、第二流速可包括多个流动参考。冷却系统可包括多个喷射集管。以第二流速施加冷却液体的步骤可包括：由所述多个喷射集管中的每一个根据所述喷射集管的对应的流动参考向材料施加冷却液体。

21、因此，每个喷射集管可与不同的流动参考相关联，且因此每个喷射集管可被构造成将不同量的冷却液体施加到材料。这可允许冷却系统通过控制沿着材料的长度施加到材料的液体的量来微调对材料的冷却。

22、根据另一个方面，可提供一种被构造成冷却轧机中的材料的系统，该系统包括：运输机构，其被构造成将一段材料输送到轧机的冷却设备中；传感器，其被构造成测量所述一段材料的速度；控制系统，其被构造成：将测得的速度与设定点速度进行比较，其中，该设定点速度具有冷却流体的对应的第一流速；基于该比较来计算冷却流体的第二流速，其中，该第二流速与第一流速不同；以及以第二流速向冷却系统中的材料施加冷却流体。

23、优选地，设备包括第一温度传感器，该第一温度传感器被构造成在一段材料已被馈送入冷却系统中之前测量所述一段材料的初始温度。控制系统可进一步被构造成：将初始温度与设定点温度进行比较；基于比较来计算第三流速；以及将第三流速与第二流速组合。

24、在一些示例中，控制系统进一步被构造成：接收与材料相关的一组初始条件；使用该一组初始条件对材料的冷却过程进行建模；以及基于已建模的冷却过程来计算第一流速。

25、设备可进一步包括第二温度传感器，该第二温度传感器被构造成在一段材料已离开冷却系统之后测量所述一段材料的最终温度。控制系统可进一步被构造成：将最终温度与所预测的最终温度进行比较；计算测得的最终温度和所预测的最终温度之间的差异；使用该一组初始条件和该差异对材料的强化冷却过程进行建模；基于已建模的强化冷却过程来计算第四流速；以及将第四流速与第二流速组合。

26、在一些示例中，传感器可位于冷却系统内。

27、优选地，冷却系统包括多个喷射集管。每个喷射集管可被构造成将一定流速的冷却液体施加到所述一段材料。每个流集管可被构造成以第二流速将液体的流动施加到所述一段材料。