本發(fā)明涉及用于使長金屬制品（諸如，桿、棒、絲等）的制造合理化的方法和系統(tǒng)，并且具體涉及用于使所述制造更具能效的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

長金屬制品的制造通常在設(shè)備中通過一系列步驟來實現(xiàn)。通常在第一步驟中，金屬碎片作為進料被提供至熔爐，該熔爐將碎片加熱以便達到液體狀態(tài)。其后，使用連續(xù)鑄造設(shè)備對液體金屬進行冷卻和固化并且形成大小適當(dāng)?shù)木€料（strand）。隨后將該線料切割以便制造大小適當(dāng)?shù)闹虚g長制品，通常為坯段或大方坯，以便形成用于軋制機的進料。通常隨后在冷卻床上冷卻該進料。其后使用軋制機將該進料（或取決于尺寸稱為坯段或大方坯）轉(zhuǎn)變成最終的長制品，例如，鋼筋、桿或線材卷，這些制品具有不同的尺寸以便能夠用在機械或建筑工業(yè)中。為了得到該結(jié)果，進料被預(yù)加熱至適合進入軋制機的溫度以便通過由多個機架組成的軋鋼設(shè)備軋制。通過軋制經(jīng)過該多個機架，進料被減小至期望的橫截面和形狀。通過前述軋制工藝得到的長制品通常在仍處于熱狀態(tài)時被切割；在冷卻床上被冷卻；并且最終被切割成商售長度并且被打包以便準備好遞送給消費者。

理想地，可以按照下述方式設(shè)置制造設(shè)備：使得在鑄造工位與軋制機之間建立直接的、持續(xù)的聯(lián)系，用鑄造過程的產(chǎn)物給軋制機進料。換言之，離開鑄造工位的中間制品的線料將沿著一條鑄造線繼續(xù)由軋制機軋制。在根據(jù)這樣的模式（又稱為無盡模式）操作的設(shè)備中，從鑄造工位鑄造的連續(xù)線料將沿著對應(yīng)的鑄造線被進料至軋制機。然而，僅根據(jù)這樣的直接填裝模式制造無法提供對制造中斷進行管理的可能性。此外，由于連續(xù)鑄造設(shè)備和軋制機設(shè)備的制造率通常不同，所以實際上僅根據(jù)無盡模式的制造不是優(yōu)選的甚至是不可能的，因為僅熔煉車間制造的一部分直接轉(zhuǎn)化為成品。

實際上，由于上面提到的連續(xù)鑄造設(shè)備與軋制機設(shè)備的不同制造率，用于制造長金屬制品的設(shè)備通常仍然被設(shè)置成使得用預(yù)先切割的中間品對軋制機進行送料。此外，期望允許對補充的長中間制品進行軋制，該補充的長中間制品可以側(cè)向地插入至直接連接至軋制機的制造線中，例如，通過使這些補充的長中間制品源于不必與軋制機對齊的緩沖工位。因此，仍需要將這樣的進料預(yù)先加熱至適合于進入軋制機并且適合于被適當(dāng)?shù)剀堉仆ㄟ^該軋制機的溫度。

到目前為止，不論最后采用哪種制造模式通常都一般地在熱變形工藝中并且特別是在通過軋制機軋制中損失大量能量。這主要是由于在從碎片到成品（桿、線材卷、棒）的整個制造路線期間在操作上仍需要中間步驟的事實，其中，根據(jù)給定的總體制造規(guī)劃，在對長中間制品實際執(zhí)行軋制之前，無論時間長短，都必須將這些長中間制品（諸如，坯段或大方坯）冷卻至室溫并儲存以生成這些長中間制品。

從室溫再加熱至適合的熱變形工藝溫度的消耗在250kwt/t到370kwt/t之間，取決于具體的工藝路線和鋼的等級。

取決于實際的加熱需求，當(dāng)前的再加熱熔爐技術(shù)不允許在燃氣爐的打開和關(guān)閉狀態(tài)之間進行切換的事實是個問題；通常，只給出了降低功率的選項。

由于當(dāng)前的技術(shù)，用在制造長金屬制品的設(shè)備中的現(xiàn)有技術(shù)的加熱裝置消耗能量并產(chǎn)生co2排放，即使從制造的角度來看也不是必需或合理的。該能量的量通常從化石燃料（重油、天然氣）的燃燒中獲得，并且因此由于二氧化碳的產(chǎn)生而給公司帶來固有的附加成本。假設(shè)中型產(chǎn)鋼廠（一百萬噸軋制制品）每年產(chǎn)生大約70.000噸co2，可以非常清楚地看到由碳足跡排放引起的成本代表著相當(dāng)大的負擔(dān)，因此在與制造本身相關(guān)的成本之上還要考慮這種負擔(dān)。

在現(xiàn)有技術(shù)的所謂的熱填裝工藝中，坯段或大方坯從連續(xù)鑄造機出口區(qū)域隨機地（即，不是根據(jù)預(yù)定的節(jié)能制造模式）到達，并且在此之后例如從所謂的熱緩沖器到達，只要在軋制機上還有空間；這樣的坯段或大方坯必須在專用燃料加熱裝置中以任意速率被加熱至適合于軋制的溫度。

如前所述，該燃料加熱裝置還能夠裝載有來自長期儲存器的坯段或大方坯，該長期儲存器可以有效地用作冷緩沖器。在這種情況中，必須連續(xù)地加熱燃料加熱裝置以便在任意時間保證用于軋制操作的適當(dāng)?shù)呐鞫螠囟取?/p>

在通過連續(xù)鑄造和軋制工藝制造長金屬制品的現(xiàn)有設(shè)備中沒有一個采用整體方法來降低制造成本，并且沒有一個被特定地設(shè)計成有效地考慮到產(chǎn)量和能量優(yōu)化。

類似地，在通過連續(xù)鑄造和軋制工藝制造長金屬制品的現(xiàn)有設(shè)備中沒有一個旨在通過采用結(jié)構(gòu)化環(huán)境管理工作流程和系統(tǒng)來提高制造操作的生態(tài)效率，該結(jié)構(gòu)化環(huán)境管理工作流程和系統(tǒng)基于情況定制的且在科學(xué)上可重復(fù)的生態(tài)效率策略的實施。

因此，在現(xiàn)有技術(shù)中對于通過鑄造線制造長軋制制品的方法和對應(yīng)的系統(tǒng)存在需求，該方法和系統(tǒng)在降低制造操作對環(huán)境的影響的同時對產(chǎn)量和能源消耗進行優(yōu)化，符合可持續(xù)發(fā)展和更清潔高效的制造的目標。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的主要目標是提供一種用于制造長金屬制品的方法和對應(yīng)的設(shè)備，該方法和設(shè)備允許：

-在產(chǎn)出方面最好地利用多模式制造的潛力，其中，能夠經(jīng)由下述方式來執(zhí)行對軋制機的直接填裝而使得總轉(zhuǎn)化成本最小化：通過第一加熱裝置的通道和/或借助通過第二加熱裝置的中間通道的來自熱緩沖工位的熱填裝和/或也借助通過第二加熱裝置的中間通道的來自冷緩沖工位的冷填裝；

并且，同時提供下述選項：

-通過在能源成本的作用下使能源消耗自動合理化來提高生態(tài)效益。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備以下述方式操作使得，取決于實際的制造需求，考慮到能源可用性和成本（例如，一天的運行時間），該設(shè)備能夠快速地適應(yīng)不同的制造需求和情況。以此方式，能夠根據(jù)當(dāng)前的實際需求（例如，根據(jù)任務(wù)訂單）和當(dāng)前的能源可用性及消耗成本來對制造進行調(diào)整。本發(fā)明允許以自動的且合理化的方式提高制造率。特別地，本發(fā)明提供了一種使總制造成本最小化的將長中間制品（或半成品）轉(zhuǎn)換成成品的最優(yōu)方法。

本發(fā)明的一個伴隨目的是允許在保持整體設(shè)備以程序化的、可重復(fù)的且合理的方式有效利用能源地高效操作的同時實現(xiàn)上述靈活性。

在這方面，對下述內(nèi)容進行自動控制以使得分配至工作流程的不同階段或步驟以及制造設(shè)備的不同區(qū)段的能量被優(yōu)化：坯段沿著制造線的移動和/或?qū)?，該移動?或?qū)蚴沟眉氶L的中間制品被直接地或以任意速率傳送至軋制機，該軋制機與該中間制品對準；以及來自不同的緩沖器或緩沖器工位的坯段的移動和/或?qū)?，該坯段待引入至通往軋制機的制造線。

通過采用上述措施，本發(fā)明還確保的是，在整個多個可能的制造工作流程路徑中將長中間制品（諸如，坯段）保持在最優(yōu)適合溫度以便使能量消耗最小化。

不僅如此，在多個可能的制造工作流程路徑或路線之間的選擇基于效率標準而有利地自動執(zhí)行，這依賴于沿著制造設(shè)備的實際數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化收集和處理并且還依賴于設(shè)定的目標和限制條件。隨后，為制造線中的每一個長中間制品反復(fù)確定最便捷的路徑，使得在最小的總制造成本的條件下實現(xiàn)到成品的轉(zhuǎn)換。

因此，將長中間制品再加熱至適于后續(xù)的熱軋制的溫度需要較少的功率，這符合日益重要的節(jié)能措施和生態(tài)需求。

本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的特征實現(xiàn)這些及其它目標和優(yōu)點。從屬權(quán)利要求進一步介紹了特別有利的實施例。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖中示出的具體實施例來更加詳細地描述本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點。其中：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例運行的制造設(shè)備的布局的總體示意圖，其中，重點示出了該設(shè)備的組成部分以及通過連續(xù)鑄造得到的長中間制品通向軋制機工位的可能的制造路線或路徑；

-圖2是圖1的制造設(shè)備的總體示意圖，其中，強調(diào)了在沿著制造路線或路徑的四個工位處對實際溫度的檢測，以及在通過連續(xù)鑄造得到的長中間制品通向軋制機工位的過程中對該長中間制品的存在和/或位置的檢測；以及

-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的制造優(yōu)化方法的優(yōu)選實施例的工作流程的示意性表示，具體說明了構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)的算法所實施的步驟。

在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。

具體實施方式

將參考圖1中的對應(yīng)制造設(shè)備的示意性表示來說明根據(jù)本發(fā)明的用于制造長金屬制品（諸如，桿、棒、絲等）的方法，該制造設(shè)備適于按照所述制造方法運行。

因此，什么設(shè)備和裝置有助于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟是明顯的。通過參考如圖1中所示的適合的制造設(shè)備的示意性表示，將清楚闡明根據(jù)本發(fā)明的方法所基于的動態(tài)布局模型，以及在這樣的方法的實施中發(fā)揮作用的參數(shù)。

用于制造長金屬制品（諸如，桿、棒、絲等）并且被構(gòu)造成根據(jù)本發(fā)明的制造方法運行的設(shè)備優(yōu)選地包括連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100（也用首字母縮寫詞ccm表示）和包括至少一個軋制機架200的軋制機區(qū)域。

此外，這樣的設(shè)備優(yōu)選地包括多個互連的制造線p1、p2，這些制造線被包括在連續(xù)鑄造機的出口區(qū)域100與軋制機200之間。這些制造線p1、p2限定多個制造路徑或路線，諸如，路線1、路線2、路線3。

由上游的連續(xù)鑄造工位制造的長中間制品沿著至少一條鑄造線朝向連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100聚集。更加特別且優(yōu)選地，連續(xù)鑄造工位形成沿著相應(yīng)的連續(xù)鑄造線行進的多個線料；長中間制品由該線料形成，長中間制品沿著所述相應(yīng)的鑄造線被載送至連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100并在這里被接收。

在圖1的實施例中，舉例說明了多條鑄造線cl1、cl2、…、cln，相應(yīng)的連續(xù)線料和/或長中間制品沿著這些鑄造線行進。

為了簡單起見，在圖1表示的具體實施例的情況中，鑄造線cl1、cl2、cln被表示為均偏離制造線p1、p2以及引導(dǎo)通過可能的制造路徑或路線的相關(guān)的傳送器系統(tǒng)（諸如，輥式傳送器）。然而，還可能的是，這樣的鑄造線中的至少一個與長中間制品在其上移動的傳送器系統(tǒng)定位在一條線上，例如，利用制造線p1上的傳送器w1和w2直接引導(dǎo)至軋制機200。傳送器w1和w2是制造設(shè)備的制造線p1的一部分。傳送器w3、w4是制造設(shè)備的另外的制造線p2的一部分。傳送器w1、w2被表示為偏離傳送器w3、w4并且定位在相對于出口區(qū)域100的相對側(cè)上。

此外，適用于根據(jù)本發(fā)明的方法運行的設(shè)備可以優(yōu)選地包括轉(zhuǎn)移裝置tr1、tr2和tr3以用于轉(zhuǎn)移長中間制品：

-在中間制品已經(jīng)到達所述連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的工位處，在相應(yīng)的鑄造線cl1、cl2、…、cln和制造線p1上的傳送器的一部分（諸如，傳送器w1）之間轉(zhuǎn)移長中間制品，如同在第一轉(zhuǎn)移裝置tr1的情況中；

或者

-在中間制品已經(jīng)到達所述連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的工位處，在相應(yīng)的鑄造線cl1、cl2、…、cln和制造線p2上的傳送器的一部分（諸如，傳送器w3）之間轉(zhuǎn)移長中間制品，如同在第二轉(zhuǎn)移裝置tr2的情況中；

或者

-在相對的制造線p1和p2的相對的傳送器部分之間（諸如，在傳送器w4或w3的多個部分和w1之間）轉(zhuǎn)移長中間制品，如同在第三轉(zhuǎn)移裝置tr3的情況中。

制造線p1能夠經(jīng)由第一轉(zhuǎn)移裝置tr1而連接至連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100以便易于使長中間制品從連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100轉(zhuǎn)移至與軋制機200對準的傳送器w1，長中間制品沿著該制造線p1經(jīng)由通過第一加熱裝置40的通道被直接傳送至軋制機200。另外，連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的一部分自身能夠與傳送器w1對準（傳送器w1又與軋制機200對準），以便在同一制造線p1上直接將長中間制品傳送至軋制機200。

用于制造長金屬制品（諸如，桿、棒等）并且被構(gòu)造成根據(jù)本發(fā)明的制造方法運行的設(shè)備優(yōu)選地還包括并管理多個加熱裝置。在圖1的具體情況中，該設(shè)備包括：第一加熱裝置40，優(yōu)選地為感應(yīng)加熱裝置；以及第二加熱裝置30，優(yōu)選地為燃料加熱裝置。加熱裝置30用于對從緩沖工位送達的中間制品進行溫度均衡處理。使用加熱裝置40以便使長中間制品的溫度達到目標溫度（諸如，tc4），該目標溫度適于符合最終軋制品的目標技術(shù)要求的后續(xù)軋制。

參考圖1，傳送器部分w1定位在感應(yīng)加熱裝置40的上游；然而，傳送器部分w2定位在感應(yīng)加熱裝置40的下游；類似地，傳送器部分w3定位在燃料加熱裝置30的上游；然而，傳送器部分w4定位在燃料感應(yīng)加熱裝置40的下游。

除此之外，用于按照本發(fā)明的制造方法運行的設(shè)備優(yōu)選地還包括熱緩沖器50。優(yōu)選地，這樣的熱緩沖器50被定位成與制造線p2上的傳送器區(qū)段w3對應(yīng)并連通。

此外，這樣的設(shè)備還可以包括冷緩沖器60，優(yōu)選地，如圖1所示，該冷緩沖器60也定位成與傳送器區(qū)段w3對應(yīng)并連通。

優(yōu)選地，這樣的設(shè)備還設(shè)置有冷填裝臺70或設(shè)置有等同的冷填裝平臺，該冷填裝臺或等同的冷填裝平臺有利地被定位成與也位于制造線p2上的傳送器區(qū)段w4對應(yīng)并連通。

冷填裝臺70還可以功能性地和/或物理地連接至冷緩沖器60，因此能夠有利地將到達冷緩沖器60的中間制品轉(zhuǎn)移至冷填裝臺70，從而最終進行冷儲存（例如，在倉庫中分配的給定空間中），直到系統(tǒng)確定這些中間制品滿足被再引入至制造工作流程的條件。

參考圖1的實施例，第一轉(zhuǎn)移裝置tr1（例如，其形式為轉(zhuǎn)移車）被用于在

-相應(yīng)的鑄造線（一旦這樣的制品已經(jīng)到達連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100）；和

-傳送器w1的對應(yīng)部分之間轉(zhuǎn)移長中間制品，

因此該制品能夠通過后續(xù)的傳送器部分w1而被直接傳送至感應(yīng)加熱裝置40，并且相繼地通過傳送器部分w2傳送至軋制機200。于是，根據(jù)第一軋制制造模式，因此被轉(zhuǎn)移的長中間制品沿著第一制造工作流程路徑1或路線1被直接送至軋制機200。

參考圖1的實施例，第二轉(zhuǎn)移裝置tr2（例如，其形式為轉(zhuǎn)移車）被用于在

-相應(yīng)的鑄造線（一旦這樣的制品已經(jīng)到達連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100）；和

-熱緩沖器50；或者

-冷緩沖器60（接著通過熱緩沖器50的初步通道）之間轉(zhuǎn)移長中間制品。

參考圖1的實施例，第三轉(zhuǎn)移裝置tr3（例如，其形式為轉(zhuǎn)移車）被用于將離開燃料加熱裝置30的長中間制品轉(zhuǎn)移至感應(yīng)加熱裝置40的上游的傳送器w1的一部分，因此這些長中間制品能夠前進至感應(yīng)加熱裝置40，并且在通過通道之后最終到達軋制機200。

沿著根據(jù)與前述直接軋制制造模式不同的對應(yīng)模式的可能的第二制造工作流程路徑2或路線2，能夠通過轉(zhuǎn)移裝置tr2而將到達連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100處的長中間制品轉(zhuǎn)移至熱緩沖器50。在此之后，能夠通過傳送器裝置w3而將這樣的中間制品帶到燃料加熱裝置30，并且經(jīng)由轉(zhuǎn)移裝置tr3，該中間制品能夠在傳送器裝置w1上朝向感應(yīng)爐40移動。最終，經(jīng)由傳送器區(qū)段w2將這樣的中間制品轉(zhuǎn)送至軋制機200。

沿著根據(jù)與以上兩種前述制造模式不同的又一制造模式的可能的第三制造路徑3或路線3，能夠通過轉(zhuǎn)移裝置tr2而將到達連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100處的長中間制品初步轉(zhuǎn)移至熱緩沖器50。在此之后，能夠通過相同的轉(zhuǎn)移裝置tr2或通過在其位移范圍內(nèi)延伸的類似的轉(zhuǎn)移裝置而將這樣的中間制品進一步轉(zhuǎn)移至冷緩沖器60，中間制品儲備在該冷緩沖器60處。如上所述，可以在冷緩沖器60和冷填裝臺70之間建立功能連接和/或物理連接（在圖1中用虛線來舉例說明），使得在一些倉庫或類似物中冷存儲更長時間的中間制品能夠稍后被再引入到制造工作流程中，例如，有利地經(jīng)由通過燃料加熱裝置30以用于進行溫度均衡處理的通道，并且隨后經(jīng)由轉(zhuǎn)移裝置tr3轉(zhuǎn)移至傳送器w1和感應(yīng)加熱裝置40，該步驟與上面結(jié)合可能的第二制造工作流程路徑2或路線2揭示的步驟類似。

轉(zhuǎn)移裝置tr1、tr2和tr3優(yōu)選地為雙向的或雙動式轉(zhuǎn)移裝置，以便易于如上所述地提升，承載和轉(zhuǎn)移長中間制品，并且容易地在連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的對應(yīng)位置（對于tr1和tr2）或在燃料加熱裝置30的出口處重新定位。

到傳送器w1的轉(zhuǎn)移裝置tr1；和到緩沖器50、60的轉(zhuǎn)移裝置tr2已經(jīng)被示出為是不同的。然而，例如通過提高雙向移動的速度，可能能夠?qū)⑥D(zhuǎn)移裝置tr1和轉(zhuǎn)移裝置tr2的功能并入一個單個轉(zhuǎn)移裝置或轉(zhuǎn)移車中。

根據(jù)本發(fā)明的方法運行的制造設(shè)備包括自動控制系統(tǒng)，該自動控制系統(tǒng)包括特殊的傳感器裝置，該特殊的傳感器裝置與以上轉(zhuǎn)移裝置tr1、tr2、tr3配合工作。

在通過傳感器裝置檢測長中間制品在給定工位的給定鑄造線上的存在之后，溫度傳感器裝置檢測該長中間制品相對于所述工位的溫度，因此允許實時數(shù)據(jù)的更新以用于操作該制造設(shè)備?；谠诮o定工位處檢測的溫度，將比例信號發(fā)送至總的自動控制系統(tǒng)。作為接收到輸入的結(jié)果，自動控制系統(tǒng)依照本發(fā)明的方法所指示的工作流程步驟來激活上述轉(zhuǎn)移裝置。

檢測長中間制品的位置或存在的感應(yīng)器裝置能夠是通用形光學(xué)存在傳感器，或更具體地，能夠是設(shè)計用于檢測發(fā)出的光或熱紅外發(fā)光體的存在的熱金屬檢測器。

例如，當(dāng)所述自動控制系統(tǒng)的傳感器裝置在大體上鄰近于連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的工位v1處檢測到從鑄造線上的連續(xù)鑄造機送達的坯段的存在時，優(yōu)選地在連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的出口處檢測該坯段的溫度t1。

此外，當(dāng)傳感器裝置在大體上鄰近于感應(yīng)加熱裝置40的入口的工位v2處檢測到在傳送器區(qū)段w1上行進的坯段的存在時，優(yōu)選地在感應(yīng)加熱裝置40的入口處檢測該坯段的溫度t2。

除此之外，當(dāng)傳感器裝置在大體上鄰近于燃料加熱裝置30的入口的工位v3處檢測到在傳送器區(qū)段w3上行進的坯段的存在時，優(yōu)選地在燃料加熱裝置30的入口處檢測該坯段的溫度t3。

最后，當(dāng)傳感器裝置在大體上鄰近于軋制機200的入口的工位v4處檢測到在傳送器區(qū)段w2上行進的坯段的存在時，優(yōu)選地在軋制機200的入口處檢測該坯段的溫度t4。

被引入至根據(jù)本發(fā)明的方法運行的制造設(shè)備并且沿著根據(jù)本發(fā)明的方法運行的制造設(shè)備行進的坯段能夠進一步有利地被標記并且由額外的傳感器裝置系統(tǒng)地監(jiān)測，例如，在由轉(zhuǎn)移裝置tr1、tr2、tr3承載和轉(zhuǎn)移和/或定位在熱緩沖器50上和/或儲備在冷緩沖器60上和/或貯存在冷填裝臺70上時。

根據(jù)本發(fā)明的方法基于數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型用于動態(tài)地計算參考值，所謂的總加熱成本指數(shù)（或用ghci表示）。根據(jù)本發(fā)明的方法對制造工作流程進行管理并且特比地對多個可用的加熱源（諸如，燃料加熱裝置30和感應(yīng)加熱裝置40）進行管理，使得總加熱成本指數(shù)被最小化。因此，總加熱成本指數(shù)與制造設(shè)備的多個加熱裝置相關(guān)并且特別地與多個加熱裝置的消耗相關(guān)。

上面的數(shù)學(xué)模型基于由感應(yīng)器裝置瞬時檢測的實際實時條件而以適應(yīng)性的方式計算總加熱成本指數(shù)。如下所述，隨后的模擬對制造設(shè)備的運行進行有效地建模，通過數(shù)學(xué)模型考慮到該制造設(shè)備的布局參數(shù)和裝置性能。

在以下內(nèi)容中，將通過舉例說明的方式對數(shù)學(xué)模型進行更具體的介紹，其中，已經(jīng)考慮到形式為坯段的長中間制品的具體情況。

加熱裝置30的消耗被計算為：

scgf=(240*dt+31000)/860+k1

其中：

scgf為消耗率（kwh/t）；

dt為所需的溫度增量（℃），其中，該情況中的dt等同于t2和t3之間的差值；

k1為常數(shù)。

燃料加熱裝置30的加熱率被計算為：

hr1=k2+k3*(2067*bs^exp0)

其中：

hr為加熱率（℃/min）；

bs為坯段側(cè)尺寸（mm）；

k2至k3為常數(shù)；

expo為常數(shù)。

燃料加熱裝置30的尺寸被計算為：

其中：

fl為燃料加熱裝置長度（mm）；

gap為燃料加熱裝置30內(nèi)的兩個坯段之間的距離；

prodfg為制造率（t/h）；

bw為坯段重量（t）；

ht為所需的加熱時間（h）；

k5至k6為常數(shù)。

加熱裝置40的消耗被計算為：

scif=k7+k8*(0,3048*dt)

其中：

scif為消耗率（kwh/t）；

dt為所需的溫度增量（℃），其中，該情況中的dt等同于t4和t2之間的差值；

k7至k8為常數(shù)。

感應(yīng)加熱裝置40的尺寸被計算為：

fl=k9+k10*(w1+w2*prod+w3*dt+w4*prod*dt—w6*prod²-w7*dt²)*1,3+3)

其中：

fl為感應(yīng)加熱裝置長度（mm）；

dt為所需的溫度增量（℃），其中，該情況中的dt等同于t4和t2之間的差值；

prod為制造率（t/h）；

w1至w7為常數(shù)。

燃料加熱裝置40的加熱率被計算為：

其中：

hr為加熱率（℃/s）；

vind為感應(yīng)加熱裝置穿過速度（m/s）；

dt為所需溫升（℃），其中，該情況中的dt等同于t4和t2之間的差值；

k11至k12為常數(shù)。

在工藝步驟期間產(chǎn)生的鐵鱗（scale）的量被計算為溫度、坯段表面（m2）、在該溫度下的留存時間的函數(shù)。

在燃料加熱裝置中產(chǎn)生的co2的量被計算為：

其中：

qc02為用于噸成品所產(chǎn)生的co2的量；

scgf為燃料加熱裝置的消耗率（kwh/t）；

potc為燃料熱值（kcal/nm3）；

k15至k16為常數(shù)。

最終，根據(jù)在文中介紹的數(shù)學(xué)模型，總加熱成本指數(shù)被計算為：

ghic=kl7+k18*((scgf*pg)+(scif*pe)+(ssq*fpp)+(qc02*cco))

其中：

ghic為總加熱成本（euro/t）；

scfg為燃料加熱裝置的消耗率（kwh/t）；

pg為燃料價格；

scif為感應(yīng)加熱裝置的消耗率（kwh/t）；

pe為電價；

ssq為鐵鱗量與坯段重量的比率（％）；

fpp為軋制成品價格；

qc02為產(chǎn)生的co2的量；

cco為co2成本（euro/t）；

k17至k18為常數(shù)。

根據(jù)以上內(nèi)容，可清楚看到以上所示的數(shù)學(xué)模型是如何考慮到一系列的連續(xù)更新的參數(shù)的，這些參數(shù)在制造工藝及其經(jīng)濟性中起到重要作用，諸如：一天的能源成本；能量消耗：co2的制造和成本；鐵氧化率（或稱為鐵鱗制造）；熔煉車間制造率；軋制機制造率；制造規(guī)劃；中間制品的存儲能力；成品的存儲能力。

根據(jù)本發(fā)明的方法依靠以上數(shù)學(xué)模型以用于制造工藝和動態(tài)推理的實時模擬以及連續(xù)實現(xiàn)的總加熱成本指數(shù)的計算。

優(yōu)選地在具有例如100ms的時間框架的計算程序中執(zhí)行總加熱成本指數(shù)的模擬和計算。為了在制造設(shè)備的實際布局和用于模擬的數(shù)學(xué)模型之間建立直接聯(lián)系，能夠有利地在數(shù)學(xué)模型中限定多個虛擬傳感器裝置，該虛擬傳感器裝置反映安裝在制造設(shè)備中的實際感應(yīng)器裝置或者與該實際傳感器裝置互連。

優(yōu)選地，對于每一個長中間制品（諸如，通常為坯段）而言，在連續(xù)的計算程序中重復(fù)進行相應(yīng)的相關(guān)聯(lián)的總加熱成本指數(shù)的計算。

由根據(jù)本發(fā)明的方法實施的步驟的順序成功實現(xiàn)了下述情況：每一個長中間制品跟隨一條制造路徑或路線，該制造路徑或路線實際上使通過相應(yīng)的ghci（或總體加熱成本指數(shù)）的以上計算程序獲得的值最小化。

在待加工的長中間制品中的每一個的最佳制造路徑或路線的確定中，根據(jù)本發(fā)明的方法的算法有效地管理幾個可用的熱源的最佳使用方式。

在沿著使上面限定的總加熱成本指數(shù)最小化的制造路徑有效地導(dǎo)向長中間制品中的每一個和全部中，構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的方法的基礎(chǔ)的算法經(jīng)由上面介紹的數(shù)學(xué)模型而明顯地考慮到制造設(shè)備的給定布局和其它設(shè)定數(shù)據(jù)。這樣的設(shè)定數(shù)據(jù)能夠包括沿著不同的傳送器和/或不同的傳送器區(qū)段的受控速度。

參考所介紹的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)選地，該設(shè)定數(shù)據(jù)還包括以下量：

-dt2，dt2等于相對于采用的給定制造設(shè)備布局的感應(yīng)加熱裝置40的最大預(yù)設(shè)溫升；

-t2,t2等于長中間制品穿過感應(yīng)加熱裝置40所用的最大預(yù)設(shè)時間；

-dt3，dt3等于相對于采用的給定制造設(shè)備布局的燃料加熱裝置30的最大預(yù)設(shè)溫升；以及

-t3，t3等于長中間制品在燃料加熱裝置30內(nèi)所花費的最大預(yù)設(shè)時間。

本方法還依賴于對經(jīng)過具有給定布局的制造設(shè)備的不同工位所產(chǎn)生的溫度損失或下降的估計；這樣的估計基于已知的用于評估冷卻工藝的熱模型。在該方面，上面介紹的數(shù)學(xué)模型考慮到相對于正被加工的長中間制品的特性的以下溫度損失或下降，該溫度損失或下降待從已知的用于實體的熱模型中導(dǎo)出或假定：

-dt1-2，dt1-2等于從ccm裝置100的出口區(qū)域到感應(yīng)加熱裝置40的入口的溫度損失；

-dt1-3，dt1-3等于從ccm裝置100的出口區(qū)域到燃料加熱裝置30的入口的溫度損失；

-dt3-2，dt3-2等于從燃料加熱裝置30的出口到感應(yīng)加熱裝置40的入口的溫度損失。

基于給定的制造設(shè)備布局；基于沿著不同的傳送器和/或不同的傳送器區(qū)段的受控速度；基于上面限定的預(yù)設(shè)時間段t2和t3；以及基于通過被插入至特定制造設(shè)備中并沿著該制造設(shè)備行進的長中間制品的傳感器裝置進行的追蹤，上面介紹的數(shù)學(xué)模型還能夠假定長中間制品在不同的制造設(shè)備工位之間移動所用的估計時間。

特別地，以下時間能夠被估計：

-t1-2，t1-2等于從ccm裝置出口區(qū)域100到感應(yīng)加熱裝置40的入口的時間；

-t1-3，t1-3等于從ccm裝置出口區(qū)域100到燃料加熱裝置30的入口的時間；以及

-t3-2，t3-2等于從燃料加熱裝置30的出口到感應(yīng)加熱裝置40的入口的時間。

基于以上實際的傳感器測量值；基于根據(jù)特定的制造設(shè)備布局所預(yù)設(shè)的設(shè)定值；并且基于以上假定的和/或由模型導(dǎo)出的值，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠系統(tǒng)地獲得一系列閾值溫度值tc3、tc3*、tc1，這些閾值溫度值明確地確定在多個可能的工作流程路徑或路線（路線1、路線2、路線3）之間自動操作的選擇。

下面將結(jié)合由根據(jù)本發(fā)明的方法執(zhí)行的步驟的順序的詳細說明并且結(jié)合圖3的對應(yīng)方法的并行說明來對這樣的閾值進行解釋，在多個可能的制造工作流程路徑之間進行的選擇根據(jù)該閾值被自動地操作。

從具有限定的布局的給定制造設(shè)備的連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100（或ccm出口區(qū)域100）處的實際溫度t1的傳感器輔助測量結(jié)果開始，

-隨后用模型估計從燃料加熱裝置30的出口到感應(yīng)加熱裝置40的入口的時間t3-2；以及

-從熱模型中導(dǎo)出溫度損失dt1-3和dt3-2。

如上所述，對于具有給定布局及其計劃用途的特定制造設(shè)備，感應(yīng)加熱裝置40中的可用預(yù)設(shè)溫升dt2和燃料加熱裝置30中的預(yù)設(shè)溫升dt3是已知的。

基于對如上所述的具有給定布局及其計劃用途的特定制造設(shè)備的假定，被視為軋制機200的入口處的期望且盼望的目標溫度tc4在數(shù)學(xué)模型中被輸入?？紤]到軋制品質(zhì)量和可加工性，目標溫度tc4使得通過軋制機200的長中間制品的加工能夠被最優(yōu)地執(zhí)行。因此，tc4優(yōu)選地與通過軋制機200的軋制工藝得到的已加工制品的預(yù)定技術(shù)選擇相關(guān)聯(lián)并且由該預(yù)定技術(shù)選擇決定。理想地，測得的t4和tc4會聚至同一值。借助于為給定的制造設(shè)備的模型的模擬而引入的虛擬傳感器，目標溫度tc4常規(guī)地面對傳感器在實際制造設(shè)備上測得的實際溫度t4，因此數(shù)學(xué)模型考慮到這樣的信息，使得由數(shù)學(xué)方法進行的制造操作的模擬適應(yīng)性地跟隨實際的制造設(shè)備的實際情況并且利用該實際情況進行更新。

基于以上輸入數(shù)據(jù)，第一閾值溫度tc3被計算。

如圖3中所示，tc3被視為目標溫度tc4與下述溫度的總和之間的差值：

-感應(yīng)加熱裝置40中的預(yù)設(shè)溫升dt2；以及

-燃料加熱裝置30中的預(yù)設(shè)溫升dt3；

同時，還考慮到從燃料加熱裝置30的出口到感應(yīng)加熱裝置40的進口的熱模型導(dǎo)出的溫度損失dt3-2并對其進行補償。這樣限定的第一閾值溫度tc3基本上是燃料加熱裝置30的入口處的校驗溫度，形成工藝可行性。

如果測得的溫度t1高于第一閾值溫度tc3，則根據(jù)本發(fā)明的方法自動地確定下述選項：從可行性和經(jīng)濟性角度而言，根據(jù)所謂的制造路線1（或制造路徑1）加工長中間制品，即繼續(xù)經(jīng)由傳送器w1將被傳送至連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100處的長中間制品轉(zhuǎn)移至感應(yīng)加熱裝置40，并且然后繼續(xù)經(jīng)由傳送器w2轉(zhuǎn)移至軋制機200。

如果測得的溫度t1低于第一閾值溫度tc3，則根據(jù)本發(fā)明的方法自動確定（已經(jīng)處于該階段）的是，從可用性和經(jīng)濟性角度來看，不選擇按照所謂的制造路線1（或制造路徑1）加工長中間制品。相反地，為了使當(dāng)前的中間制品和給定的制造設(shè)備的總加熱成本指數(shù)最小化，根據(jù)本發(fā)明的方法自動地確定僅有的剩余選項：跟隨所謂的制造路線2（或制造路徑2）；或者跟隨所謂的制造路線3（或制造路徑3）。

在制造路線2中，通過轉(zhuǎn)移裝置tr2將到達連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的長中間制品轉(zhuǎn)移至熱緩沖器50。此后，通過傳送器裝置w3將該中間制品帶至燃料加熱裝置30，并且經(jīng)由轉(zhuǎn)移裝置tr3使這些長中間制品在傳送器裝置w1上朝向感應(yīng)爐40移動。最后，這樣的中間制品經(jīng)由傳送器區(qū)段w2轉(zhuǎn)送至軋制機200。

在制造路線3中，首先通過轉(zhuǎn)移裝置tr2將到達連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100的長中間制品轉(zhuǎn)移至熱緩沖器50。此后，通過相同的轉(zhuǎn)移裝置tr2或使其位移范圍延伸的類似的轉(zhuǎn)移裝置進一步將這些中間制品轉(zhuǎn)移至冷緩沖器60，長中間制品儲備在該冷緩沖器60中。在冷緩沖器60和冷填裝臺70之間可以建立功能連接和/或物理連接（在圖1中用虛線來舉例說明），使得在一些倉庫或類似物中冷存儲更長時間的中間制品能夠稍后被再引入到制造工作流程中，經(jīng)由通過燃料加熱裝置30的通道以用于進行溫度均衡處理，并且隨后經(jīng)由轉(zhuǎn)移裝置tr3轉(zhuǎn)移至傳送器w1和感應(yīng)加熱裝置40，并且最終經(jīng)由傳送器區(qū)段w2轉(zhuǎn)送至軋制機200。

為了自動辨別所述制造路線2和所述制造路線3，根據(jù)本發(fā)明的方法計算了第二閾值溫度tc3*，該第二閾值溫度tc3*依賴于第一閾值溫度tc3并且優(yōu)選地等同于tc3減去從ccm裝置100的出口區(qū)域到燃料加熱裝置30的入口的溫度損失dt1-3，該溫度損失根據(jù)從ccm裝置出口區(qū)域100到燃料加熱裝置30的估計時間而通過熱模型導(dǎo)出。

如果測得的溫度t1高于該第二閾值溫度tc3*，則將當(dāng)前的中間制品引導(dǎo)至跟隨制造路線2。

相反，如果測得的溫度t1低于該第二閾值溫度tc3*，則將當(dāng)前的中間制品引導(dǎo)至跟隨制造路線3。

如果測得的溫度t1高于第一閾值溫度tc3并且仍然可選擇制造路線1，假設(shè)當(dāng)前的長中間制品在ccm裝置出口區(qū)域100處足夠熱以便于避開冷緩沖器60，則根據(jù)本發(fā)明的方法自動確定是沿著制造路線1還是沿著制造路線2來引導(dǎo)當(dāng)前的長中間制品，以便使總加熱成本指數(shù)保持最小。

為了自動確定是沿著制造路線1還是沿著制造路線2來引導(dǎo)當(dāng)前的長中間制品，根據(jù)本發(fā)明的方法參考第三閾值溫度tc1，該第三閾值溫度基本上代表在連續(xù)鑄造機出口區(qū)域100處的另外的校驗溫度。

第三閾值溫度tc1的計算基于上面介紹的數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型用下列數(shù)據(jù)的輸入來更新：

-當(dāng)前的目標溫度tc4；

-感應(yīng)加熱裝置40中的預(yù)設(shè)溫升dt2；以及

-從ccm裝置100的出口區(qū)域到感應(yīng)加熱裝置40的入口的溫度損失dt1-2，該溫度損失根據(jù)從ccm裝置出口區(qū)域100到感應(yīng)加熱裝置40的入口所用的估計時間t1-2而通過熱模型導(dǎo)出。

基于以上輸入數(shù)據(jù)，在第一步驟中，表示在感應(yīng)加熱裝置40的入口處的重建校驗溫度的中間溫度tc2被計算為所實現(xiàn)的tc4和dt2之間的差值。

在第二步驟中，第三閾值溫度tc1被計算為tc2和dt1-2之間的差值。

如果測得的溫度t1低于該第三閾值溫度tc1，則當(dāng)前的中間制品被引導(dǎo)至跟隨制造路線2。

相反，如果測得的溫度t1高于該第三閾值溫度tc1，則根據(jù)本發(fā)明的方法自動執(zhí)行另外的檢查。

基于在每個長中間制品被檢測并且通過工位v1和v2時的由所述工位v1和v2處的傳感器收集的輸入數(shù)據(jù)；并且基于由當(dāng)前的長中間制品是處于跟隨制造路線1的情況或是處于跟隨第二制造路線2的情況所指示的通過總加熱成本指數(shù)的數(shù)學(xué)模型進行的后續(xù)計算，根據(jù)本發(fā)明的方法自動確定下述情況：

-如果在給定條件下與路線1相關(guān)聯(lián)的總加熱成本指數(shù)ghci1低于與路線2相關(guān)聯(lián)的總加熱成本指數(shù)ghci2，則將當(dāng)前的長中間制品引導(dǎo)至制造路線1；或者，另外

-如果在給定條件下與路線1相關(guān)聯(lián)的總加熱成本指數(shù)ghci1高于與路線2相關(guān)聯(lián)的總加熱成本指數(shù)ghci2，則將當(dāng)前的長中間制品引導(dǎo)至制造路線2。

根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)有效地使通過加工長中間制品（諸如，坯段、塊料等）形成長金屬制品（諸如，桿、棒、絲等）的制造合理化，并且有效地使得該制造更加有能效。實際上，歸功于系統(tǒng)利用由實際制造設(shè)備上的傳感器檢測的當(dāng)前數(shù)據(jù)所進行的持續(xù)更新以及經(jīng)由對應(yīng)的虛擬感應(yīng)器進行的數(shù)學(xué)模型的并行更新，通過數(shù)學(xué)方法進行的制造操作的模擬適應(yīng)性地反映了實際制造設(shè)備上的實際情況。因此，即使是一天內(nèi)的能源成本的波動以及實時的變化的事實也被本方法準確地考慮到。

歸功于根據(jù)本發(fā)明的軟件實施的方法，保證了在連續(xù)鑄造機的下游的制造設(shè)備工位的無縫進入順序。此外，特別地，被加工的長中間制品的制造路徑被優(yōu)化，符合通過減少二氧化碳排放而減少加工操作的顯著減少以及生態(tài)效益的戰(zhàn)略。

通過根據(jù)本方法進行制造能夠因此顯著地降低遵守環(huán)境立法的成本。此外，通過將長中間品自動地導(dǎo)向至專門為當(dāng)前加工的產(chǎn)品設(shè)計的制造路線，提高了被加工的產(chǎn)品的質(zhì)量。

上面介紹的自動控制系統(tǒng)能夠連接至計算機系統(tǒng)的處理器。因此，本申請還涉及一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，器對應(yīng)于所解釋的方法，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括被構(gòu)造成指導(dǎo)和/或執(zhí)行如權(quán)利要求1至15所述的步驟的處理器。

類似地，本申請還涉及一種制造設(shè)備，該制造設(shè)備特別地被構(gòu)造成實施如權(quán)利要求1至15所述的方法，如之前在其各組成部分中所描述的。