CN102482726B - 轧机的感应炉的控制和／或调节方法，轧机的控制和／或调节装置和用于轧制轧件的轧机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轧制轧件(G)的轧机(20)、轧机(20)的控制和/或调节装置(9)和一种对用于轧机(20)的、尤其是联合铸轧设备的感应炉(1)进行控制和/或调节的方法，其中轧件(G)穿过感应炉(1)，其中，所述感应炉(1)包括多个用于给轧件(G)加热的感应线圈(2)，并且在轧件(G)进入感应炉(1)之前确定轧件(G)的区段(X)的状态。对于所述轧件区段(X)，借助描述所述轧件区段(X)的能量特性或能量输入特性的模型(5)计算未来的、存在于至少一个第二参考点(R，R1，R2，R3，Ri，RN)的、描述所述轧件区段(X)的能量状态或能量输入的实际参量，其中对于所述至少一个第二参考点(R，R1，R2，R3，Ri，RN)确定期望的从属的理论参量，其中借助所述未来的实际参量与理论参量之间的偏差对所述多个感应线圈(2)进行控制和/或调节，尤其是在第二参考点(R，R1，R2，R3，Ri，RN)使事实上的实际参量接近理论参量，从而可以提高经感应炉加热后出现的轧件的状态参量的精确度。

Description

轧机的感应炉的控制和/或调节方法,轧机的控制和/或调节装置和用于轧制轧件的轧机

本发明涉及一种对轧机的、尤其是联合铸轧设备的感应炉进行控制和／或调节的方法，其中轧件穿过感应炉，其中，所述感应炉包括多个用于给轧件加热的感应线圈，并且在第一参考点，尤其是在轧件进入感应炉之前确定至少一个轧件区段的状态。此外，本发明还涉及轧机的控制和／或调节装置以及用于轧制轧件的轧机，尤其是联合铸轧设备。

在轧机中生产轧件时，为了实现所要求的轧制成品的期望的规格，必要时要求，在轧机内在确定的温度下处理轧件，尤其是热轧件。因为轧件的机械特性，尤其是轧件的组织结构与轧件的温度有关。温度也对必需的加工参数的设置有重大的影响，例如，实现轧件的期望的厚度减薄量所需要的轧制力。

由于轧件在轧机内处理过程中出现的轧件温度损失，必要的是，为了能够制造出期望的轧制产品，热轧件必须经过中间加热工序。造成这种温度损失的原因是，例如，热轧件的热辐射或热轧件与轧机中比较凉的零部件接触，例如，轧辊或运输辊。

加热轧件的一种高效的方法是使用感应炉。例如，可以在所谓的中间加热工序使用感应炉来加热轧件，也就是，沿质量流方向在加热工序之前已经处理轧件或在加热工序之后继续处理。

在感应炉中，借助感应炉所包含的感应线圈在轧件内通过感应产生涡电流。这种感应涡电流导致对轧件的加热。

在现有技术中为人所熟悉的借助感应炉对热轧件进行中间加热的方法来自日本的公开文献ＪＰ ２００５ ０８９ ７８５ Ａ。这里介绍的是一种高效制造高强度钢的方法，包含感应加热工序。在这里是由感应线圈对热轧件进行加热，并且通过一种启发式方法，即，通过估计轧件表面和轧件中心的温度对感应线圈功率的进行控制。借助一种迭代法尝试，逐渐接近温度的目标值。但是，在这种方法中可能会出现期望的理论温度与事实上的实际温度之间的偏差过高。这会导致，一方面加热过程伴有相对较高的过程不可靠性和另一方面会由此在后面的热轧件处理工序中出现不利的因素。

本发明的任务是，提供一种方法和装置，通过所述装置可以提高感应炉的作用方式的准确度从而获得期望的结果。

在同类的方法中该任务的解决方式是，对于轧件区段，尤其是依据轧件区段的已经确定的状态，借助尤其是在地点和时间上描述所述轧件区段的能量特性或能量输入特性的模型计算未来的、存在于至少一个第二参考点的、描述所述轧件区段的能量状态或能量输入的实际参量，其中对于所述至少一个第二参考点使用、尤其是确定期望的从属的理论参量，其中借助所述未来的实际参量与理论参量之间的偏差对所述多个感应线圈进行控制和／或调节，尤其是在第二参考点使事实上的实际参量接近理论参量。因此，首先在第一参考点确定轧件区段的状态，尤其是能够典型地说明状态的状态参量，例如，温度。优选用完整的一组状态参量描述已经确定的状态。但是，这不是强制性的。通常根据该已知的轧件的状态间接或直接地进行下一步的计算。这样的参考点被视作第一参考点，即当在该参考点确定轧件区段的事实上存在的状态或事实上存在的、即当前的实际状态参量。该第一参考点可以沿质量流方向位于感应炉的前面。但是，该参考点也可以位于感应炉内部。因此，对于预测轧件区段的未来的实际参量，通常以第一参考点为原点。利用沿质量流方向位于第一参考点后面的参考点作为第二参考点。尤其是该第二参考点可以沿质量流方向位于感应炉的后面。也可以备选地选择在感应炉内部使用第二参考点，尤其是多个或大量的第二参考点。通过在感应炉内部给定多个、尤其是大量的第二参考点也可以实现描述所述轧件区段的能量状态或能量输入的参量的期望的变化过程。根据给定的第二参考点的数量和这些第二参考点所处或规定的位置，可以实现相应参量的变化过程控制或变化过程控制调节，或控制或调节到参量的确定的状态，尤其是对于沿质量流方向位于最后感应线圈后面的第二参考点之一。同时类似地适用于控制和／或调节能量输入。

可以通过使用表格或固定的预值实现理论参量。但是有利的是，理论参量必要时依据期望的轧件产品动态地确定。

对于每个轧件区段Ｘ，尤其是顺序的轧件区段可以使用单独的理论参量或单独的理论参量变化过程。

也可以备选地如下表述变化过程调节：一种对轧机的、尤其是联合铸轧设备的感应炉进行控制和／或调节的方法，其中轧件穿过感应炉，其中所述感应炉包括多个用于给轧件加热的感应线圈，其中在轧件进入感应炉之前确定轧件区段的状态，其中对于所述轧件区段，借助描述参量的模型，为感应炉的这个区域计算描述轧件的能量状态的或描述轧件的能量输入的参量的未来的实际变化过程，其中对于该轧件区段，计算该参量的期望的所属的理论变化过程，其中借助所述未来的实际变化过程与理论变化过程之间的偏差对所述多个感应线圈进行控制和／或调节，尤其是通过使事实上的实际变化过程接近理论变化过程。

优选，为时间范围确定未来的实际参量，而该时间范围应至少相当于所述至少一个轧件区段从第一参考点开始穿过感应炉所需的时间。尤其有利的是，在对特定的至少一个轧件区段进行确定的时间点，该至少一个轧件区段沿质量流方向还没有抵达感应炉的第一感应线圈。借此实现对该至少一个轧件区段最大可能地进行影响作用。

在按照本发明的方法的优选的实施方式中使用模型预测的调节器来实施本发明的方法。借此可以持续地预测整个感应加热过程并例如通过对该至少一个轧件区段的感应加热过程时间确定相应的实际参量。然后，借助待优化的目标函数和考虑到辅助条件，可以持久地确定用于执行机构（在这里是感应线圈）的控制信号在地点和时间上的变化过程，并从已经确定的最优的在时间和地点上的控制信号变化过程，始终在期望的时间点提取数值并用于感应线圈。

在按照本发明的方法的特别优选的实施方式中，为多个轧件区段共同计算实际参量，其中所述共同计算的轧件区段在过程技术上相互耦连，并且在计算时考虑到该过程技术的耦连。这种耦连是通过例如感应线圈在其运行过程中的加热造成的。通过加热，例如要求，从达到感应线圈的确定的极限温度起应抑制能量输入，以便能够保持感应线圈的运行。但是这会导致，不能再按照所要求使轧件区段加热到理论值。就是说，对于在第一轧件区段之后需被加热的第二段轧件的可能的能量输入，必须考虑到通过感应线圈的运行对第一轧件区段进行的加热。因此，考虑到轧件区段间所存在的间接的和直接的相互作用，需要对所述多个、尤其是大量的轧件区段共同实施所述方法。在轧件中轧件区段间的热传导也同样有助于耦连。

同样有利的是，通过在必要时在把惩罚项和／或辅助条件一起考虑的情况下尤其使所述偏差最小化的优化计算的辅助进行控制和／或调节。这是通过已知的最优方法实施按照本发明的方法的一条特别简单的途径。尤其是在这里可以使用，例如，序列二次规划法（ＳＱＰ方法）。使用优化计算是有利的，因为技术上容易操作。尤其是计算费用低，和因此能够在线进行控制／调节。除此之外可以考虑使用任何对于专业人士而言值得考虑的边界条件。这些边界条件可以是，例如，设备参数，设备的运行参数或与期望的轧制产品间接或直接相关的参量。

在按照本发明的方法的优选的实施方式中，描述轧件的能量状态的参量是温度或焓。尤其是可以从能量状态推导出所述参量，例如，在轧件表面的温度或在轧件区段／轧件横截面的平均焓值，其在此同样可以执行测量。由于可以直接测量温度，因此有利地使用温度。相反，使用焓的优势在于，焓在描述轧件的能量状态时与轧件的相比例无关。温度参量的使用既包括局部的温度状态也包括温度变化过程，焓的参量既包括局部的焓状态也包括焓的变化过程。温度和焓参量对轧机轧制的轧件产品产生根本性的影响。

在按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，对于借助实际焓变化过程与理论焓变化过程之间的偏差进行的控制和／或调节，考虑到在第二参考点，尤其是在感应炉的出口，需要遵守的轧件区段的温度，尤其是作为在优化计算范围内的辅助条件。借助实际焓变化过程与理论焓变化过程之间的偏差的控制和／或调节优选通过解决优化问题进行，其中在确定的第二参考点遵守温度辅助条件。通过这样一种处理方式可以，尤其是在感应炉的出口同时实现期望的焓变化过程连同轧件的优选的温度状态。

在按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，对于借助实际能量输入与理论能量输入之间的偏差进行的控制和／或调节，考虑到在第二参考点，尤其是在感应炉的出口，轧件区段的需要遵守的、描述轧件的能量状态的参量，尤其是作为在优化计算范围内的辅助条件。尤其是这种实施方式允许使成品的特性优先于在穿过感应炉期间轧件的特性。在这里也优选进行最优计算。在按照本发明的方法的实施方式中，为了接近轧件的能量状态，考虑到给定的或需要遵守的、尤其是尽可能少的能量输入作为辅助条件。通过感应炉的这种运行方式也可以在高品质设置的轧件状态的状况下同时实现高能效。尤其是可以使用感应炉的能耗，例如，以有效功率的形式，作为能量输入。

在按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，在需要解决的优化任务中考虑到感应炉的能耗。这种处理方式允许，例如，通过最小的能量消耗来运行感应炉并且尽管如此还保证，感应炉加热后，轧件达到期望的状态，尤其是轧件的最终状态，尤其是期望的温度或期望的焓。借此，一方面可以使感应炉的运行费用达到最低，另一方面仍然能够提供高品质的产品。

在按照本发明的方法的特别优选的实施方式中，为了进行控制和／或调节考虑到下述至少其中一个辅助条件：

■ 为进行控制和／或调节可设置的功率输入和／或为进行控制和／或调节可允许设定的感应频率小于给定的最大功率输入或给定的最大感应频率，

■ 为进行控制和／或调节通过感应线圈引入轧件的能量不允许造成轧件的温度，尤其是在轧件的表面，高于最大的轧件温度，尤其是高于轧件的熔化温度，

■ 为进行控制和／或调节所使用的感应炉不会造成在轧件中引入负面的能量输入。

通过这种辅助条件一方面考虑到由设备造成的极限，尤其是感应线圈的技术极限。另一方面也考虑到工艺极限，如果超过这些极限可能会导致生产的是不能继续使用的轧件。因此，通过这种辅助条件一方面可以保护设备，另一方面保证无误地对轧件进行加热，而不会对轧件或后面的其中一道工序产生负面的影响。

在按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，在感应炉的前面轧件的状态通过测量和／或通过从另一个确定轧件状态的模型接收状态来确定。这样的另一种模型可以是，例如，配置给工序的模型，而该工序沿质量流方向位于感应炉前面。例如，这可以是粗轧机的模型。如果轧机的自动化程度较低，例如，老式轧机，则可借助轧件的测量值，尤其是温度测量值初始化感应炉模型。如果是高度自动化的轧机，作为替换或补充可以采用由另一模型，例如，在粗轧机内跟踪轧件的状态的模型，确认的轧件状态。使用这种通过另一模型确定的轧件的状态作为感应炉模型的初始状态之前，必要时可借助所检测的轧件的测量值在感应炉前面对其进行修正。采用算出的和必要时通过测量被修正的轧件状态所带来的优势是，这种借助模型计算的状态，尤其是温度状态和组织结构状态通常比逐点测量轧件的温度要准确。通过把另一模型的状态传输给负责感应炉的模型，可以通过简单的方式实现高精确度地控制和／或调节感应炉。

在按照本发明的方法的优选的实施方式中，模型考虑到从轧件输出的能量和输入轧件的能量。这些项对于接近实际地地描绘轧件状态，尤其是在感应加热过程中，具有重要的意义。例如，能量输出是通过轧件的热辐射或轧件与辊道的辊子接触造成。能量输入主要是通过由感应线圈引入轧件的能量造成。

在按照本发明的方法的特别优选的实施方式中，模型描述通过感应线圈产生的取决于深度的能量输入对轧件的影响。借此实现特别高的精确度。尤其是借此可以把轧件的远离表面的区域调整到期望的状态，同时轧件表面的临界温度不会被超过。因为，借助磁性交变场把能量输入到轧件里面在很大程度上与交变场的电流透入到轧件内的深度有关。透入深度又在很大程度上取决于辐射到轧件上的磁性交变场的频率。由于这个理由特别有利的是，模型考虑到取决于深度的对轧件的能量输入。

在按照本发明的方法的另一特别优选的实施方式中，模型构造成考虑到在轧件加热期间出现的相变。借此可以实现算出的轧件状态的精确度特别高，因为对通过相变向轧件输送的或抽取的能量也被考虑到。这对轧件的温度有重大的影响。因此，在很大程度上有利的是，使用这样一种能考虑到相变的模型。基本上专业人士已知相变模型，例如从ＤＥ １０２ ５１ ７１６ Ｂ３。

在按照本发明的方法的另一特别优选的实施方式中，单个地控制和／或调节多个感应线圈。借此可实现感应炉的控制或调节具有高的可变性和特别好的结果，尤其是对各轧件区段单独而言。

在按照本发明的方法的另一特别优选的实施方式中，未来的实际参量是在轧件的宽度方向的实际温度变化过程，理论参量是理论温度变化过程，其中所述多个感应线圈中的一部分感应线圈的这样布置和这样调节，使在宽度方向的事实上的实际温度分布接近在宽度方向的理论温度分布。在这种情况下将被使用的模型这样构造，即该模型能够计算在轧件的宽度方向的温度变化过程。作为可在轧件的纵向执行的对上述参量的设置的替换或补充，可设置在宽度方向的温度分布。通过合适的模型设置在宽度方向的加热，尤其可以考虑到所谓的边缘降，在这种情况下指的是在带材棱边的不受欢迎的温度降。尤其是可以抑制这种边缘降。优选，尝试在带材宽度方向，尤其是在感应炉出口设定均匀的温度。

还特别有利的是，把用于测量状态参量的装置沿质量流方向连接在感应炉的后面，其中借助测量的状态参量使模型相匹配，即实现借助模型确定的状态在测量点接近测得的轧件状态。

所述任务同时还通过轧机的、尤其是联合铸轧设备的控制和／或调节装置来解决，所述装置具有机器可读取的程序代码，程序代码包括控制指令，在执行控制指令时，使控制和／或调节装置执行按照权利要求１～１６中任一项所述的方法。

除此之外，所述任务还通过一种用于轧制轧件的轧机，尤其是联合铸轧设备来解决，其中，所述轧机具有包括多个感应线圈的感应炉用于给穿过感应炉的轧件加热，具有按照权利要求１７所述的控制和／或调节装置，其中，所述多个感应线圈与控制和／或调节装置作用连接。

本法明的其它优势产生于实施例，下面会借助附图对其进行详尽说明。唯一的附图示意示出的是感应炉１作为示意示出的轧机２０的部件。

感应炉１包括大量的感应线圈２，通过这些感应线圈可以给穿过感应炉１的轧件Ｇ加热。感应线圈２可由控制和／或调节装置９单个地调节。

控制和／或调节装置９可借助机器可读取的程序代码１０进行编程，程序代码是通过例如存储介质１１传输到控制和／或调节装置９，并且存储器编程地保存在控制和／或调节装置９中。机器可读取的程序代码１０构造成能够使控制和／或调节装置9执行按照本发明的方法的实施方式。

示出的附图还包括示意示出的轧机２０的沿质量流方向Ｔ安置在感应炉1前面的另一机组２１，例如，粗轧机或辊式铸造机。此外，附图还显示沿质量流方向Ｔ安置在感应炉后面的机组２２，例如，单机架式或多机架式精轧机。

这里所示的示例是安置在感应炉前面或后面的机组２１或２２。例如，带有参考符号２１的单元也可以代表多个机组，例如，铸造机和及其后面的高减薄磨机。带有参考符号２２的单元同样也可以代表多个机组，例如，除氧化皮设备以及随后的精轧机、冷却段和卷取机。

为了轧制高品质的轧制成品，要求在特定参考点，在本申请中被称为第二参考点，尽可能准确地调节轧件状态。例如，这可能涉及轧件Ｇ的表面温度或轧件横截面上的平均焓，因为这两个参量都对成品或把轧件Ｇ加工成成品的工序有重大的影响。

为此，首先要求确定一个第二参考点Ｒ或多个第二参考点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，．．．Ｒｉ．．．，ＲＮ，尤其是大量的第二参考点，轧件Ｇ或轧件Ｇ的轧件区段Ｘ在这些参考点应该有确定的目标值。

通过确定唯一的第二参考点Ｒ，优选在感应炉１的出口，可以把轧件区段Ｘ控制或调节到期望的目标值，尤其是输出状态，例如，期望的表面温度或平均焓。

在使用大量的第二参考点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，．．．Ｒｉ．．．，ＲＮ时，尤其是当这些参考点尤其是沿着轧件Ｇ的质量流方向位于感应炉内时，可以在穿过感应炉过程中实现轧件区段Ｘ的参量的期望的变化过程，例如，温度或平均的轧件横截面焓。尤其是相邻的第二参考点之间如此紧密地相邻，以至于可以实现轧件的参量的连续的或近似连续的变化过程。

首先，对于沿质量流方向或运输方向Ｔ优选还处于感应炉１的第一感应线圈２前面的轧件区段Ｘ，确定实际状态。这个位置被称作第一参考点。可借助沿质量流方向Ｔ位于感应炉前面的测量装置３，例如，测温装置，确定所述实际状态。

第一参考点不是一定要设在感应炉１的前面，也可以在感应炉１里面。这尤其是有益于实现预测的更新。因此，第一参考点由此是开始预测未来的实际参量的出发点。

作为替换或进行组合，可以对相应的轧件区段Ｘ采用由模型１２计算的状态，该模型描述沿质量流方向位于感应炉１前面的机组２１的过程，例如，粗轧机。

利用用于感应加热过程的模型，根据测量的或从另一模型12接收的初始状态和轧件区段Ｘ的给定的感应炉作用方式，在还需抵达的第二参考点确定未来的参量，例如，温度。

用于感应加热过程的模型５描述在轧件的感应加热过程中全部的对轧件的重要的影响和尤其是由这种影响引起的轧件状态的改变。

尤其是，模型５包含轧件Ｇ的在地点上和时间上分布的能量损失，例如，由于辐射或与机器零件接触，例如，与辊道上的辊子接触，以及通过感应炉１的感应线圈2执行的在地点上和时间上分布的对轧件的能量输送。尤其是模型５构造成可以描述依赖于透入深度的对轧件Ｇ的能量输送，尤其是对各轧件区段Ｘ的能力输送。除此之外，模型５还描述通过能量耗损或向轧件内输送能量造成的相变和由此导致的温度变化过程。借助这种模型５可以――根据由另一模型１２传递的或测得的轧件状态――确定第二参考点Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，．．．Ｒｉ．．．，ＲＮ的未来的实际参量，例如，未来的实际温度，或第二参考点Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，．．．Ｒｉ．．．，ＲＮ的未来的实际参量变化过程，例如，未来的实际温度变化过程。可为特定的轧件区段Ｘ和感应炉１的给定的作用方式进行这种确定。

尤其是，当感应炉１在宽度方向Ｓ有多个感应线圈２时，可以有利地确定描述轧件Ｇ的能量状态的参量在宽度方向的分布。因为上述的建模允许描述不受欢迎的、经常在轧件棱边出现的温度下降，所谓的“边缘下降（Ｅｄｇｅ Ｄｒｏｐ）。通过使用这种结果来控制在宽度方向的感应线圈２可以有针对性地抑制温度下降，借此可以减少或避免影响后续工序的问题或成品的不受欢迎的轧件特性。

在确定实际参量过程中，优选，轧件区段Ｘ还处在沿质量流方向还不能由感应炉１的第一感应线圈2加热的位置，参见轧件区段Ｘ在附图中的位置。因此，对感应加热过程施加影响的可变性尽可能大，因为全部的感应线圈２还能够以期望的方式促进对轧件区段Ｘ的加热。

当然，也可以利用位于感应炉内其他位置的轧件区段Ｘ来确定未来的实际参量。尤其是这样的情况的是，在模型预测调节范围内，用于沿质量流方向顺序布置的线圈的、之前计算的未来的感应线圈电流在然后使用线圈电流之前再次通过重新计算进行检验。

此外，可以使用例如沿质量流方向直接位于感应线圈ｍ前面的轧件区段并为沿质量流方向相对轧件区段Ｘ设在后面的线圈ｍ，ｍ＋１，．．．，Ｍ计算尤其是最佳的设置。线圈１，．．．，ｍ－１的线圈电流在过去已经对轧件区段Ｘ产生影响并在轧件区段Ｘ的当前状态中也被考虑到。通过这种方法可以获得线圈ｍ，ｍ＋１，．．．，Ｍ的更新的设置，这些设置考虑到在这期间出现的干扰。在这里，ｍ是１～Ｍ之间的数。

此外，对于轧件区段Ｘ，为同一第二参考点Ｒ或相同的第二参考点Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，．．．Ｒｉ．．．，ＲＮ的确定期望的理论参量。例如，这些参量产生于对轧件Ｇ的特性的要求，尤其是对轧制产品，以及下述的为轧件Ｇ规定的工序的工艺和／或技术上的边界条件。

借助确定的未来的实际参量，例如实际温度或实际参量变化过程，和期望的理论参量，例如理论温度或理论参量变化过程，现在借助目标函数使实际参量或实际参量变化过程与理论参量或理论参量变化过程之间的偏差各根据目标函数公式最小化或最大化。例如，轧件区段Ｘ的需要最小化的目标函数ＺＦ如下定义：

其中：

te＝轧件区段Ｘ进入炉中的时间点

ta＝轧件区段Ｘ从炉出来的时间点

ｔ：时间

ｘ：轧件区段Ｘ在炉内的位置

Ｔ（Ｘ）：轧件区段Ｘ在炉中的位置x处在轧件横截面上的平均温度。

也可以备选地选择如下定义目标函数：

其中：

te＝轧件区段Ｘ进入炉中的时间点

ta＝轧件区段Ｘ从炉出来的时间点

ｔ：时间

ｘ：轧件区段Ｘ在炉内的位置

Ｔ（ｔ）：轧件区段Ｘ的在轧件横截面上的平均温度的时间函数。

此外，也可选择下面的备选的目标函数：

其中：

Ｔ（ｘ_ｉ）_实际＝轧件区段Ｘ在炉中的位置x_i的温度

Ｔ（ｘ_ｉ）_理论＝在位置x_i的理论温度

ｘ_ｉ＝感应炉的部段，例如，感应炉内大量的第二参考点Ｒ１至ＲＮ。

如果轧件区段Ｘ像下面描述的那样耦连，则可以如下表述目标函数：

其中

＝轧件区段Ｘ在轧件Ｇ内的位置

Ｔ（，·）＝具有固定位置的轧件区段Ｘ在时间上的温度变化过程，在轧件横截面上平均

Ｔ（·，ｔ）＝在固定时间点ｔ，在带材内的在位置上的温度分布，在轧件横截面上平均

te＝轧件区段Ｘ进入炉中的时间点

ta＝轧件区段Ｘ从炉出来的时间点。

除此之外，可以在目标函数中考虑一个或者多个、必要时加权的惩罚项，例如，感应炉的线圈的电功率总和，其会影响目标函数的最小化。惩罚项可应用于所有上述的目标函数：

其中

μ＝ 惩罚项的加权因数

u_ｎ（ｔ）＝线圈ｎ的在时间上的电压变化过程

ｉ_ｎ（ｔ）＝线圈ｎ的在时间上的电流变化过程

ｎ ＝线圈标号，１～Ｎ

te＝轧件区段Ｘ进入炉中的时间点

ta＝轧件区段Ｘ从炉出来的时间点。

目标函数原则上用于评价理论状态与实际状态之间的偏差。为此，从实际状态或理论状态推导出一个或多个可以相互进行比较的参量。尤其是可以借助目标函数对实际参量与理论参量在地点和／或时间上的偏差进行评价。当实际参量与理论参量一致时，如果没有把惩罚性纳入最优计算，目标函数最小。也可以备选地选择使用乘以－１的目标函数。为了使实际参量与理论参量保持一致，该目标函数在这里最大化。

作为辅助条件，可以不依赖目标函数考虑到，通过感应线圈２对轧件Ｇ的能量输送不能变成负面的，遵守感应线圈２的功率和频率的最大允许极限值，和不能超过轧件Ｇ的最大的表面温度，例如，为了避免表面缺陷，尤其是表面熔化。

通过感应线圈２的能量输送在地点上和时间上的改变可以确定感应炉的设置，其使实际参量或实际参量变化过程与理论参量或理论参量变化过程之间的偏差在遵守上述辅助条件的情况下最小化。

可在为此规定的模型８中借助控制和／或调节装置９完成上述计算。

优选，对大量的依次进入感应炉１的轧件区段Ｘ执行上述方法或按照本发明的方法的任何其他的实施方式。

其中特别有利的是，要考虑到使相邻轧件区段Ｘ的特性耦连，例如，温度，尤其是借助模型５。如果直接相邻的轧件区段Ｘ具有不同的温度，例如，由于感应线圈输送到轧件内的能量，则通过沿着轧件的热传导进行温度均衡。有利地，为了使实际参量接近理论参量对两个轧件区段Ｘ考虑这种影响。借此可以促进达到轧件区段Ｘ的理论参量或接近理论参量。

这些为单个感应线圈２确定的设置可以然后由控制和／或调节装置９实施并且根据得到的结果控制或调节感应线圈２，使在所述第二参考点轧件区段X具有理论参量，例如理论温度，或具有在遵守辅助条件的情况下与该理论参量的最小偏差。

通过这样一种方法可以实现感应炉１的不同的运行方式。下面列举几种感应炉的运行方式，但是，不是只有这几种方式。

例如，轧件区段Ｘ的实际焓变化过程可以接近轧件区段Ｘ的理论焓变化过程，其中，位于第二参考点Ｒ，尤其是位于感应炉出口的轧件区段X的温度应该作为辅助条件。

例如，可以把轧件区段Ｘ控制或调节到期望的温度变化过程或焓变化过程，其中，通过感应线圈２进行的对轧件的Ｇ的能量输入和能量耗损应尽可能地少，尤其是达到最少。

也可以把轧件区段Ｘ只控制或调节到期望的最终状态，例如，在感应炉１的出口处的平均温度或在轧件横截面上求得的平均焓。这也可结合给定的温度变化过程或焓变化过程完成，就是说，轧件区段Ｘ在感应炉内部控制或调节到例如达到理论温度变化过程，在感应炉出口处控制或调节到达到温度状态。

感应炉１在最小的能耗下运行并且位于给定的第二参考点Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，．．．Ｒｉ．．．，ＲＮ处轧件区段Ｘ同时还能够达到期望的状态，例如，温度，因此，从环境保护角度出发特别有利地采用这种方案。

上述实施方式只是范例。为了设置期望的感应炉的运行方式，专业人士可以按照自己的意愿把其他的参量变化过程和参量状态有利地组合起来。

尤其有利的是，在联合铸轧设备中（即在这种设备中轧件Ｇ是在铸造机和轧机例如粗轧机或精轧机之间形成）使用按照本发明运行的感应炉１。例如，薄带材铸造机就属于这种情况，在这种铸造机中通常是在卷取之前才进行剪切，或在对板坯的连续热轧过程中，具有通过多台机组一体形成的轧件。

但是，该方法不局限于只在这种设备中使用，而是原则上可以用于任何一种执行轧件感应加热工序的设备。

Claims (14)

1.一种对轧机（20）的感应炉（1）进行控制和／或调节的方法，其中轧件（Ｇ）穿过感应炉（1），其中，所述感应炉（1）具有多个用于给轧件（Ｇ）加热的感应线圈（2），其中在第一参考点在轧件（Ｇ）进入感应炉（1）之前确定轧件（Ｇ）的至少一个轧件区段（Ｘ）的状态，其特征在于，对于所述至少一个轧件区段（Ｘ），借助描述所述至少一个轧件区段（Ｘ）的能量特性或能量输入特性的模型（5）计算未来的、存在于至少一个第二参考点（Ｒ，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒｉ，ＲＮ）上的、描述所述至少一个轧件区段（Ｘ）的能量状态或能量输入的实际参量，其中对于所述至少一个第二参考点（Ｒ，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒｉ，ＲＮ）使用期望的从属的理论参量，其中借助所述未来的实际参量与理论参量之间的偏差对所述多个感应线圈（2）进行控制和／或调节，即在第二参考点（Ｒ，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒｉ，ＲＮ）使事实上的实际参量接近理论参量，其中单个地控制和／或调节多个感应线圈（2），其中所述实际参量是在轧件（Ｇ）的宽度方向（Ｓ）的实际温度变化过程，所述理论参量是在轧件（Ｇ）的宽度方向（Ｓ）的理论温度变化过程，其中所述多个感应线圈（2）中一部分感应线圈（2）这样布置和这样控制和／或调节，使得在宽度方向（Ｓ）的事实上的实际温度分布接近在宽度方向（Ｓ）的理论温度分布。

2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，在利用目标函数来评价所述偏差和确定调节量的情况下使用模型预测的调节器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，共同计算多个轧件区段（Ｘ）的实际参量和／或理论参量，其中所述共同计算的轧件区段（Ｘ）在过程技术上相互耦连，并且在计算时考虑到该过程技术上的耦连。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助优化计算进行控制和／或调节。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于借助描述能量输入的实际参量与描述能量输入的理论参量之间的偏差进行的控制和／或调节，考虑到在第二参考点（Ｒ，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒｉ，ＲＮ）在感应炉（1）的出口所述至少一个轧件区段（Ｘ）的需要遵守的描述轧件（Ｇ）的能量状态的参量作为在优化计算范围内的辅助条件。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于控制和／或调节轧件（Ｇ）的能量状态，考虑到需要遵守的最小的能量输入作为在优化计算范围内的惩罚项。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了进行控制和／或调节考虑到下述至少其中一个辅助条件：

■ 为进行控制和／或调节可设定的功率输入和／或为进行控制和／或调节可允许设定的感应频率小于给定的最大功率输入或给定的最大感应频率，

■ 为进行控制和／或调节通过感应线圈引入轧件的能量不允许造成轧件的温度高于最大的轧件温度，

■ 为进行控制和／或调节所使用的感应炉不会造成在轧件中引入负面的能量输入。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在感应炉（1）的前面轧件（Ｇ）的状态通过测量和／或通过从另一个跟踪轧件状态的模型（12）接收状态来确定。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模型（5）考虑到从轧件（Ｇ）输出的能量和输入轧件（Ｇ）的能量。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模型（5）描述通过感应线圈(2)产生的能量输入对轧件（Ｇ）的取决于深度的影响。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模型（5）构造成考虑到轧件（Ｇ）的在穿过感应炉（1）期间出现的相变。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，沿质量流方向（Ｔ）在感应炉（1）的后面设有用于测量描述轧件的能量状态的参量的装置（3），其中借助测量的状态参量使模型（5）这样相匹配，即借助模型（5）确定的所述至少一个轧件区段（Ｘ）的状态接近测得的所述至少一个轧件区段（Ｘ）的状态。

13.用于轧机（20）的控制和／或调节装置（9），具有机器可读取的程序代码（10），程序代码具有控制指令，在执行控制指令时，使控制和／或调节装置（9）执行按照权利要求1～12中任一项所述的方法。

14.一种用于轧制轧件（Ｇ）的轧机（20），具有包括多个感应线圈（2）的感应炉（1）用于给穿过感应炉（1）的轧件（Ｇ）加热，还具有按照权利要求13所述的控制和／或调节装置（9），其中，所述多个感应线圈（2）与控制和／或调节装置（9）作用连接。