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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung einer
wenigstens teilweise manuellen Steuerung einer Metallbearbeitungsstraße,
in der band- oder brammenförmiges oder vorprofiliertes
Metall bearbeitet wird, sowie eine Metallbearbeitungsstraße.
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Solche
Metallbearbeitungsstraßen – beispielsweise Fertigungsstraßen
zum Walzen des Metalls, Kühlstrecken zur Abkühlung
des Metalls oder eine Kombination beider – sind allgemein
bekannt. Häufig werden dabei im Endprodukt oder auch für
bestimmte Bearbeitungsschritte möglichst exakt bestimmte
Phasenzustände des Metalls benötigt, das bedeutet,
bestimmte Phasenanteile verschiedener Phasen des Metalls, insbesondere
des Stahls, sind als Zielwerte vorgegeben. Die Einhaltung dieser
Zielwerte ist ein wesentliches Kriterium für die Qualität des
Metalls.
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Um
in einer automatisch gesteuerten Anlage eine möglichst
exakte Einhaltung des gewünschten Phasenzustands des Metalls
zu erreichen, wurde beispielsweise in der
WO 2005/099923 A1 vorgeschlagen,
ein Phasenumwandlungsmodell zu verwenden, das unter Berücksichtigung
einer Wegverfolgung, der Betriebsparameter der Metallbearbeitungsstraße,
der Primärdaten, die das in die Metallbearbeitungsstraße
einlaufende Metall und dessen Zustand beschreiben, und von Messwerten
wenigstens ein Phasenanteil an wegverfolgten Metallpunkten zu bestimmen
und anhand des Ergebnisses eine Kühlstrecke entsprechend
anzusteuern.
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Eine
automatische Ansteuerung kann jedoch nicht in jedem Prozess die
gewünschten Zielparameter (beispielsweise Phasenanteile,
Temperatur, Dicke und dergleichen) des bearbeiteten Metalls tatsächlich
erreichen, so dass Anlagen mit einer we nigstens teilweise manuellen
Steuerung bekannt sind. In diesen Anlagen kann eine Bedienperson
diverse Komponenten, beispielsweise Stellglieder zur Kühlung, Rollgänge
oder Walzen, von Hand ansteuern, um so eine Einstellung auf die
gewünschten Zielparameter zu erreichen. Am Ende der Bearbeitungsstraße
wird dann beispielsweise die Temperatur gemessen und der Bedienperson
zur Anzeige gebracht, beispielsweise am Ende einer Kühlstrecke.
Verschiedene Einstellungen von Betriebsparametern können
dabei zur selben Temperatur führen, jedoch zu unterschiedlichen
Phasenzuständen des Metalls, so dass – für
die Bedienperson nicht erkennbar – eine Ausschussproduktion
auftreten kann. Auch wird mithin eine schlechtere Qualität
des bearbeiteten Metalls erhalten. Es kann auch vorkommen, dass
aufgrund des falschen Phasenzustandes eine Bearbeitung fehlschlägt
und es zu so genannten Cobbles in der Anlage kommt, das Metall sich
also in der Anlage verkantet oder verhakt, was wenigstens zu einem
Stillstand der Anlage führen kann. Bei einem solchen Cobble ist
auch die Sicherheit eventuell anwesender Personen gefährdet.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Unterstützung
einer wenigstens teilweise manuellen Steuerung einer Metallbearbeitungsstraße
anzugeben, das einer Bedienperson eine bessere Einstellung im Hinblick
auf Zielparameter erlaubt und daher die Qualität des bearbeiteten
Metalls erhöht, die Ausschussproduktion verringert und
Cobbles verhindert.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
kontinuierlich bezogen auf wenigstens eine bestimmte Stelle der
Metallbearbeitungsstraße der Anteil wenigstens einer metallurgischen Phase
des Metalls unter Berücksichtigung von den Phasenzustand
beeinflussenden Betriebsparametern der Metallbearbeitungsstraße
und/oder von Zustandsparametern des Metalls ermittelt und der Anteil
der wenigstens einen Phase bezogen auf die bestimmte Stelle der
Metallbearbeitungsstraße einem Bediener zur Anzeige gebracht
wird.
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Erfindungsgemäß wird
also zunächst der Anteil wenigstens einer Phase an einer
bestimmten, insbesondere für den Bearbeitungsprozess relevanten Stelle
der Metallbearbeitungsstraße ermittelt. Das Ermittlungsergebnis
kann weiterhin zur teilweisen automatischen Steuerung der Metallbearbeitungsstraße verwendet
werden, wird jedoch im erfindungsgemäßen Verfahren
einem Bediener vorteilhafterweise auch in Echtzeit angezeigt, beispielsweise
an einer Steuerungseinrichtung. Der Bediener erhält somit zeitnah
für die Qualität des bearbeiteten Metalls relevante
Informationen, die den Einfluss von ihm vorgenommener manueller
Ansteuerungen unmittelbar wiedergeben, so dass gegebenenfalls durch
weitere Veränderungen die manuellen Einstellungen weiter optimiert
werden können. Die Anzeige dient also der Qualitätssicherung,
verhindert jedoch auch Cobbles und die Produktion von Ausschuss
und erhöht die Sicherheit an der Metallbearbeitungsstraße.
Insbesondere kann die Anzeige auch dann verwendet werden, wenn die
Metallbearbeitungsstraße in einem automatischen Modus betrieben
wird, so dass frühzeitig erkannt wird, dass ein Qualitätsproblem
auftritt und auf eine manuelle Steuerung umgeschaltet werden kann,
um entsprechende Korrekturen vorzunehmen. Im Allgemeinen soll hier
unter dem Begriff „manuelle Steuerung" jedoch auch ein
Minimaleingriff verstanden werden – kurz jede Art von Benutzerinformation, die
einen – wenn auch noch so kleinen – Einfluss auf den
Betriebsablauf hat. Ein Beispiel zu einem solchen Handeingriff,
der auch eine manuelle Steuerung darstellt, ist die Auswahl eines
geeigneten Kühlplanes oder geeigneter Kühlparameter.
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Zur
Ermittlung des Anteils kann insbesondere ein Modell zur Ermittlung
des Phasenzustands des Metalls an verschiedenen Metallpunkten (definierte Orte
auf dem Metall) verwendet werden, wobei eine Wegverfolgung der Metallpunkte
und/oder Primärdaten, die das in die Metallbearbeitungsstraße
einlaufende Metall und dessen Zustand beschreiben, berücksichtigt
werden. Solche Modelle erreichen verlässliche Aussagen über
den Phasenzustand des Metalls an verschiedenen Metallpunkten. Das
Modell wird für jeden in die Metallbearbeitungsstraße
einlau fenden Metallpunkt, gegebenenfalls aufgrund einer Messung,
initialisiert. Alle in der Straße befindlichen Metallpunkte
werden wegverfolgt. Da aufgrund der Wegverfolgung und der Betriebsparameter
die Einflüsse an allen Metallpunkten bekannt sind, kann kontinuierlich
der Phasenzustand an jedem der betrachteten Metallpunkte aktualisiert
werden. Für die Anzeige muss dann lediglich die entsprechende
Information an der bestimmten Stelle der Metallbearbeitungsstraße
abgefragt werden. Diese Information kann beispielsweise dem Metallpunkt
entnommen werden, der der bestimmten Stelle am nächsten
liegt. Das Modell kann auch in ein übergeordnetes Modell integriert
sein, beispielsweise mit einem Temperaturmodell. Selbstverständlich
können auch andere Methoden verwendet werden, um den oder
die Phasenanteile zu bestimmen, beispielsweise Messvorgänge.
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Wie
bereits erwähnt, können in die Ermittlung des
Phasenzustands des Metalls auch Messgrößen eingehen.
Dazu kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Messeinrichtung
zur Aufnahme von Zustandsparametern, insbesondere ein Pyrometer, verwendet
wird. Mittels eines Pyrometers lässt sich die Temperatur
an einem bestimmten Metallpunkt messen, so dass, insbesondere in
Verbindung mit den Primärdaten, an einem solchen Punkt
beispielsweise eine Initialisierung des Modells vorgenommen werden
kann. Selbstverständlich können Zustandsparameter
auch zur Adaption des Modells dienen, indem ein Messwert beispielsweise
eine Korrektur des vom Modell bestimmten Phasenzustands nahe legt.
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Die
Metallbearbeitungsstraße kann jegliche Art von Metallbearbeitungsstraße
sein, in der der Phasenzustand des Metalls eine wichtige Rolle spielt.
So kann die Metallbearbeitungsstraße beispielsweise eine
Fertigungsstraße sein, in der ein ferritisches Walzen vorgesehen
ist. Ferritisches Metall lässt sich mit einer geringeren
Walzkraft als beispielsweise austenitisches Metall walzen. Wichtig
ist hierbei, dass der Umwandlungspunkt von Ferrit in Austenit möglichst
genau bekannt ist und zwischen zwei bestimmten Walzgerüsten
liegt. Dann kann im erfindungsgemäßen Verfahren
beispielsweise vorgesehen sein, dass die Anzeige des Phasenanteils
an jedem Walzgerüst erfolgt. Auf diese Weise ließe
sich ferritisches Walzen realisieren, da der Bediener zu jeder Zeit
einen Überblick über die Phasenzustände des
Metalls hat und gegebenenfalls durch eine manuelle Ansteuerung in
den Walzprozess eingreifen kann.
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Besonders
vorteilhaft anwendbar ist das Verfahren jedoch, wenn das Metall
in einer als Kühlstrecke zur Kühlung des Metalls
ausgebildeten Metallbearbeitungsstraße bearbeitet wird.
Kühlstrecken schließen sich häufig an
eine Fertigungsstraße an und dienen der Vorbereitung des
Metalls zur Entnahme. Beispielsweise kann daher am Ende der Kühlstrecke
eine Haspel vorgesehen sein, auf die das bearbeitete Metall aufgehaspelt
wird. Selbstverständlich ist es genauso möglich,
dass am Ende der Kühlstrecke eine Weiterbearbeitung erfolgt
oder eine andere Entnahme- beziehungsweise Lagereinrichtung vorgesehen
ist. Ein Beispiel hierfür ist die Grobblechstraße.
Da dort nicht gehaspelt werden kann, werden die Bleche stattdessen
in einem Streckrichter geradegebogen und wie Platten gelagert. In
einer solchen Kühlstrecke sind Stellglieder vorgesehen,
die zur Temperaturbeeinflussung des Metalls dienen und daher auch
auf die Phasenanteile Einfluss haben. Eine Kühlstrecke
kann beispielsweise oberhalb und unterhalb eines Rollganges angeordnete
Ventile aufweisen, über die Kühlmittel, insbesondere
Wasser, auf das Metall aufgebracht wird. Manuell oder automatisch
angesteuert werden können beispielsweise die Wassermenge
und der Wasserdruck. Häufig wird am Anfang und am Ende
der Kühlstrecke die Temperatur des Metalls gemessen. Daher
kann vorgesehen sein, dass als Zustandsparameter Messwerte eines
der Kühlstrecke vorgeschalteten ersten und eines der Kühlstrecke
nachgeschalteten zweiten Pyrometers verwendet werden. Selbstverständlich
können auch weitere Temperaturmessungen vorgenommen werden.
Die Messwerte des ersten Pyrometers können gemeinsam mit
Primärdaten und einer allgemeinen Information über
das einlaufende Metall, beispielsweise, dass dieses zu 100% aus
Austenit gebildet ist, zur Initialisierung der Phasenanteile an
einem Metallpunkt dienen. Das zwei te Pyrometer dient letztendlich
zur Kontrolle und zur Adaption des Modells.
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Selbstverständlich
kann auch eine Gesamtfertigung betrachtet werden, das bedeutet,
beispielsweise eine Kombination aus Fertigungsstraße und Kühlstrecke.
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Um
die Qualität des bearbeiteten Metalls ideal am relevanten
Ort beurteilen zu können, wird der Anteil zweckmäßigerweise
bezogen auf eine Stelle am Ende der Bearbeitungsstraße
angezeigt, also beispielsweise am Ende der Kühlstrecke,
vor dem Aufrollen auf eine möglicherweise vorgesehene Haspel.
Dann kann unmittelbar beurteilt werden, ob mit den momentanen Betriebsparametern
die gewünschten Zielparameter erreicht werden.
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Betrachtet
man beispielsweise eine Kühlstrecke, die eine Länge
von etwa 70 Metern aufweist, so benötigt ein schneller
bewegtes Band, beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 10 Metern/Sekunde,
7 Sekunden zum Durchfahren der Kühlstrecke. Häufig
sind jedoch auch langsamere Geschwindigkeiten, beispielsweise 2
Meter/Sekunde üblich, so dass das Metall eine halbe Minute
benötigt, um die Kühlstrecke zu durchlaufen. Wird
nun am Beginn der Kühlstrecke eine veränderte
Ansteuerung vorgenommen, so bedingt die Echtzeitanzeige beispielsweise an
einer Stelle am Ende der Metallbearbeitungsstraße, dass
ein Bediener die Auswirkungen erst nach einigen Sekunden oder gar
einer halben Minute an der Anzeige beobachten kann.
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Daher
kann in einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen
sein, dass zusätzlich zur Bestimmung des aktuellen Anteils
bei veränderter Ansteuerung wenigstens einer Komponente der
Bearbeitungsstraße auch eine Prognose für den zukünftigen
Anteil unter Berücksichtigung der veränderten
Ansteuerung an der Stelle ermittelt und angezeigt wird. Das bedeutet,
unter Kenntnis der aktuellen Betriebsparameter und der aktuellen
Phasenanteile an der Position, an der die veränderte Ansteuerung vorgenommen
wird, kann ab dieser Position eine Vorausberechnung bis hin zu der
Stelle, bezüglich der die Anzeige erfolgt, vorgenommen
werden, so dass die Auswirkung der Veränderung für
einen Bediener unmittelbar ersichtlich ist – insbesondere
auch, wenn ihm der Vergleichswert mit den vorherigen Einstellungen
dort auch noch angezeigt wird. Eine solche Prognose – die
allerdings selbstverständlich nachfolgende, vom Bediener
nicht kontrollierte Änderungen des Bearbeitungsprozesses,
beispielsweise eine ungeplante Erhöhung der Transportgeschwindigkeit,
noch nicht beachten kann – gibt dem Bediener früher
Hinweise darauf, auf welche Art sich eine Veränderung der
Ansteuerung auswirkt. Mit besonderem Vorteil kann zusätzlich
vorgesehen sein, dass ein Testmodus angewählt werden kann.
In diesem Testmodus können an der Benutzerschnittstelle
Veränderungen der Ansteuerung festgelegt werden, die jedoch
nicht unmittelbar übernommen werden können. Dennoch ist
es möglich, aufgrund der Ermittlung der Phasenanteile und
der bekannten veränderten und nicht veränderten
Betriebsparameter eine Prognose zu erstellen, die anzeigt, welche
Auswirkungen die beabsichtigte Änderung haben wird. Ist
der Bediener zufrieden, so kann er die Änderungen, beispielsweise durch
Betätigung eines weiteren Bedienelements, in die Steuerung übernehmen.
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Für
Metalle, insbesondere für kohlenstoffhaltige Stähle,
existieren komplexe Phasendiagramme, in denen eine Vielzahl verschiedener
Phasen enthalten ist. Eine Ermittlung und Anzeige der Anteile aller dieser
Phasen ist nicht zweckmäßig. Daher werden bevorzugt
hauptsächlich relevante Phasen angezeigt. Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass der Anteil der austenitischen und/oder
ferritischen und/oder perlitischen und/oder zementitischen und/oder
weiterer Phasen ermittelt und angezeigt wird.
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Die
Anzeige des Anteils kann in beliebiger, leicht zu erfassender und übersichtlicher
Form erfolgen. So kann zweckmäßigerweise die Anzeige
des Anteils in Form einer Kurve und/oder als Tortengraphik und/oder
in numerischer Form und/oder als Balkendiagramm und/oder als Farbgraphik
erfolgen. Mit beson derem Vorteil kann auch vorgesehen sein, dass
bei Unterschreitung oder Überschreitung wenigstens eines
vorgegebenen Werts für wenigstens einen Anteil an der Stelle
eine Warnmeldung ausgegeben wird. So können beispielsweise
Toleranzwerte vorgegeben sein, die eine Qualitätstoleranz
darstellen, die eingehalten werden sollten. Durch die Warnmeldung,
die optisch und/oder akustisch erfolgen kann, wird die Aufmerksamkeit
des Bedieners auf das aufgetretene Problem und die Anzeige des oder der
Phasenanteile gelenkt und es können geeignete Gegenmaßnahmen
ergriffen werden.
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Daneben
betrifft die Erfindung auch eine Metallbearbeitungsstraße
zur Behandlung von band- oder brammenförmigem oder vorprofiliertem
Metall mit einer Steuerungseinrichtung, umfassend eine zur kontinuierlichen
Ermittlung des Anteils wenigstens einer metallurgischen Phase des
Metalls bezogen auf wenigstens eine bestimmte Stelle der Metallbearbeitungsstraße
unter Berücksichtigung von den Phasenzustand beeinflussenden
Betriebsparametern und/oder von Zustandsparametern des Metalls ausgebildete
Recheneinheit, eine Eingabevorrichtung zur wenigstens teilweise
selektiv möglichen manuellen Steuerung des Betriebs der
Metallbearbeitungsstraße sowie eine zur Anzeige des Anteils
der wenigstens einen Phase bezogen auf die bestimmte Stelle der
Metallbearbeitungsstraße ausgebildete Anzeigevorrichtung.
Insbesondere ist eine solche Metallbearbeitungsstraße zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet, und die Ausführungen bezüglich des
Verfahrens lassen sich auf die Metallbearbeitungsstraße übertragen.
Die Recheneinheit empfängt somit Signale, die den Zustand
des Metalls bzw. der Metallbearbeitungsstraße angeben,
in Form von Betriebsparametern und/oder Zustandsparametern. Nach
Ermittlung der wenigstens einen Phase werden entsprechende Signale
an die Anzeigevorrichtung gesendet, so dass die Anzeige erfolgen
kann.
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So
kann vorgesehen sein, dass in der Recheneinheit zur Ermittlung des
Anteils ein Modell zur Ermittlung des Phasenzustands des Metalls
an verschiedenen Metallpunkten unter Be rücksichtigung einer
Wegverfolgung der Metallpunkte und/oder von Primärdaten,
die das in die Metallbearbeitungsstraße einlaufende Metall
und dessen Zustand beschreiben, abgelegt ist. Ein solches Modell
kann beispielsweise auch Teil eines umfassenderen Modells der Metallbearbeitungsstraße
sein, das zusätzlich beispielsweise ein Temperaturmodell
umfassen kann.
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Zweckmäßigerweise
kann die Metallbearbeitungsstraße eine Messeinrichtung
zur Aufnahme von Zustandsparametern, insbesondere ein Pyrometer, umfassen.
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Die
Metallbearbeitungsstraße kann jede beliebige Art von Bearbeitungsstraße,
beispielsweise eine Fertigungsstraße oder eine Komplettstraße sein.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, wenn die Metallbearbeitungsstraße
als eine Stellglieder zur Temperaturbeeinflussung des Metalls umfassende
Kühlstrecke ausgebildet ist. Am Anfang und am Ende einer
solchen Kühlstrecke können Pyrometer vorgesehen
sein, wobei die Recheneinheit zur Berücksichtigung der
Messwerte der Pyrometer als Zustandsparameter ausgebildet ist. Selbstverständlich können
auch weitere Pyrometer oder sonstige Messeinrichtungen vorgesehen
sein.
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Die
Anzeigevorrichtung kann zur Anzeige des Anteils in Form einer Kurve
und/oder als Tortengraphik und/oder in numerischer Form und/oder
als Balkendiagramm und/oder als Farbgraphik ausgebildet sein.
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Schließlich
sei angemerkt, dass die Erfindung nicht nur bei der Bearbeitung
von band- und brammenförmigen Metall vorteilhaft eingesetzt
werden kann. Insbesondere bei der Behandlung vorprofiliertem Metalls,
beispielsweise der Herstellung von Rohren oder Profilen, sind häufig
manuelle Steuerungsmöglichkeiten gegeben, so dass ein Einsatz auch
hier gewinnbringend möglich ist.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Metallbearbeitungsstraße,
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2 eine
mögliche Benutzerschnittstelle zur Anzeige von Informationen
oder zur wenigstens teilweise manuellen Ansteuerung der Metallbearbeitungsstraße,
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3A–D
mögliche Darstellungen von Phasenanteilen, und
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4 eine
mögliche Warnmeldung.
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1 zeigt
eine Metallbearbeitungsstraße 1, die hier als
Kühlstraße 2 ausgebildet ist. Die Kühlstraße 2 ist
einer Fertigungsstraße nachgeschaltet, deren letztes Walzgerüst
bei 3 angedeutet ist. Ein zu bearbeitendes Metall 4,
hier in Bandform, durchläuft zunächst die Fertigungsstraße
und danach die Kühlstrecke 2, woraufhin es zum
Abtransport oder zur Zwischenspeicherung für eine weitere
Bearbeitung auf einer Haspel 5, die der Kühlstrecke 2 nachgeschaltet
ist, aufgehaspelt wird.
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Die
Kühlstrecke 2 umfasst Stellglieder 6,
die zur Beeinflussung der Temperatur des Metalls 4 dienen.
In diesem Fall umfassen die Stellglieder 6 Klappen und
Ventile, mit denen Wasser auf das bandförmige Metall 4 aufbringbar
ist, um es abzukühlen. Obwohl in der Zeichnung nur einige
Stellglieder 6 dargestellt sind, kann die Kühlstrecke
jedoch eine große Vielzahl solcher Stellglieder 6 umfassen.
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Die
Kühlstrecke 2 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 7,
die in 1 schematisch angedeutet ist. Die Steuerungseinrichtung 7 umfasst
eine Recheneinheit 8, eine Eingabevorrichtung 9 zur
teilweisen manuellen Ansteuerung der Stellglieder sowie eine Anzeigevorrichtung 10.
Weiterhin ist der Kühlstraße jeweils ein Pyrometer 11 zur
Messung der Temperatur des Metalls 4 vor- beziehungsweise nachgeschaltet.
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Die
Recheneinheit 8 steuert die Stellglieder 6 (z.
B. Ventile, Düsen oder Klappen etc.) gemäß Betriebsparametern
S an, die in einem manuellen Betriebsmodus zumindest teilweise über
die Eingabevorrichtung 9 von einem Bediener verändert
werden können, so dass die Stellglieder 6 in Gruppen
oder separat angesteuert werden können. Die manuelle Ansteuerbarkeit
muss nicht permanent vorgesehen sein, es ist genauso gut denkbar,
dass zwischen einem automatischen Betriebsmodus und einem manuellen
Betriebsmodus umgeschaltet werden kann. Weiterhin ist es denkbar,
dass Teile der Stellglieder 6 separat zur manuellen Ansteuerung
ausgebildet werden können. Weiterhin ist es denkbar, dass
der Bediener Eingangsgrößen eines automatischen
Betriebs variiert, z. B. einen Verstärkungsfaktor, mit
dem die Wassermenge bei Erhöhung der Bandgeschwindigkeit
erhöht wird (halbautomatisch). Andere Handeingriffe, die
eine manuelle Steuerung darstellen, sind beispielsweise die Veränderung
von Primärdaten (z. B. Haspelsolltemperatur), die Veränderung der
Kühlstrategie (z. B. Kühlgradient), die Veränderung
der Länge ungekühlter Bandabschnitte oder auch
eine Qualitätsbeurteilung, die keine Änderung der
Automatik selbst darstellt.
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Weiterhin
erhält die Recheneinheit 8 weitere Informationen über
den Zustand der Kühlstrecke 2 beziehungsweise
des Metalls 4. Neben den Messwerten T der Pyrometer 11 werden
der Recheneinheit 8 Primärdaten P des Metalls 4,
die das Metall 4 beziehungsweise dessen Zustand beim Einlaufen
in die Kühlstrecke 2 beschreiben, sowie als weiterer
Betriebsparameter die Metallgeschwindigkeit v zugeführt.
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Ferner
ist eine Wegverfolgung 28 vorgesehen, die die Position
eines Metallpunktes des Metalls 4 während des
Durchlaufens der Kühlstrecke 2 ständig
nach verfolgt. Die Wegverfolgung 28 kann auch in die Recheneinheit 8 integriert
sein, in jedem Fall stehen der Recheneinheit 8 auch die
Daten der Wegverfolgung 28 zur Verfügung.
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In
der Recheneinheit 8 ist nun ein Modell 12 der
Kühlstrecke 2 abgelegt, das ein Modell 13 zur
Ermittlung des Phasenzu stands des Metalls 4 an verschiedenen
Metallpunkten sowie ein Temperaturmodell 14 zur Ermittlung
der Temperatur beziehungsweise der Temperaturverteilung des Metalls 4 an
verschiedenen Metallpunkten umfasst. Die Modelle 13 und 14 können
auch als gemeinsames Modell implementiert sein. Das Modell 13 ist
dazu ausgebildet, unter Berücksichtigung der den Phasenzustand
beeinflussenden Betriebsparameter S, der Zustandsparameter des Metalls 4,
hier der Temperaturmesswerte T, der Primärdaten P und der
Wegverfolgungsdaten x den Anteil wenigstens einer Phase des Metalls
an mehreren Metallpunkten zu ermitteln. Genauso ist das Temperaturmodell 14 dazu
ausgebildet, eine solche Ermittlung bezüglich der Temperatur
beziehungsweise des Temperaturverlaufs durchzuführen. Die
Ermittlung des oder der Anteile beziehungsweise der Temperatur erfolgt
dabei kontinuierlich. Dabei arbeiten die Modelle 13 und 14 beispielsweise
wie folgt.
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Zunächst
wird am der Kühlstrecke 2 vorgeschalteten Pyrometer 11 die
Temperatur an einem bestimmten Metallpunkt gemessen. Gemeinsam mit den
Primärdaten P lassen sich dadurch ein oder mehrere initiale
Phasenanteile bestimmen. Ab dort wird der Metallpunkt wegverfolgt,
wobei, beispielsweise durch die Betriebsparameter S und die Geschwindigkeit
v, die die Temperatur beziehungsweise den Phasenzustand des Metalls 4 beeinflussen
und deren Größe bekannt ist, eine kontinuierliche
Nachführung des wenigstens einen Phasenanteils beziehungsweise
der Temperatur in Echtzeit realisiert ist. Vor der Haspel 5 endet
die Wegverfolgung 28 der Metallpunkte. Das bedeutet, an
allen wegverfolgten Metallpunkten des Metalls 4 ist zu
jeder Zeit der wenigstens eine Phasenanteil aus dem Modell 13 bekannt.
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Die
zweite Temperaturmessung am nachgeschalteten Pyrometer 11 dient
zur Konsistenzprüfung und Adaption des Modells.
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In
der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsstraße 1 werden
die durch das Modell 13 erhaltenen Informationen über
den Phasenzustand des Metalls 4 nun nicht oder nicht nur
zur An steuerung der Kühlstrecke 2 verwendet, sondern
der Anteil der wenigstens einen Phase bezogen auf eine bestimmte
Stelle 15 der Kühlstrecke 2, hier am
Ende der Kühlstrecke 2, bei oder kurz nach dem
Pyrometer 11, mittels der Anzeigevorrichtung 10 einem
Bediener zur Anzeige gebracht. Dadurch wird zum einen eine ständige
qualitätssichernde Überwachung ermöglicht,
zum anderen kann ein Bediener im Rahmen einer manuellen Ansteuerung
den Effekt einer Veränderung der Betriebsparameter S beobachten.
Daher stehen zusätzliche Informationen zur Verfügung,
die zu einer Verbesserung der Qualität des bearbeiteten Metalls 4 und
zu einer Erhöhung der Sicherheit im Bereich der Kühlstrecke 2 führen.
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Dabei
ist im Rahmen des in der Kühlstrecke durchgeführten
erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur die Ermittlung
des oder der Phasenanteile unter Berücksichtigung von Betriebsparametern
und Zustandsparametern des Metalls 4 und die Anzeige des Anteils
an der Anzeigevorrichtung 10 vorgesehen, sondern auch die
Möglichkeit einer Prognose. Das Modell 13 ist
dazu ausgebildet, vorauszuberechnen, welche Auswirkungen eine veränderte
Ansteuerung von Stellgliedern 6 der Kühlstraße 2 auf
den Phasenzustand des Metalls 4 an der Stelle 15 hat.
Dazu werden die aktuellen Phasenanteile eines Metallpunktes unmittelbar
vor dem betroffenen Stellglied beziehungsweise dem ersten betroffenen
Stellglied 6 verwendet, um davon ausgehend eine Vorausberechnung
durchzuführen, die unter Beachtung der aktuellen und veränderten
Betriebsparameter S beziehungsweise der weiteren Betriebsparameter,
beispielsweise der Geschwindigkeit v, den zu erwartenden Anteil
der wenigstens einen Phase an der Stelle 15 bestimmt. Auch
diese Information wird dem Bediener nach der Ermittlung vorteilhafterweise
angezeigt, so dass dieser zur Beobachtung des Einflusses auf die
Phasenverteilung nicht erst warten muss, bis ein mit den neuen Betriebsparametern
bearbeiteter Metallpunkt auch tatsächlich die Stelle 15 erreicht. Zweckmäßigerweise
ist außerdem ein Testmodus vorgesehen, in den die Steuerungseinrichtung 7 z.
B. durch Anwählen eines entsprechenden an der Anzeigevorrichtung 10 dargestellten
Schaltfeldes schaltbar ist, wobei veränderte Betriebsparameter
S nicht unmittelbar, sondern beispielsweise erst nach Betätigung
eines Bedienelements, übernommen werden. Es wird jedoch
bereits während der noch nicht angewandten veränderten
Ansteuerung eine Prognose für die Stelle 15 erstellt
und angezeigt, so dass ein Bediener seine Einstellung entsprechend
anpassen kann, ohne Ausschuss zu produzieren. Auch für
diese Prognose wird von den aktuellen, in den Modellen 13 und 14 enthaltenen
Phasenanteilen beziehungsweise Temperaturen ausgegangen.
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Eine
mögliche, auf der Anzeigevorrichtung 10 (einem
Monitor) darzustellende Benutzerschnittstelle 29 zeigt 2.
Dabei werden in einem ersten Bereich 16 allgemeine Informationen über
die Metallbearbeitungsstraße 1 angezeigt, ein
zweiter Bereich 17 dient der Anzeige und Einstellung von
Betriebsparametern S der Stellglieder 6. Die Ausgestaltung
solcher Bereiche ist allgemein bekannt und soll hier nicht näher
ausgeführt werden. Zusätzlich ist jedoch ein Bereich 18 zur
Anzeige von Informationen über das Metall 4 vorgesehen.
In grundsätzlich bekannter Weise werden Informationen 19 über
die Temperatur des Metalls 4 an der Stelle 15 angezeigt.
Zusätzlich ist jedoch eine Anzeige 20 der aktuell
an der Stelle 15 vorliegenden Phasenanteile des Metalls 4,
wie sie von dem Modell 13 ermittelt wurden, vorgesehen.
Zusätzlich kann auch eine Prognose 21 bei veränderter Ansteuerung
im Bereich 18 dargestellt werden. Wird in 21 zusätzlich
noch der ursprüngliche Wert vor veränderter Ansteuerung
angezeigt, so ist ein unmittelbarer Vergleich möglich.
Weiterhin kann die Benutzerschnittstelle 16 ein Bedienelement 22 zur
Aktivierung des oben bereits beschriebenen Testmodus umfassen, sowie
ein weiteres Bedienelement 23 zur Übernahme der
in einem Testmodus eingegebenen veränderten Betriebsparameter.
Selbstverständlich können auch, wie bekannt, weitere
beispielsweise mittels einer Maussteuerung anwählbare Bedienelemente 24 vorgesehen
sein.
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Die 3A–3D zeigen
verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung der Anzeige 20 des Anteils
der wenigstens einen Phase. 3A zeigt eine
Anzeige 20a in Form einer Tortengraphik. Dargestellt sind
die Anteile der Phasen Ferrit, Austenit sowie der Anteil weiterer
Phasen.
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3B zeigt
eine Anzeige 20b in Form eines Balkendiagramms. Angezeigt
werden die Anteile der Phasen Ferrit, Austenit, Perlit und Zementit.
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3C zeigt
eine numerische Anzeige 20c der Anteile der Phasen Ferrit
und Austenit sowie anderer Phasen.
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3D zeigt
eine mögliche Anzeige 20d in Form einer Farbgraphik.
Entlang eines einzigen Balkens sind in verschiedenen Farben die
Anteile der Phasen Austenit, Perlit, Zementit und Ferrit gleich skaliert
in entsprechender Länge angegeben. Die Grenzen 25 zwischen
den Farben verschieben sich entsprechend den Veränderungen,
wie durch die Pfeile 26 angedeutet ist. Zusätzlich
kann eine Skala von 0% bis 100% vorgesehen sein, so dass die Anteile
auch abgelesen werden können. Damit ist eine besonders
intuitive Ausgestaltung der Anzeige 20d gegeben. Selbstverständlich
ist eine Farbkodierung auch bei den anderen Anzeigen 20a, 20b und 20c möglich.
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Bei
einer Änderung der Phasenanteile ändern sich die
jeweiligen Darstellungen entsprechend der Echtzeit-Ermittlung der
Anteile, so dass der Benutzer sofort die tatsächliche Phasenverteilung – sei es
im Arbeitsbetrieb oder im Testmodus – erkennen kann.
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Die
Steuerungseinrichtung 7 ist weiterhin zur Ausgabe einer
Warnmeldung ausgebildet, wenn wenigstens ein Anteil wenigstens einen
vorgegebenen Wert an der Stelle 15 überschreitet
oder unterschreitet. Eine solche Warnmeldung 27 ist beispielhaft
in 4 dargestellt. Die Anzeigevorrichtung 10 kann auch
eine akustische Komponente umfassen, die ein akustisches Warnsignal
erzeugen kann. Die Warnmeldung lenkt die Aufmerksamkeit des Bedieners
auf die Anzeige 20 des Phasenzustands des Metalls 4. Er
wird darauf hingewiesen, dass ein Problem bei der Qualität
oder gar eine Gefahrensituation besteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/099923
A1 [0003]