Спосіб керування процесом або регулювання процесу на установці для обробки тиском, охолодження і/або термічної обробки металевого матеріалу

1. Спосіб керування процесом або регулювання процесу на установці для обробки тиском, охолодження і/або термічної обробки металевого матеріалу, зокрема сталі або алюмінію, причому установка обладнана виконавчими елементами для регулювання певних робочих параметрів, і в основі способу керування лежить модель процесу, за якою після реєстрації характерних параметрів на основі розрахунку у режимі он-лайн визначають відповідні показники процесу керування і/або процесу регулювання для впливу на виконавчі елементи, який відрізняється тим, що як вимірювану величину у режимі он-лайн реєструють в кінці або під час відповідного процесу щонайменше один фактичний параметр, який характеризує стр уктуру металевого матеріалу і залежно від його значення при використанні моделі структури, а також моделі процесу впливають на виконавчий елемент установки для отримання бажаних властивостей структури металевого матеріалу, при цьому як фактичний параметр структури неруйнівним методом визначають одне з наступних значень: величину зерен структури, яку визначають переважно за 2 (19) 1 3 82498 4 характеризують структуру, здійснюють он-лайнову різниця перевищує заздалегідь визначене значенадаптацію моделі процесу і/або моделі структури, ня. якщо при порівнянні фактичної і заданої величини Винахід стосується способу керування процесом або регулювання процесу на установці для обробки тиском, охолодження і/або термічної обробки металу, зокрема, сталі або алюмінію, причому установка обладнана виконавчими елементами для регулювання певних робочих параметрів, і в основі способу керування лежить модель процесу. Під робочими параметрами розуміється, наприклад, установка валків у прокатній лінії або параметри охолодження на ділянці охолодження. Із документа DE 199 41 600 AI, а також DE 199 41 736 AI відомі способи ведення й оптимізації процесу під час гарячої прокатки металу, у яких електромагнітне випромінювання гарячого металу сприймається у вигляді спектра й аналізується, або у яких створюване джерелом рентгенівських променів електромагнітне випромінювання на метал, в даному випадку металеву стрічку, відразу ж реєструється й аналізується на зворотному боці стрічки з урахуванням кристалографічних, і/або структурних, і/або хімічних перетворень, які відбуваються при певних температурах у металі, і залежно від ступеня перетворень або від ходу цих перетворень здійснюється корегування відповідних показників процесу і/або он-лайнова адаптація моделі процесу. Відоме також керування процесом тільки за допомогою моделей структури. Згідно з документом WO 99/24182, робочі параметри металургійної установки для обробки сталі або алюмінію повинні змінюватися під час оптимізації структури залежно від бажаних властивостей металу. За допомогою контролю структури визначаються очікувані властивості матеріалу, і серед них споживчі властивості. Здійснюється порівняння між заданими значеннями і визначеними за допомогою контролю структури властивостями матеріалу, в тому числі споживчими властивостями. Якщо існує різниця між спостережуваними і розрахунковими значеннями, то регулюють параметри процесу, зокрема температуру на вході або на виході прокатного стана, а також ступінь обтиснення. У документі W09924183 розкрита зміна структури сталі під час прокатки, а в документах DE19941600A1, DE199417436 AI детально описаний структурний перехід g-a. Завдання винаходу полягає у створенні способу керування процесом або регулювання процесу на установці для обробки тиском, охолодження і/або термічної обробки металу, зокрема сталі або алюмінію, у якому можливе цілеспрямоване онлайнове формування структури і, з урахуванням властивості стр уктури, формування бажаних властивостей матеріалу. Вказане завдання вирішується у способі з ознаками п.1 формули винаходу. Переважні варіанти приведені в залежних пунктах формули. У способі згідно з винаходом передбачене онлайнове визначення щонайменше одного параметра, що дає інформацію про структур у, і залежно від указаного параметра з використанням моделі структури, а також моделі процесу визначають відповідні величини керування або регулювання процесу для впливу на виконавчі елементи установки, при цьому модель структури описує те, що відбувається під час обробки тиском, охолодження і/або термічної обробки твердофазні реакції, причому модель процесу забезпечує надійне автоматичне керування процесом. Для цього певний фактичний параметр, що характеризує стр уктур у, порівнюють із заздалегідь заданим параметром, і різницю між ними використовують для регулювання процесу з використанням моделі процесу і моделі структури. Завдання вирішується шляхом цілеспрямованого з'єднання моделі процесу, он-лайнової реєстрації щонайменше одного показника структури, наприклад, наприкінці процесу, що підлягає керуванню, а також моделі структури. Згідно з запропонованим способом, моделі прогнозу повинні включати модель структури, тобто модель прогнозу твердофазних реакцій під час обробки тиском, наприклад, на прокатному стані або під час охолодження на ділянці охолодження і особливості структури, що виникають при цьому. Здебільшого в залежності від зареєстрованих параметрів, які характеризують структур у, повинна проводитись он-лайнова адаптація моделі процесу і/або моделі структури. Якщо при порівнянні фактичних і заданих параметрів різниця перевищить певну величину, то піде новий розрахунок моделі процесу (наприклад, моделі пропуску через валки або моделі ділянки охолодження) і моделі структури. Із параметрів, які характеризують структуру, здебільшого реєструється поточна величина зерна і/або момент перетворення структури або часовий інтервал перетворення структури. Реєстрація фактичного параметра, зокрема величини зерна, здійснюється здебільшого за допомогою приладів неруйнівної дії, наприклад, ультразвукових приладів, зокрема лазерних ультразвукових приладів, а також рентгенівських апаратів. Для реєстрації перетворення структури застосовують вимірювальні прилади, які контактують з металом. Серед них прилади для вимірювання зусилля обтиску під час прокатки, а також вимірювальні ролики для реєстрації діючих на металеву стрічку під час обробки тиском розтягальних напружень. Пов'язане з g-a перетворенням поздовжнє подовження решітки може таким чином реєструватися як міра перетворення структури за допомогою цих контактуючи х приладів. За іншим переважним варіантом виконання он-лайн реєструється температура перетворення 5 82498 6 як величина, що характеризує структур у, за допомогою ультразвукового приладу. При значному могою щонайменше приладу для реєстрації темвідхиленні виміряної величини від заданої здійсператури, який зроблений рухомим відносно нанюється новий розрахунок по моделі процесу, зокпряму подачі металу і позиціонується залежно від рема по моделі проходження через прокатні валки очікуваного місця перетворення структури, яке і моделі структури з дією на сигнали керування передбачається згідно з моделлю структури. Педля виконавчого елемента попередньої кліті або реважним є те, що передбачено декілька приладів виконавчого елемента для попередніх валків, так для реєстрації температури. що може бути досягнута бажана необхідна велиЗапропонований нижче спосіб детальніше чина. Переналагодження попередньої кліті може описується за допомогою переважних прикладів бути виконане он-лайн уже для прокатуваних у виконання. поточний час стрічки або листа і/або використане Для групи С-Мn-сталей з використанням мопід час прокатки наступних стрічки або листа. делей структури, ви ходячи з хімічного складу і з За одним із інших переважних варіантів здійсурахуванням плану проходжень через валки пронення способу передбачене он-лайнове керування катного стана здійснюють попередній розрахунок структурою на ділянці охолодження дротяного величини зерна аустеніту стр уктури металу, що прокатного стана з ділянки водяного і повітряного підлягає обробці, в певний момент, відповідно, в охолодження таким чином, що за допомогою ультпевній стадії процесу. Он-лайн у даному випадку развукового приладу здійснюється вимірювання під час процесу прокатки безконтактним способом, фактичного значення величини зерна структури, відповідно неруйнівним способом, позаду останзокрема величини зерна аустеніту в металевому ньої кліті прокатної лінії реєструється фактична дроті після проходження ділянки водяного охоловеличина зерна аустеніту в металевій структурі. дження, а також реєструється температура переВиміряна фактична величина зерна аустеніту потворення структури і часовий проміжок цього перівнюється із заздалегідь заданим значенням веретворення, тобто g-a-перетворення, за личини зерна аустеніту структури на цій стадії допомогою рухомих у напрямі подачі і/або за допроцесу. Якщо є відхилення фактичної величини помогою по-різному орієнтовних пристроїв для від заданого значення, то з ура хуванням отримавимірювання температури. Оскільки виміряні знаної різниці визначається коректувальна величина чення відрізняються від заданих значень, проводля керування виконавчим елементом прокатної диться новий розрахунок із використанням моделі лінії, при цьому використовуються моделі структуділянки охолодження і моделі структури, а також ри і процесу, які лежать в основі прокатки, внасліон-лайнове регулювання виконавчого елемента док чого здійснюється відповідне завантаження ділянки охолодження. виконавчих елементів. Якщо, наприклад, виміряна За іншим переважним варіантом реалізації величина зерен аустеніту менше заданої величиспособу, зображеного на Фіг., забезпечується ціни, то дається корегувальна вказівка виконавчому леспрямоване формування структури оброблюваелементу в частині охолодження проміжних проканого матеріалу в он-лайн режимі, зокрема забезтних клітей прокатної лінії, щоб зменшити охолопечення заданої долі фериту і/або аустеніту у дження проміжних клітей і таким чином добитися структурі і формування бажаних властивостей підвищення температури на кінцевих валках. При матеріалу, зокрема механічних властивостей, як підвищенні температури на кінцевих валках відбуот межа міцності, межа плинності, відносне повається збільшення зерна аустенітної структури в довження і т.п. При цьому: 1 - металевий матеріал; кінці прокатної лінії. Оскільки вже сама незначна 2 - параметри (наприклад, розмір зерна аустеніту, зміна температури на кінцевих валках істотно аустенітна структура (g-стр уктура), феритна струквпливає на величину зерна аустеніту, то керувантура (a-структура); 3.1 -стаціонарне вимірювання ня або регулювання установки може вплинути на параметрів (наприклад, рентгенівські методи, ульоброблювану металеву стрічку або лист, тобто тразвукові методи, вимірювання зусилля прокатки, можливе регулювання величини зерна по заданотемператури та інші методи неруйнівного контрому значенню ще під час обробки однієї і тієї ж стрілю); 3.2 - рухоме вимірювання параметрів для чки. визначення початку та кінця перетворення струкЗа переважним варіантом здійснення способу тури; 4 - керування процесом; 4.1 - керування реєстрації фактичних величин, що характеризують структурою або процесом в режимі он-лайн; 4.2 структур у, здійснюється під час процесу обробки адаптація структурою або процесом в режимі онметалу шля хом впливу тиском, охолодження і/або лайн; 5 - керуючі параметри процесу; 5.1 - параметермічної обробки в певній точці, тобто на кліті (n) три підведення води; 5.2 - параметри підведення або при проходженні (n) з цілеспрямованим керуповітря; 6 - ділянка охолодження; 6.1 -ділянка вованням параметром процесу на попередній кліті дяного охолодження; 6.2 - ділянка повітряного (n-1) або попередньому проходженні (n-1) через охолодження. валки залежно від отриманого результату порівЗапропоноване он-лайнове керування струкняння заданої і фактичної величин. турою, відповідно, регулювання структури, знахоПроводиться, наприклад, вимірювання велидить застосування не тільки в прокатних станах чини зерна структури металевої стрічки або метадля гарячої прокатки стрічки, тонких злитків, товслевого листа перед обробкою в кліті (n) прокатного того листа, профілів, прутка і дроту, але й під час стана для гарячої прокатки широкої стрічки або холодної прокатки стрічки та алюмінію. перед обробкою тиском у проходженні (n) товстолистового прокатного стана, наприклад, за допо 7 Комп’ютерна в ерстка М. Мацело 82498 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601