CN106413931B - 优化制造金属的铁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助组织模型控制冶金技术的生产设备的方法，该组织模型包括计算生产出的产品的至少一个机械强度性能的程序，该程序基于计算的、在生产出的产品的组织中的金相成分计算该机械强度性能，其中，冶金技术的设备包括最后的冷却工段，并且冶金技术的设备的运行参数以至少部分地预设的、可调节的初始值用于对机械强度性能的计算，根据本发明的方法应提供一种解决方案，该解决方案实现了有利地调节运行参数，以获得由金属的钢合金和/或铁合金组成的产品的期望的机械强度性能。

Description

优化制造金属的铁合金的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制冶金技术的生产设备的方法，该生产设备用于由金属的钢合金和/或铁合金制造产品，其中，制造过程至少部分地借助组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型来控制，组织模拟器/组织监视器/组织模型包括计算生产出的、含有金属的钢合金和/或铁合金的产品的至少一个机械强度性能的程序，借助该程序根据相应的过程环节、基于计算的在制造的产品的出现的冶金组织中的金相成分和/或金相成分的相应份额计算至少一个机械强度性能，其中，冶金技术的生产设备的过程环节包括热轧机构和/或厚板材轧制机构和最后的冷却工段，并且冶金技术的生产设备的运行参数以至少部分地预设的、可调节的初始值用于对至少一个机械强度性能的计算，获得的至少一个机械强度性能取决于冶金技术的生产设备的运行参数。
背景技术
在运行热轧带材轧制机组和/或厚板材轧制机组时，除了成型之外，在轧制机构中将卷取温度或冷却停止温度以及冷却速率设为重要的目标参数，因为由此可在很大程度上调节获得的产品的机械强度性能。因此，这些参数的变化迫使机械强度性能也发生明显的变化，然而，随后仅根据对取自制造的产品的拉伸试样的拉伸试验才可确定该机械强度性能的变化。相应地把期望的机械强度性能调节到期望的程度，是轧制过程的重要目标之一，因为这些性能相当大地还决定了制造的产品在市场上可获得的价格。在冶金技术的设备中由金属的钢合金和/或铁合金制造产品时，其机械强度性能受另外的(运行)参数影响，例如轧制速度或最终轧制温度。因此，恒定的卷取温度也并不一定确保相应期望的类型的恒定的机械强度性能。虽然，制造的产品的温度可在轧制之后或者在卷取之前立即在线地直接地例如借助高温计或其他温度测量装置来测量，并且因此可直接用于调节。但是，通常要以大的时间延迟借助拉伸试验来测量机械强度性能，并且因此不可直接将其用于调节相应的冶金技术过程。因此，对轧制机构中的金属加工机组和紧接着的冷却工段确定地预设过程参数或方法参数并不必然引起维持期望的机械(强度)性能的目标值。此外，也不可直接并且立即测量机械强度性能，使得不能立即修正冶金技术的设备的过程参数或方法参数或运行参数。
因此，在现有技术中开发了模型以及组织模型，其实现了计算获得的机械强度数值并在线地立即影响冶金工作设备的运行参数。
因此，文献DE 198 81 711 B4公开了一种这种类型的用于控制冶金技术的设备、尤其是轧制机构的方法，该设备用于生产钢或铝。在此，在冶金技术的设备中将原材料制造成具有一定的与钢或铝的组织相关的材料性能的钢或铝，所述材料性能与冶金技术的设备运行的运行参数相关。在此，借助组织优化器根据钢或铝的期望的材料特性决定运行参数，其中，材料特性可以是钢或铝的屈服极限、蠕变极限、拉伸强度、断裂伸长量、硬度、相变温度、各向异性或硬化指数。
从文献DE 10 2007 007 560 A1中已知一种用于对金属加工机组的至少部分人工的控制进行支持的方法，在该金属加工机组中加工带状或铸锭状或预成型的材料。在此，在考虑金属加工机组的影响相状态的运行参数的情况下和/或在考虑金属的状态参数的情况下，基于包括用于确定相状态的模型的模型，关于金属加工机组的确定的位置连续地以计算的方式确定金属的至少一个金相份额；并且关于金属加工机组的确定的位置，对操作者显示至少一个相的份额。因此例如显示铁素体、奥氏体、珠光体和渗碳体的份额。
文献WO 2005/099923 A1公开了在制造钢时将相变模型应用于轧制机组的冷却工段，利用该相变模型除了钢的温度之外还可实时计算钢沿着钢带材的金相份额。说明了一种调节系统，该调节系统使卷绕在卷取装置上的钢带材的相份额保持恒定。为此，在下列步骤中进行：在第一步骤中，根据数据确定相变度和确定的相份额；在第二步骤中，在带材进入轧制机组的冷却工段时为了调节而在线地这样匹配冷却策略的一个或多个参数(调节变量)，即，使得在卷取装置处的冷却的钢期望的相份额保持恒定。目标是，尽可能准确地维持生产的金属具有所要求的性能或材料性能。
通过在合适的模型中直接计算机械性能，能以尽可能高的准确性确定为此所需的过程参数。在此，对于钢来说，奥氏体、铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体的相成分基本上对于最终的机械强度性能具有决定性意义。
对钢材添加合金元素，以在相应给出的过程条件和方法条件下使由此制造的产品具有最佳的机械强度性能。需对相应的钢材添加的合金元素的量尤其取决于在相应的应用情况下期望的机械强度性能。合金元素非常昂贵，因此试图降低或优化用于合金的成本。因为迄今为止不能对通过添加合金元素所达到的、就相应的钢产品的机械强度值方面的结果做出相应具体的预测，而必须借助实验性的试验对此进行确定，多少量的相应的合金元素会对相应的钢产品的机械性能或机械强度性能产生何种影响。
从文献WO 98/18970A1中已知一种用于检测并且控制源自热轧过程的轧制产品的质量的方法，在其中，在整个轧制过程中在线地获取生产条件，如温度、道次压下量等，并且借助彼此链接的并且描述整个轧制过程的物理/冶金的和/或统计的模型，从中预先计算轧制产品的期望的机械/技术的材料性能，尤其是屈服极限、拉伸强度和断裂伸长量。通过在线获取实际的和瞬时的生产条件，可利用该方法预先计算期望的材料性能。在此，对于每种原材料来说尤其还鉴别其化学分析成分并且将其提供给物理/冶金的奥氏体化模型和析出模型。此外，计算为了维持所要求的机械/技术的材料性能所需的、用于加热的时间-温度-变化曲线的变化；在轧制时的时间-温度-形变变化曲线的变化；在冷却时的时间-温度-变化曲线的变化，并且将它们传递给加热设备、轧制设备和冷却设备的控制系统。由此，确保维持轧制过程的所要求的机械技术的材料性能。利用从该文献中已知的方法，在使用物理/冶金的奥氏体化模型、形变模型、再结晶模型、相变模型、析出模型、冷却模型和材料模型的情况下，优化原材料的理论化学分析成分和生产条件，并且对其进行确定以用于新的有关的产品质量。在该方法中，在计算强度性能时考虑例如使用的材料的碳含量或锰含量，从而从该模型中还已经可见合金元素对获得的产品的机械强度性能的影响。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种解决方案，其相对于迄今为止的方法能够有利地调节运行参数，以在轧制机组中制造由金属的钢合金和/或铁合金制成的产品时获得产品的期望的机械强度性能和在产品中期望的金相份额。
在开始时详细描述的类型的方法中，该目的根据本发明通过如下方式来实现，即，获取至少一种合金元素、优选为所有合金元素的相应的质量份额和至少一个另外的运行参数作为冶金技术的生产设备的用于计算至少一个强度性能的运行参数，其中，合金元素存在于使用的金属的钢合金和/或铁合金的化学组成中，并且至少一个另外的运行参数尤其是在制造产品时影响该产品的冷却速率，优选为在轧制过程之后执行的冷却的过程中出现的冷却速率，并且通过减少合金元素中的一种或多种合金元素在使用的金属的钢合金和/或铁合金的化学组成中的质量份额，至少部分地补偿和/或平衡由于至少该另外的运行参数的变化、尤其是冷却速率的提高而可获得的或获得的所考量的强度性能的提高。
因此，利用本发明可行的是，优化一种或多种合金元素的使用，使得在设置可达到的冷却率时或者在设置另外的运行参数中的一个时，在相应的钢合金和/或铁合金的化学组成中仅相应存在至少为了达到所考量的强度性能必然所需的一种或多种合金元素的质量份额。因此，例如通过可行的或所设定的冷却速率确定、决定并且调节制成的产品的所考量的、需达到的强度性能，而化学组成与此相匹配。
根据本发明，由于相应存在的合金元素引起或影响混晶析出硬化
Figure GDA0002029694340000051
在计算机械强度性能或至少一个机械强度性能时，考虑相应存在的合金元素对生产出的产品的机械强度性能的影响和作用。利用根据本发明的方法，可准确确定合金元素对机械强度性能的影响。如果例如添加了一些锰，则利用存储在组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型中的程序可立即得知该变化，使得可确定该变化对生产的产品的机械强度性能或至少一个机械强度性能的影响。
操作者可利用该知识实现轧制机构的冷却工段的现代化，以例如提高冷却速率。该更高的冷却速率对机械强度性能有影响并且可有针对性地用于改变机械强度性能。为此，组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型利用存储于其中的程序提供必需的信息。程序考虑更高的冷却速率并且确定由此引起的强度性能的变化。因此，在所使用的合金的化学分析成分或组成保持相同并且冷却速率更高的情况下得出了不同的机械强度性能，或者利用少的合金元素，即利用更小的合金元素质量份额或重量份额(重量百分数)可实现相同的机械强度性能，从而节省了成本。可利用存储在组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型中的程序确定成本，该程序根据轧制机构的相应的过程环节、基于计算出的制造的产品的所出现的冶金组织的金相成分和/或金相成分的相应的份额计算、量化制造的产品的至少一个机械强度性能。
此外可行的是，利用存储的程序计算过程参数改变产生的作用。如果例如轧制机组温度或终轧机组温度提高并且同时卷取温度下降，则存储的程序确定过程参数或运行参数必然的变化并且相应地计算由该变化而得出的机械强度性能。利用组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型和存储于其中的程序，给操作者提供了新的工具，从而通过最佳地调节冶金技术的设备的包括具有冷却工段的轧制机构的过程环节的过程参数、方法参数和/或运行参数可进行材料开发，并且使材料具有期望的机械强度性能。
在本发明的设计方案中规定，利用可数数量的反映评定标准的评定单元评定相应获取的一种或多种合金元素的质量份额和/或相应获取的至少一个另外的运行参数、尤其是相应获取的冷却速率。因此，则不仅可使由于合金组成的变化对制造的产品的所考量的机械强度性能的变化的影响与成本数值相关联，而且可使由于另外的运行参数、尤其是冷却速率的变化所引起的对制造的产品的所考量的机械强度性能的变化的影响也与成本数值相关联。
为了能够在所使用的钢合金材料和/或铁合金材料的化学组成变化与冷却速率的变化的不同组合之间直接地进行评定比较，本发明在另外的设计方案中还规定，借助程序确定和/或呈现可数的评定单元的相应的总和数值，在分别由利用可数数量的评定单元评定的一种或多种合金元素的质量份额和利用可数数量的评定单元评定的另一运行参数、尤其是冷却速率形成不同组合的情况下得出相应的总和数值用于相应所考量的强度性能。
为了可执行比较评定，适宜的是，程序包括数学的项和/或算法，借助其使相应数量的评定单元和/或确定的不同的总和数值彼此进行比较。
附图说明
图1示出了经济方面：高强度品级的追加价格。
具体实施方式
因此补充地，根据本发明的方法还包括评定合金组成和冷却速率对一个或多个分别需达到的期望的机械强度性能的影响。借助反映评定标准的评定单元进行评定，利用这些评定单元评定合金组成和冷却速率。评定单元可以是在技术上定量的类型，例如Δ强度增加/Δ合金元素的总和的质量百分比份额相对于Δ强度增加/Δ冷却水量。但是，这些评定单元(附加地)还可与成本、即资金数值有关，如从图1中可得悉的那样。此处标绘了对于屈服极限朝高强度钢品级的变化(从S315MC到S650MC)分别必须的附加资金成本(欧元40.00至欧元215.00)。接下来，可使合金组成与冷却速率的各种不同组合借助与合金组成和冷却速率分别相关的评定单元进行相互比较。然后可使用可数的评定单元的分别形成为比较值的总和数值，以选择对于执行生产过程特别(成本)有利的或合适的、由合金组成和冷却速率形成的确定的组合。反映评定标准的评定单元例如可为货币单元或与评定单元相关的评定单元。因此可行的是，给不同的冷却速率和不同的合金组成分别分配单独的成本数值，但也可将二者相加再分配一个成本数值。因此，利用根据本发明的方法可将合金成本的影响与从用于实现确定的冷却速率的成本中得出的用于获得相应期望的机械强度性能的成本进行比较。因此，利用根据本发明的方法可确定用于调节确定的期望的机械性能的合金成本数值。同样，也可确定为设定期望的机械强度性能而用于执行必要的冷却速率的成本数值。因为更高的冷却速率以及钢合金或铁合金的合金元素显著影响得到的产品的机械性能，通过利用根据本发明的方法的比较可准确确定相对于机械强度性能的变化的合金变化的成本数值。因此，例如在将现有的冷却工段改造成具有而今更高的、可调节的冷却速率之后，期望的机械强度性能的数值能够上升。该上升可用于减少在所使用的钢材料和/或铁材料的合金组成中的各个合金元素，由此实现整个方法的成本节约，这样的成本节约通过使用一种或多种合金元素的减少的量而得到。利用根据本发明的方法能够实现这种评估和评定。
在本发明中，该评估和评定可借助组织模型和/或组织监视器和/或组织模拟器来实现。当如从图1中可得知的那样，这种经济的或资金的相关关系存储于组织模型和/或组织监视器和/或组织模拟器中时，尤其在根据本发明的意义中，此时借助反映评定标准的评定单元还可量化相应的参数在资金方面的影响。从图1中可得知，屈服极限上升约100MPa引起追加价格成本约30.00欧元。例如屈服极限从钢S420MC上升至钢S500MC，伴随着成本从65.00欧元上升至85.00欧元，等于有20.00欧元的差值。该平均为30.00欧元的成本增加和在上文提及的示例中为20.00欧元的成本增加必须体现为以添加合金元素的形式或者以相应的钢带材在其在轧制机组中进行制造时的冷却速率的提高的形式，其中，冷却速率提高使铁素体颗粒大小更小并且由此带来强度性能“屈服极限”的提高。该关系存储于根据本发明的组织模型中并且因此也可定量地以相应设置的、被评定的可数的评定单元标明。
当冶金技术的生产设备的操作者能够在例如在轧制过程之后对获得的产品进行的并且必需的冷却期间实现更高的冷却速率，例如通过改造使冷却工段的冷却能力提高，则由此可达到强度提升、即所考量的机械强度性能的提高。现在可将通过该提高的冷却速率而达到的强度提升的效果用来实现补偿通过改变所使用的钢合金和/或铁合金的化学组成取得相反的效果。现在，利用根据本发明的方法和在此使用的程序可计算所使用的合金的化学组成具有的合金元素中的改变的、减少的锰份额对获得的产品的需获得并且所考量的机械强度性能的影响。这样重复进行计算，直至由于提高的冷却速率引起的强度提升减少到“0”，使得由于提高的冷却速率引起的强度提升或机械强度性能的数值的提升耗尽并且又存在机械强度性能的原始数值。在此，由于节约合金元素产生的成本节约与由于更高的冷却速率所需要的成本提高抵消。在通常加有Nb的、具有约0.07％C、0.7％Mn、0.2％Si、0.04％Nb、0.084％Ni、0.034％Mo、0.084％Cr、0.0084％V和0.0084％Ti的细晶粒结构钢中，以该方法通过减少合金含量可节约通常为30.00欧元/t的合金成本的约4％，使得在该示例中合金成本下降到28.80欧元/t。因此，在运行年产量为1百万吨的冶金技术的生产设备的情况下，对于这种细晶粒结构钢每年可节约约1.2百万欧元的合金成本。
利用根据本发明的方法可行的是，对于每种材料确定由于减少使用的合金元素的量可产生的节约。在此，合金份额大的材料提供高节约潜力，合金份额小的材料提供相应更低的潜力。利用根据本发明的方法或存储于其中的程序可行的是，当用于相应所考量的材料、即相应所考量的钢合金和/或铁合金的合金成本是已知的时，能计算出所考量的冶金技术的生产设备的整年产量的节约能力。
为了考虑合金元素对作为获得的产品的机械强度性能的屈服极限的影响，本发明的特征还在于，程序包括如下的数学的项和/或算法，其反映在使用的金属的钢合金和/或铁合金的化学组成中的合金元素的质量份额对制造的产品的屈服极限的影响。
在此，在本发明的特别有利的设计方案中规定，项具有等式在等式中Ci为分别以重量百分比表示的相应不同的合金元素i的份额，Ai和Bi分别为相应的回归系数(其通过试验预先确定)，并且YS为屈服极限(Yield Strength)，确定屈服极限的变化(Δ)。回归系数根据试验顺序来测定，在其中，考虑/已考虑碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、钒(V)、氮(N)、铜(Cu)、铝(Al)、铌(Nb)、钛(Ti)和磷(P)作为钢合金和/或铁合金的合金元素的影响，其中，存在/已存在或已知用于确定回归参数的实验性的测量数据。
此外有利的是，利用存储于组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型中的程序同样可确定在相变之后在制造的产品中最终形成的颗粒大小，因为颗粒大小依据霍尔-佩奇关系(Hall-Petch-Relation)对机械强度性能有影响。因此，本发明在设计方案中还规定，程序包括如下的项，其反映在产品最终冷却时形成的铁素体组织的铁素体颗粒大小(d)对屈服极限的影响、呈等式
Figure GDA0002029694340000092
的形式。除了计算相成分和合金元素的影响之外，还重要的是，计算转变而成的金属的颗粒大小。铁素体颗粒大小对得到的机械强度性能有重大影响，因为根据霍尔-佩奇-关系，伴随着颗粒大小的下降，预期有强度性能“屈服极限”的提升ΔΥ。在等式中，d为铁素体颗粒大小，A为回归参数并且YS为屈服极限(YieldStrength)，确定屈服极限的变化(Δ)。
因为形成的铁素体颗粒大小与相应的冷却速率相关，本发明还规定，程序包括如下的项，其反映冷却速率对在产品最终冷却时形成的铁素体组织的铁素体颗粒大小(d)的影响、呈等式
Figure GDA0002029694340000101
的形式。在此，d为铁素体颗粒大小，Ai为经验系数，Ceq为碳当量，dγ为奥氏体颗粒大小，ε为残余硬化并且CR为冷却速率。由此可见，冷却速率越高则使得铁素体颗粒越小。在制造时，通常追求生产具有尽可能高强度的材料并且调节成尽可能小的铁素体颗粒。铁素体颗粒大小决定性地受冷却速率或冷却速度影响，冷却速率或冷却速度可在(通常轧制机组以及制造的产品的轧制过程结束之后的)冷却工段中根据可供使用的冷却能力来调节。
因为通常不可及时地测量机械强度性能，根据本发明使用如下的模型，其包括组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型，组织模拟器/组织监视器/组织模型包括对产出的、含有金属的钢合金和/或铁合金的产品的至少一个机械强度性能进行计算的程序，该程序根据冶金技术的设备的相应的过程环节并基于计算的、在制造的产品的形成的冶金的组织中的金相成分和/或金相成分的相应份额计算出至少一个机械强度性能。这种模型为所谓的MPC(机械性能计算器Mechanical Property Calculator)程序，该程序根据在整个过程环节中的过程条件确定机械性能，整个过程环节由炉子、轧制机组和冷却工段组成。这实现了设定卷取温度或冷却速率的新的理论值。附加地，该模型适用于在平衡水区域(Trimmwasserzone)中的调节目的。在冷却之后使用屈服极限或拉伸强度作为调节参数。在预设该设定值时，模型计算为此必需的过程参数。结果立即可见并且在每个新的循环计算中更新。MPC程序的核心是，计算生产的材料在冷却后的机械强度性能。通过半经验公式进行计算。对带材或板材的不同的体积单元进行计算。因此，将带材或板材划分成小的单元。在计算期间，考虑过程参数，例如轧制速度和轧制温度。如果这些过程参数发生变化，则立即进入新的计算。给出性能在带材或板材中的机械(强度)分布作为结果。
机械(强度)性能的计算的基础是计算产出的材料的相成分。为此，需要计算金属的精确的冷却变化曲线，并且根据该冷却曲线(其本身又受冶金的组织转变影响)建立奥氏体分解为成分铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体的模型。如果使用该模型计算机械(强度)性能，则必须利用测量的数值进行校正，以确保很好地预测机械(强度)性能。因此，将借助模型计算的数值与由拉伸试样确定的数值进行比较并且确定，在测量值的分散度很小的情况下，在计算的数值与测量的数值之间是否存在显著的相互关系。在不同的设备类型(热轧带材机组、厚板材机组和连续铸造设备、尤其是CSP设备)中获得这种一致性。
借助在MPC模型中的计算可分析并优化现有的生产情况和过程情况。因此，通过对合金方案的改进可降低用于合金元素的成本，因为可计算成本-用量比例。因此，在改进方案中，本发明的特征还在于，借助程序至少相对于至少一个需达到的机械强度性能优化运行参数。利用根据本发明的方法，可计算具有给定的化学组成的需制造的产品的强度性能。如果运行参数(例如在终轧机组(轧制)中的负荷分布、最终轧制温度、冷却策略或卷取温度)改变，则获得的机械强度性能改变。在执行根据本发明的方法时使用的程序对调节的或需调节的运行参数进行优化并且因此决定最佳的强度性能。
此外，可考虑设备技术改进产生的作用，即例如提高最大轧制力或者提高最大冷却速率等等。这些改进的生产条件使得在制造材料时能够实现改进材料的(强度)性能或者降低成本。因此可推动材料研发，为此相对于分别提出的要求以最佳的方式调节在轧制机构以及在冷却工段中的过程参数。
考虑到相应期望的机械强度性能，利用在根据本发明的方法中使用的程序由此可优化在炼钢机构、轧制机构和冷却工段中的过程环节的各个加工步骤的运行参数，使得确定在各个加工步骤中的各个组织变化，并且由此迭代地确定性能优化的组织。因此，可优化传统的过程或者加速新材料的研发和制造。由此，可节约在材料开发时的巨额成本。
此外，由于转化炉炉缸大，通常生产的预制材料或铸锭由于订购量少并且批量小而必须部分(暂时)存放。这导致具有相应库存成本的大的库存。借助根据本发明的方法可行的是，对分析成分相同、即化学组成相同，但制造参数不同的铸锭进行加工并且基于不同的制造参数或运行参数调节到不同的强度性能。这通过使用相应的迭代方法来实现，借助该迭代方法，通过在根据本发明的方法中使用的程序确定或可确定可能达到的机械强度性能。以该方式可降低库存或降低库存成本并且提高经济性。
此外，本发明实现了实际相应出现的机械(强度)性能的在线可视化，为此在改进方案中规定，在控制台上在线地显示相应计算的至少一个机械强度性能。由此，基于信息和状态消息实现了人工介入并且引起生产中断的减少。
但是附加地，也可使用目标强度性能的自动控制。由此可实时对干扰做出反应并且这样优化另外的生产流程，即，使得达到期望的至少一个机械强度性能。这通过自动修正在轧制机构和在冷却工段中的至少一个或一些方法参数来实现。因此提供了在带材长度或板材长度上的均匀的性能分布。因此，本发明的特征还在于，借助计算的至少一个机械强度性能控制冶金技术的生产设备的运行参数并且自动地操控期望的至少一个机械强度性能。如果例如由于运行干扰没有维持预设的理论运行参数(例如预设的最终轧制温度)，可能也不再能达到一个或多个预设的机械强度性能。在这种情况下，在根据本发明的方法中的程序利用相应实际测量的数值/数据进行计算，并且这样改变其余的运行参数(例如冷却策略和卷取温度)，即，使得尽管如此也(尽可能)达到期望的理论机械强度性能。因此，自动地操控一个或多个机械强度性能。
本发明可用于由钢合金和铁合金制造金属带材和板材的轧制机构中，例如热轧带材机构和厚板材机构中，本发明还可用于生产过程中的、用于冷却含钢或含铁的材料的所有工位，尤其是相应具有相关的器械的热轧带材机组和厚板材机组。优选地，用于执行根据本发明的方法的冶金技术的设备包括热轧机构和/或厚板材机构，在其中，在炉子之后在任意数量的机架中进行成型，机架也可分成一个或多个预轧机架和一个或多个终轧机架，并且其中，成型的材料接下来在冷却工段中在被冷却到卷取温度或冷却停止温度。因此，本发明的特征还在于，冶金技术的生产设备具有包括炉子、轧制机构(尤其是热轧机构和/或厚板材轧制机构)和冷却工段的过程环节，并且将该冶金技术的生产设备的整个过程环节的运行参数加入到程序中。
但是也可行的是，冶金技术的生产设备包括炼钢机构和/或连续铸造设备，其同样包括在组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型中，因此组织模拟器/组织监视器/组织模型构造成所谓的3级工具。因此，本发明最后还规定，冶金技术的设备包括如下的区域、尤其是炼钢机构和/或连续铸造设备，在其中熔液状地存在金属的钢合金和/或铁合金，并且将包括该区域的冶金技术的生产设备的整个过程环节的运行参数加入到程序中。
总的来说，本发明具有下列优点：
·由于改进了合金方案，合金成本得到优化
·通过最佳地调节过程参数来开发材料
·使机械性能实时可视化并且显示信息消息
·全自动地实时控制一个或至少一个机械强度性能
·通过使用组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型，能够降低运行成本以及定量评判投资成本的用处。

Claims (14)

1.一种用于控制冶金技术的生产设备的方法，该生产设备用于由金属的铁合金制造产品，其中，制造过程至少部分地借助组织模拟器和/或组织监视器和/或组织模型控制，组织模拟器/组织监视器/组织模型包括计算生产出的、含有金属的铁合金的产品的至少一个机械强度性能的程序，借助该程序，根据相应的过程环节，基于计算的、在所制造产品的形成的冶金组织中的金相成分和/或金相成分的相应的份额计算至少一个机械强度性能，其中，所述冶金技术的生产设备的过程环节包括热轧机构和/或厚板材轧制机构与最后的冷却工段，并且所述冶金技术的生产设备的运行参数以至少部分地预设的、可调节的初始值用于对至少一个机械强度性能的计算，获得的至少一个机械强度性能与所述运行参数相关，
其特征在于，
获取至少一种合金元素的相应的质量份额作为所述冶金技术的生产设备的用于计算所述至少一个机械强度性能的运行参数，其中，所述合金元素存在于使用的金属的铁合金的化学组成中，获取在轧制过程之后执行的冷却的过程中出现的至少一个冷却速率作为另外的运行参数，并且通过减少合金元素中的一种或多种合金元素在使用的金属的铁合金的化学组成中的质量份额，至少部分地补偿和/或平衡制造的产品的所考量的机械强度性能的由于至少该另外的运行参数的变化而能获得的提高，或至少部分地补偿和/或平衡制造的产品的所考量的机械强度性能的由于至少该另外的运行参数的变化而获得的提高，其中，利用可数数量的反映评定标准的评定单元评定一种或多种合金元素的相应获取的质量份额和相应获取的冷却速率，并且借助所述程序确定和/或呈现可数的所述评定单元的相应的总和数值，在分别由利用可数数量的评定单元评定的一种或多种合金元素的质量份额和利用可数数量的评定单元评定的冷却速率组成不同组合的情况下得出的所述相应的总和数值相应用于受考量的机械强度性能，其中，所述程序包括数学的项和/或算法，借助数学的项和/或算法对相应数量的评定单元和/或确定的不同的总和数值彼此进行比较。
2.根据权利要求1所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，获取所有合金元素的相应的质量份额作为所述冶金技术的生产设备的用于计算所述至少一个机械强度性能的运行参数。
3.根据权利要求1所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述另外的运行参数的变化是冷却速率的提高。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述程序包括如下的数学的项和/或算法，其反映在使用的金属的铁合金的化学组成中的合金元素的质量份额对制造的产品的屈服极限的影响。
5.根据权利要求4所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述项具有等式：
Figure FDA0002029694330000021
其中，在等式中Ci为分别以重量百分比表示的相应不同的合金元素i的份额，Ai和Bi分别为相应的回归系数，并且YS为屈服极限，确定屈服极限的变化Δ。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述程序包括如下的项，其反映在所述产品的最终冷却时形成的铁素体组织的铁素体颗粒大小对屈服极限的影响，并且呈现的等式的形式为：
Figure FDA0002029694330000022
其中，在等式中，d为铁素体颗粒大小，A为回归参数并且YS为屈服极限，确定屈服极限的变化Δ。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述程序包括如下的项，其反映冷却速率对在产品的最终冷却时形成的铁素体组织的铁素体颗粒大小的影响，并且呈现的等式的形式为：
Figure FDA0002029694330000031
其中，d为铁素体颗粒大小，Ai为经验系数，Ceq为碳当量，dγ为奥氏体颗粒大小，ε为残余硬化并且CR为冷却速率。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，借助所述程序至少在需达到的至少一个机械强度性能方面优化所述运行参数。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，将相应计算的所述至少一个机械强度性能在线地显示在所述冶金技术的生产设备的控制台上。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，借助计算的至少一个机械强度性能控制所述冶金技术的生产设备的运行参数，并且自动地操控期望的所述至少一个机械强度性能。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述冶金技术的生产设备具有包括炉子、轧制机构和冷却工段的过程环节，并且将该冶金技术的生产设备的整个过程环节的运行参数加入到所述程序中。
12.根据权利要求中11所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述轧制机构是热轧机构和/或厚板材轧制机构。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述冶金技术的生产设备包括如下的区域，在其中熔液状地存在所述金属的铁合金，并且将包括该区域的冶金技术的生产设备的整个过程环节的运行参数加入到所述程序中。
14.根据权利要求中13所述的用于控制冶金技术的生产设备的方法，其特征在于，所述冶金技术的生产设备包括炼钢机构和/或连续铸造设备。
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