EP1732716A1 - Verfahren zum herstellen eines metalls - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines metalls

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EP1732716A1
EP1732716A1 EP04725880A EP04725880A EP1732716A1 EP 1732716 A1 EP1732716 A1 EP 1732716A1 EP 04725880 A EP04725880 A EP 04725880A EP 04725880 A EP04725880 A EP 04725880A EP 1732716 A1 EP1732716 A1 EP 1732716A1
Authority
EP
European Patent Office
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cooling section
metal
model
cooling
temperature
Prior art date
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EP04725880A
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EP1732716B1 (de
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Klaus Weinzierl
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP1732716A1 publication Critical patent/EP1732716A1/de
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Publication of EP1732716B1 publication Critical patent/EP1732716B1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005—Process control or regulation for heat treatments for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B21B37/76—Cooling control on the run-out table
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal, wherein the thermoformed metal is cooled in a cooling section, the temperature and at least one phase component of the metal in at least one in a first step with the aid of primary data for the metal by means of a cooling section model Location of the cooling section 3oerech.net. Furthermore, the invention relates to a computing device for the corresponding control and modeling of a cooling section, as well as a corresponding system for producing a metal and a correspondingly manufactured metal.
  • DE 101 29 565 AI discloses a cooling method for a hot-rolled rolling stock, in particular a metal strip.
  • a cooling method for a hot-rolled rolling stock in particular a metal strip.
  • an initial temperature is recorded in front of the cooling section for a rolling stock point
  • a coolant quantity curve f is determined on the basis of a cooling section model and predetermined target properties of the rolling stock
  • a coolant is applied to the rolling stock point in accordance with the determined coolant quantity curve over time, on the basis of the cooling section model and of the coolant over time, an expected temperature change over time
  • Rolld goods are determined at the rolling stock point over the cross section of the rolling stock and a heat conduction equation is solved in the cooling section model to determine the temperature profile in the rolling stock, which correlates the enthalpy, the thermal conductivity, the phase conversion degree, the density and the temperature of the rolling stock.
  • AI are expected of the metal strip compared with the target temperature curves. On the basis of this comparison, a new coolant quantity curve is then calculated.
  • Warm-formed metals produced and cooled in accordance with known processes often do not meet the properties or material properties required for their later use, or do so with insufficient reliability.
  • a method of the type mentioned in the introduction in which in a second step at least one. Measured value is recorded during the production of the metal and, with the aid of the at least one measured value, at least one phase component of the metal to be expected is calculated at the at least one point of the cooling segment by means of the cooling path model, the phase component to be expected in the second step being calculated with that calculated in the first step Phase component is compared and this comparison is used to adapt at least one manipulated variable of the cooling section.
  • the phase components at the end of the cooling section can be kept largely constant over the metal.
  • the at least one manipulated variable of the cooling section By adapting at least one manipulated variable of the cooling section, deviations between different belts with the same primary data are largely eliminated.
  • the at least one phase component is calculated in such a way that the system fluctuations are not included in the calculation, ie a degree of reference conversion is determined.
  • this reference degree of conversion is regulated, the actual fluctuations in the system being largely compensated for by adapting local control variables of the cooling section. According to the invention, in the manufacture of tall a constant quality can be ensured much better than with known methods.
  • the at least one point at which at least one phase component of the metal is located in the first or in the second step of the method is calculated, located at the end of the cooling section.
  • the expected phase component calculated in the second step is advantageously compared in the second step with a predetermined phase component. In this case, it is no longer necessary to compare the expected phase component calculated in the second step with the phase component calculated in the first step. In this way, direct specifications, for example by an operator, are taken into account when setting the phase component.
  • the second step is advantageous online, i.e. executed iteratively in real time during the manufacture of the metal.
  • the accuracy of the method is further improved.
  • At least one manipulated variable of the cooling section is advantageously adapted in accordance with the comparison by a cooling section controller.
  • the cooling section controller directly adjusts the manipulated variables of the cooling section based on the comparison of the phase components in accordance with the calculations from the first or second step. This ensures high control accuracy.
  • a cascaded control structure in which case the cooling section controller is provided with setpoints by a superimposed phase component controller.
  • the phase proportion controller fits at least one setpoint for the cooling section controller and the cooling section controller adjusts at least one manipulated variable of the cooling section, taking into account set values that are predetermined for it.
  • a temperature model is advantageously used in at least one of the two steps, which calculates the temperature profile of the metal in the cooling section.
  • the temperature of the metal With regard to the temperature of the metal, a particularly high control accuracy is achieved.
  • the temperature model is advantageously adapted with the aid of the at least one measured value. In this way, fluctuations in the production of the metal can be compensated for more effectively.
  • a conversion model is preferably used which calculates the course of the at least one phase component in the cooling section.
  • a multi-phase steel is advantageously produced. Especially with multi-phase steels, e.g. Dual phase steels or trip steels, keeping the phase components constant and thus the degree of conversion in the cooling section is particularly critical and important. These steels have particularly good material properties, for example for the automotive industry.
  • the metal in the cooling section is advantageously cooled in at least two cooling sections. In this way, desired phase fractions, in particular in the case of multi-phase steels, can be set in a targeted manner.
  • a holding time is preferably adjusted.
  • a holding temperature is advantageously adjusted.
  • sizes such as holding Time and holding temperature are particularly critical for the phase components in metal.
  • At least one manipulated variable for coolant actuators is advantageously adapted.
  • Coolant actuators are local actuators of the cooling section and therefore, for example, have no effect on a finishing train upstream of the cooling section.
  • the finishing train is not undesirably influenced by the adjustment of the manipulated variables for the coolant actuators.
  • At least one manipulated variable is advantageously adapted for the speed of the metal in the cooling section.
  • the speed of the metal in the cooling section can be influenced as far as possible regardless of the speed at which the metal passes through parts of the system upstream of the cooling section.
  • At least one manipulated variable is advantageously adapted for a metal lay time.
  • the metal's idle time is another local control variable for setting the phase proportions of the metal.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a computing device according to claim 16 or 17.
  • the invention is also achieved by a system for producing a metal with a cooling section and with such a computing device, the computing device for controlling and modeling the cooling section being coupled to signal transmitters and actuators of the Kuril section via suitably designed interfaces.
  • the invention is also achieved by a metal according to claim 19. The result is particularly uniform material properties in the metal.
  • thermoformed metal 1 runs out of a roll stand 4 at a speed v in the strip running direction x.
  • the roll stand 4 is, for example, the last roll stand of a so-called finishing train.
  • Another cooling or processing device for the metal 1 can also be arranged upstream of the cooling section 5.
  • the cooling section 5 and any one or more devices upstream of it for shaping or processing the metal 1 and any devices downstream of the cooling section 5 form a system for producing a metal 1.
  • the cooling section 5 is followed by a reel device 12 with the help of which the cooled metal 1 is coiled into a coil.
  • the cooling section 5 can also be used for other devices not shown in the drawing Processing and / or storage of the metal 1 may be subordinate.
  • the metal 1 is steel in the solid state in the present case. However, it could also have an at least partially liquid state of matter. According to Figure 1, the metal 1 is designed as a metal strip or slab. But there are also other forms of metal 1, e.g. Rod-shaped profiles such as wires, pipes or U profiles are conceivable.
  • the cooling section 5 has one or more actuators 2.
  • the temperature T of the metal 1 can be influenced directly or indirectly by means of the actuator 2 - as a rule by cooling, but in some cases also by heating.
  • An actuator 2 can have, for example, one or more valves for applying a cooling medium to the metal 1.
  • a cooling medium for example, water or a mixture of water with other substances can be used as the cooling medium.
  • the cooling section 5 is controlled by the computing device 3. In particular, that too
  • Actuator 2 controlled by computing device 3 according to a manipulated variable S.
  • Measuring elements 6, 6 are provided, by means of which the temperature T of the metal 1 is detected.
  • a first measuring element 6 for temperature detection is arranged at the entrance of the cooling section, in the example shown behind the last roll stand 4.
  • Another measuring element 6 X for temperature detection is arranged at the end of the cooling section 5 or in the example shown in front of the reel device 12.
  • the computing device 3 outputs manipulated variables S to the actuators 2 of the cooling section. Measured values such as the temperature T from the cooling section 5 and / or from the cooling section upstream or downstream devices are fed to the computing device 3.
  • the actual speed v of the metal 1 can also be supplied to the computing device 3.
  • the actual speed v of the metal can be measured and / or with the help of at least one Model are determined.
  • the computing device 3 can also be supplied, for example, with the rotational speeds of the rolls of a roll stand 4 as measured values and / or calculated or modeled values.
  • the computing device 3 is also supplied with so-called primary data P.
  • Primary data P are generally used for the pre-calculation or presetting of a system and are dependent on the metal 1 to be produced. Different metal strips or slabs are usually characterized by different primary data. Primary data can also at least partially relate to the required properties of the metal 1 produced.
  • Figure 2 shows the course of the temperature T of the metal 1 in the cooling section 5 plotted over time t.
  • the time t relates to the time during which a strip point of the metal 1 present in strip form according to FIG. 1 passes through the cooling section 5.
  • the temperature T could also be plotted over the strip running direction x, ie the position in the cooling section.
  • the temperature T is used in its capacity as a quantity describing the energy content of the metal 1.
  • the phase components Pi at the end of the cooling section 5 or at the coiler device 12 are decisive for the material properties of the metal 1 or steel produced.
  • the phase components Pi of a metal 1 are particularly critical in production, particularly in the case of multi-phase steels such as dual-phase steels. and trip steels.
  • a customary cooling method is cooling divided into three cooling sections.
  • the metal 1 is cooled in the cooling section 5 in several temporal cooling phases, cooling phases or temporal cooling sections I, II, III.
  • the temporal cooling sections I, II, III can, but need not, coincide with spatial or component-related cooling sections.
  • the metal 1 is preferably cooled at a high cooling rate up to a holding temperature T H.
  • the holding temperature T H is generally predetermined or dependent on the primary data P.
  • air cooling takes place with a predetermined holding time t H.
  • the temperature T of the metal 1 or of the steel decreases only slightly.
  • the metal 1 is quenched to the temperature T or below the temperature T, which is to be achieved at the end of the cooling section or immediately before the winding up by means of the reel device 12.
  • the metal 1 is preferably quenched below the martensite start temperature.
  • a residual austenite content of typically 20% is usually aimed for before quenching begins.
  • a residual austenite content that is metastable at room temperature remains in the material, which converts to martensite when deformed.
  • FIGS. 3 and 4 show control systems according to the invention for the cooling section 5. Both figures show a computing device 3 coupled to the cooling section 5 for controlling and modeling the cooling section 5. Interfaces are provided in order to supply the computing device 3 with signals for modeling and around the cooling section 5 Control signals to be supplied. Computing device 3 and cooling section 5 form part of a system for producing a metal 1.
  • the computing device 3 has a cooling section model 7 and a cooling section controller 8.
  • the cooling section model 7 is used in a first step to trim the temperature T and at least one phase component Pi at the end of the cooling section 5 based on the primary data P for the metal strip. or calculated in front of the reel device 12.
  • measuring elements which can be arranged, for example, in a finishing line upstream of the cooling zone 5 (not shown in the drawing) and / or with the aid of a measuring element 6 at the entrance of the cooling zone 5, measured values are obtained in a second step detected and fed to the computing device 3. The measurement values are recorded while the metal 1 passes through the plant for producing a metal 1.
  • the cooling section model 7 determines at least at the end of the cooling section 5 at least one phase component Pi of the metal 1 to be expected.
  • the expected phase component Pi calculated in the second step is compared with the phase component Pi calculated in the first step on the basis of the primary data P. This comparison is used to adapt at least one manipulated variable S of the cooling section 5.
  • the cooling section controller 8 adjusts at least one manipulated variable S of the cooling section 5.
  • a relatively simple way of realizing such a cooling distance controller is such that manipulated variables S of actuators 2 are adapted as far as possible at the end of the first cooling section I.
  • the computing device 3 has a cooling section module 7, a cooling section controller 8 and a phase component controller 11.
  • the phase proportion controller 11 is superimposed on the cooling section controller 8.
  • the P-hash component controller 11 specifies at least one desired value, for example T H or t H , on the cooling section controller 8 on the basis of the comparison of the phase component Pi calculated in the first step and the expected phase component Pi calculated in the second step.
  • the phase proportion controller 11 preferably specifies a holding time t H and / or a holding temperature T H for the cooling section controller 8.
  • the cooling section controller 8 adjusts the manipulated variables S of the cooling section 5, taking into account the target specifications of the Ptiasen fraction controller 11.
  • Both control systems that is to say both the control system according to FIG. 3 and the control system according to FIG. 4, preferably work such that the second step is carried out iteratively online, ie in real time during the production of the metal 1.
  • the phase component Pi is determined in the same way, i.e. calculated using the same calculation methods or models.
  • the calculation in the two steps differs, however, with regard to the data on which the calculation is based, in particular with regard to the input data for the calculation.
  • phase component Pi calculated on the basis of the primary data P in the first step
  • a phase component Pi for example given by an operator in a first step
  • the expected phase component Pi calculated in the second step.
  • at least one phase component P of the metal 1 at the end of the cooling section is calculated.
  • At least one phase component P of the metal 1 can be calculated at at least one other point on the cooling section 5. If, for example, it is not expedient to measure at the end of the cooling section 5, at least one phase component P of the metal 1 can be calculated at another point in the cooling section 5 both in the first and in the second step of the method, e.g. at a point where it is assumed that the essential part of the phase conversion within the cooling section 5 has already been completed.
  • the computing device 3 or the cooling section model 7 preferably have a temperature model 9 which calculates the temperature profile of the metal 1 in the cooling section 5 over time t or over the strip running direction x.
  • the temperature model 9 is advantageously adapted with the aid of at least one measured value.
  • the at least one measured value is preferably a measured value for the temperature TUR of the metal 1, which is detected by means of a measuring element 6, 6 at the entrance or at the end of the cooling section 5.
  • the measured value acquisition can also take place at another point of the cooling section 5.
  • a conversion model 10 is preferably present, which calculates the course of the at least one phase component Pi of the metal 1 in the cooling section 5 over the time t and / or the strip running direction x.
  • the cooling section model 7 and / or the temperature model 9 can also use or calculate the enthalpy or another quantity describing the energy content.
  • a conversion model 10 is not shown in more detail in FIG. 4 for the sake of clarity, but is also expedient in the exemplary embodiment according to FIG. 4.
  • Provide a conversion model 10 uss at least the phase component Pi of the metal 1 at at least one point of the cooling section 5, preferably at the end of the cooling section 5.
  • manipulated variables S for the actuators 2 of the cooling section 5 e.g. the position of valves for coolant or the coolant flow in the cooling section 5 is regulated.
  • Such local manipulated variables S i.e. Actuating variables which have no effects on upstream system parts on the cooling section 5 can, however, also be the speed v of the metal 1 in the cooling section and a idle time of the metal 1 in the production of heavy plate.
  • an LT conversion model 10 is used for the cooling section 5, with the aid of which the phase components Pi along the steel strip are also calculated in real time in addition to the temperature T of the steel.
  • a control system is implemented which keeps the phase components Pi of the steel strip wound on a reel device 12 constant holds. This is done in the following steps: In a first step, the degree of conversion, in the case of multiphase steels, for example the ferrite content, is determined from data which are given from the primary data P of the steel strip.
  • one or more parameters of the cooling strategy ie manipulated variables S
  • the holding temperature T H can be modified. Raising the holding temperature T H reduces the ferrite content, lowering the holding temperature T H increases it.
  • Deviations from the target structure are already discovered online in accordance with the method according to the invention and are not only discovered after measurements of the structure components in the laboratory (cuts) or during tensile tests.
  • the constancy of the structural components along the strip was usually assessed by quality assurance in the steelworks only on the basis of the temperature records for the intermediate temperature and the reel temperature.
  • the method according to the invention enables the phase components P on the reel device 12 to be kept largely constant along the metal strip, even in the case of fluctuating production conditions and fluctuating speed v of the metal strip. Deviations between different metal strips with the same primary data P are largely eliminated because the fluctuations in the system are not included in the initial determination of the degree of reference conversion and due to the later
  • the first determination of the degree of reference conversion or at least one phase component Pi depends only on the primary data P.
  • the subsequent determinations of the degree of conversion or a phase component Pi take into account the fluctuations in manufacture. In this way, steel or metal 1 can remain the same Quality are produced and the requirements for the material properties of metal 1 or steel are met much more reliably than before.

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Abstract

Bei der Herstellung von Stahl wird für die Kühlstrecke (5) ein Umwandlungsmodell (10) verwendet, mit dessen Hilfe zusätzlich zur Temperatur (T) des Stahls auch die Phasenanteile (Pi) entlang des Stahlbandes in Echtzeit berechnet werden. Es wird ein Regelungssystem implementiert, das die Phasenanteile (Pi) des an einer haspelvorrichtung (12) aufgewickelten Stahlbands konstant hält. Dazu wird in folgenden Schritten verfahren: In einem ersten Schritt wird aus Daten, die aus den Primärdaten (P) des Stahlbands gegeben sind, der Umwandlungsgrad, bei Mehrphasenstählen z.B. der Ferritanteil, ermittelt. In einem zweiten Schritt werden bei Bandeintritt in die Kühlstrecke (5) ein oder mehrere Parameter der Kühlstrategie, d.h. Stellgrössen (S), im Sinne einer Regelung online so angepasst, dass der Ferritanteil des gekühlten Stahls an der Haspelvorrichtung (12) konstant gehalten wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen eines Metalls
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metalls, wobei in einer Kühlstrecke das warmgeformte Metall abgekühlt wird, wobei in einem ersten Schritt unter Zuhilfenahme von Primärdaten für das Metall mittels eines Küh-lstrecken- modells die Temperatur und mindestens ein Phasenanteil des Metalls an mindestens einer Stelle der Kühlstrecke 3oerech.net wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Rechenvorrichtung zur entsprechenden Steuerung und Modellierung einer Kühlstrecke sowie eine entsprechende Anlage zum Herstellen eines Metalls und ein entsprechend hergestelltes Meiiall.
Aus der DE 101 29 565 AI ist ein Kühlverfahren für ein warmgewalztes Walzgut, insbesondere ein Metallband, bekannt. Bei diesem vorbekannten Verfahren wird vor der Kühlstrecke für eine Walzgutstelle eine Anfangstemperatur erfasst, anhand ei- nes Kühlstreckenmodells und vorgegebener Soll-Eigenschaften des Walzgutes ein zeitlicher Kühlmittelmengenverlau-f ermittelt, auf die Walzgutstelle gemäß dem ermittelten zeitlichen Kühlmittelmengenverlauf ein Kühlmittel aufgebracht, anhand des Kühlstreckenmodells und des zeitlichen Kühlmittel engen- Verlaufs ein erwarteter zeitlicher Temperaturverlau-f des
Walzgutes an der Walzgutstelle über dem Walzgutquerschnitt ermittelt und zur Ermittlung des Temperaturverlaufs im Walzgut im Kühlstreckenmodell eine Wärmeleitungsgleichu-ng gelöst, die die Enthalpie, die Wärmeleitfähigkeit, den Phas enumwand- lungsgrad, die Dichte und die Temperatur des Walzgu-tes miteinander in Beziehung setzt. Bei dem in der DE 101 29 565 AI beschriebenen Verfahren werden erwartete des Metallbands mit Soll-Temperaturverläufen verglichen. Auf Grundlage dieses Vergleichs wird dann ein neuer Küh-lmittel- mengenverlauf berechnet. Gemäß bekannten Verfahren hergestellte und abgekühlte warmge- for te Metalle erfüllen oftmals nicht bzw. nicht mit hinreichender Zuverlässigkeit die für ihre spätere Verwendung geforderten Eigenschaften bzw. Materialeigenschaften.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Herstellung von Metall mit hochwertigen Materialeigenschaften zu ermöglichen, wobei die geforderten Eigenschaften bzw. Materialeigenschaften des Metalls möglichst genau eingehalten werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem in einem zweiten Schritt mindestens ein. Messwert bei der Herstellung des Metalls erfasst wird und unter Zuhilfenahme des mindestens einen Messwertes mittels des Kühlstreckenmodells an der mindestens einen Stelle der Kühlstrecke mindestens ein zu erwartender Phasenanteil des Metalls berechnet wird, wobei der im zweiten Schritt berechnete zu erwartende Phasenanteil mit dem im ersten Schritt berechneten Phasenanteil verglichen wird und dieser Vergleich zur Anpassung mindestens einer Stellgröße der Kühlstrecke verwendet wird.
Derart können auch bei schwankenden Produktionsbedingungen bei der Herstellung des Metalls die Phasenanteile am Ende der Kühlstrecke über das Metall gesehen weitestgehend konstant gehalten werden. Durch die Anpassung mindestens einer Stellgröße der Kühlstrecke werden auch Abweichungen zwischen verschiedenen Bändern mit gleichen Primärdaten weitestgehend ausgeschaltet. Im ersten Schritt wird nämlich der mindestens eine Phasenanteil derart berechnet, dass die Schwankungen der Anlage in die Berechnung nicht eingehen, d.h. es wird eine Referenzumwandlungsgrad ermittelt. Im zweiten Schritt wird auf diesen Referenzumwandlungsgrad geregelt, wobei die tatsächlich vorhandenen Schwankungen der Anlage durch Anpassung lokaler Stellgrößen der Kühlstrecke weitestgehend ausgeglichen werden. Erfindungsgemäß kann bei der Herstellung von Me- tall eine gleichbleibende Qualität wesentlich besser sichergestellt werden, als mit bekannten Verfahren.
Um die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter zu verbessern und um die Phasenanteile am Ende der Kühlstrecke noch zuverlässiger konstant zu halten, ist es zweckmäßig, dass sich die mindestens eine Stelle, an der im ersten bzw. im zweiten Schritt des Verfahrens mindestens ein Phasenanteil des Metalls berechnet wird, am Ende der Kühlstrecke befindet.
Alternativ wird mit Vorteil im zweiten Schritt der im zweiten Schritt berechnete zu erwartende Phasenanteil mit einem vorgegebenen Phasenanteil verglichen. In diesem Fall ist es nicht mehr notwendig, den im zweiten Schritt berechneten zu erwartenden Phasenanteil mit dem im ersten Schritt berechneten Phasenanteil zu vergleichen. Derart werden direkte Vorgaben beispielsweise eines Bedieners bei der Einstellung des Phasenanteils berücksichtigt.
Mit Vorteil wird der zweite Schritt online, d.h. in Echtzeit während der Herstellung des Metalls iterativ ausgeführt. Durch Wiederholung des zweiten Schritts, d.h. mehrmalige Messwerterfassung, Berechnung, Vergleich und ggf. Anpassung, wird die Genauigkeit des Verfahrens weiter verbessert.
Mit Vorteil wird im zweiten Schritt mindestens eine Stellgröße der Kühlstrecke entsprechend dem Vergleich durch einen Kühlstreckenregler angepasst. Der Kühlstreckenregler passt aufgrund des Vergleichs der Phasenanteile gemäß den Berech- nungen aus dem ersten bzw. zweiten Schritt direkt die Stellgrößen der Kühlstrecke an. So wird eine hohe Regelgenauigkeit gewährleistet .
Alternativ ist eine kaskadierte Regelstruktur vorgesehen, wo- bei dem Kühlstreckenregler von einem überlagerten Phasenanteilsregler Sollwerte vorgegeben werden. Dabei passt im zweiten Schritt der Phasenanteilsregler mindestens einen Sollwert für den Kühlstreckenregier an und der Kühlstreckenregler passt unter Berücksichtigung ihm vorgegebener Sollwerte mindestens eine Stellgröße der Kühlstrecke an.
Mit Vorteil wird in mindestens einem der beiden Schritte ein Temperatur odell verwendet, das den Temperaturverlauf des Metalls in der Kühlstrecke berechnet. Hinsichtlich der Temperatur des Metalls wird so eine besonders hohe Regelgenauigkeit erreicht .
Mit Vorteil wird das Temperaturmodell unter Zuhilfenahme des mindestens einen Messwerts adaptiert. Derart können Schwankungen bei der Herstellung des Metalls noch effektiver ausgeglichen werden.
Um die Regelgenauigkeit hinsichtlich der Phasenanteile zu verbessern, wird vorzugsweise ein Umwandlungsmodell verwendet, das den Verlauf des mindestens einen Phasenanteils in der Kühlstrecke berechnet.
Mit Vorteil wird ein Mehrphasenstahl hergestellt. Gerade bei Mehrphasenstählen, wie z.B. Dualphasenstählen oder Tripstählen, ist die Konstanthaltung der Phasenanteile und damit des Umwandlungsgrades in der Kühlstrecke besonders kritisch und wichtig. Diese Stähle weisen besonders gute Materialeigenschaften, beispielsweise für die Automobilindustrie, auf.
Mit Vorteil wird das Metall in der Kühlstrecke in mindestens zwei Kühlabschnitten abgekühlt. Derart können gewünschte Pha- senanteile, insbesondere bei Mehrphasenstählen, gezielt eingestellt werden.
Vorzugsweise wird eine Haltezeit angepasst.
Mit Vorteil wird eine Haltetemperatur angepasst. Bei einer Abkühlung in mehreren Kühlabschnitten sind Größen wie Halte- zeit und Haltetemperatur besonders kritisch für die Phasenanteile in Metall.
Mit Vorteil wird mindestens eine Stellgröße für Kühlmittel- Stellglieder angepasst. Kühlmittelstellglieder sind lokale Stellglieder der Kühlstrecke und haben daher beispielsweise keine Auswirkungen auf eine der Kühlstrecke vorgeordnete Fertigstraße. Die Fertigstraße wird somit durch die Anpassung der Stellgrößen für die Kühlmittelstellglieder nicht in unge- wünschter Weise beeinflusst.
Mit Vorteil wird bei der Herstellung von Grobblech mindestens eine Stellgröße für die Geschwindigkeit des Metalls in der Kühlstrecke angepasst. Bei der Herstellung von Grobblech ist die Geschwindigkeit des Metalls in der Kühlstrecke weitestgehend unabhängig davon beeinflussbar, mit welcher Geschwindigkeit das Metall der Kühlstrecke vorgeordnete Anlagenteile durchläuft .
Mit Vorteil wird bei der Herstellung von Grobblech mindestens eine Stellgröße für eine Liegezeit des Metalls angepasst. Bei der Herstellung von Grobblech ist die Liegezeit des Metalls eine weitere lokale Stellgröße zur Einstellung der Phasenanteile des Metalls.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Rechenvorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17.
Die Erfindung wird auch gelöst durch eine Anlage zum Herstel- len eines Metalls mit einer Kühlstrecke und mit einer derartigen Rechenvorrichtung, wobei die Rechenvorrichtung zur Steuerung und zur Modellierung der Kühlstrecke über entsprechend ausgestaltete Schnittstellen mit Signalgebern und Stellgliedern der Kürilstrecke gekoppelt ist. Die Erfindung wird auch gelöst durch ein Metall gemäß Anspruch 19. Es ergeben sich, besonders gleichmäßige Materialeigenschaften im Metall.
Die Vorteile hinsichtlich der Rechenvorrichtung, der Anlage und des Metalls ergeben sich analog zu den Vorteilen des Verfahrens .
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung:
FIG 1 eine Kühlstrecke,
FIG 2 einen Temperaturverlauf
FIG 3 ein einfaches Regelsystem für die Kühlstrecke, und
FIG 4 ein kaskadiertes Regelsystem für die Kühlstrecke.
Figur 1 zeigt eine Kühlstrecke 5 und eine Rechenvorrichtung 3 zur Steuerung bzw. Regelung und Modellierung der Kühlstrecke 5. Im gezeigten Beispiel läuft ein warmverformtes Metall 1 mit einer Geschwindigkeit v in Bandlaufrichtung x aus einem Walzgerüst 4 aus. Das Walzgerüst 4 ist beispielsweise das letzte Walzgerüst einer sogenannten Fertigstraße. Der Kühlstrecke 5 kann aber auch eine andere Verformungs- bzw. Verarbeitungseinrichtung für das Metall 1 vorgeordnet sein. Die Kühlstrecke 5 und etwaige ein- oder mehrere ihr vorgeordnete Einrichtungen zur Verformung bzw. Verarbeitung des Metalls 1 sowie etwaige der Kühlstrecke 5 nachgeordnete Einrichtungen bilden eine Anlage zum Herstellen eines Metalls 1. Im gezeigten Beispiel ist der Kühlstrecke 5 eine Haspelvorrichtung 12 nachgeordnet, mit Hilfe derer das gekühlte Metall 1 zu einem Coil aufgehaspelt wird. Der Kühlstrecke 5 können jedoch auch andere in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen zur Bearbeitung und/oder Lagerung des Metalls 1 nachgeordnet sein.
Das Metall 1 ist im vorliegenden Fall Stahl im festen Aggregatszustand. Es könnte aber auch einen zumindest teilweise flüssigen Aggregatszustand aufweisen. Gemäß Figur 1 ist das Metall 1 als Metallband bzw. Bramme ausgebildet. Es sind aber auch andere Formen des Metalls 1, z.B. stabförmige Profile wie Drähte, Rohre oder U-Profile denkbar.
Zur Temperaturbeeinflussung des Metalls 1 weist die Kühlstre- cke 5 ein oder mehrere Stellglieder 2 auf. Mittels des Stellglieds 2 ist - in der Regel durch Kühlen, in einzelnen Fällen aber auch durch Beheizen - direkt oder indirekt die Tempera- tur T des Metalls 1 beeinflussbar. Ein Stellglied 2 kann beispielsweise ein oder mehrere Ventile zum Aufbringen eines Kühlmediums auf das Metall 1 aufweisen. Als Kühlmedium kann beispielsweise Wasser oder ein Gemisch von Wasser mit anderen Substanzen verwendet werden. Die Kühlstrecke 5 wird von der Rechenvorrichtung 3 gesteuert . Insbesondere wird auch das
Stellglied 2 von der Rechenvorrichtung 3 gemäß einer Stellgröße S angesteuert. Es sind Messglieder 6, 6 vorgesehen, mittels derer die Temperatur T des Metalls 1 erfasst wird. Am Eingang der Kühlstrecke, im gezeigten Beispiel hinter dem letzten Walzgerüst 4, ist ein erstes Messglied 6 zur Temperaturerfassung angeordnet. Ein weiteres Messglied 6X zur Temperaturerfassung ist am Ende der Kühlstrecke 5 bzw. im gezeigten Beispiel vor der Haspelvorrichtung 12 angeordnet.
Die Rechenvorrichtung 3 gibt Stellgrößen S an die Stellglieder 2 der Kühlstrecke. Der Rechenvorrichtung 3 werden Messwerte wie beispielsweise die Temperatur T von der Kühlstrecke 5 und/oder von der Kühlstrecke vor- bzw. nachgeordneten Einrichtungen zugeführt. Der Rechenvorrichtung 3 kann auch die tatsächliche Geschwindigkeit v des Metalls 1 zugeführt werden. Die tatsächliche Geschwindigkeit v des Metalls kann durch Messung und/oder unter Zuhilfenahme mindestens eines Modells ermittelt werden. Der Rechenvorrichtung 3 können beispielsweise auch die Drehgeschwindigkeiten der Walzen eines Walzgerüsts 4 als Messwerte und/oder berechnete bzw. modellierte Werte zugeführt werden. Der Rechenvorrichtung 3 werden außerdem sogenannte Primärdaten P zugeführt. Primärdaten P werden im Allgemeinen zur Vorausberechnung bzw. Voreinstellung einer Anlage verwendet und sind vom herzustellenden Metall 1 abhängig. Unterschiedliche Metallbänder bzw. Brammen sind in der Regel durch unterschiedliche Primärdaten charak- terisiert. Primärdaten können sich auch zumindest teilweise auf die geforderten Eigenschaften des hergestellten Metalls 1 beziehen.
Figur 2 zeigt den Verlauf der Temperatur T des Metalls 1 in der Kühlstrecke 5 über die Zeit t aufgetragen. Die Zeit t bezieht sich dabei auf die Zeit, während der ein Bandpunkt des gemäß Figur 1 bandförmig vorliegenden Metalls 1 die Kühlstrecke 5 durchläuft.
Alternativ könnte man auch die Temperatur T über der Bandlaufrichtung x, also der Position in der Kühlstrecke, auftragen. Die Temperatur T wird in ihrer Eigenschaft als eine den Energieinhalt des Metalls 1 beschreibende Größe verwendet. Man könnte daher alternativ beispielsweise auch den Verlauf der Enthalpie über der Zeit t oder über der Bandlaufrichtung x betrachten.
Entscheidend für die Materialeigenschaften des hergestellten Metalls 1 bzw. Stahls sind die Phasenanteile Pi am Ende der Kühlstrecke 5 bzw. an der Haspelvorrichtung 12. Besonders entscheidend aber auch kritisch, bei der Herstellung sind die Phasenanteile Pi eines Metalls 1 insbesondere bei Mehrphasenstählen, wie Dualphasen- und Tripstählen. Bei derartigen Stählen ist ein übliches Kühlverfahren eine in drei Kühlab- schnitte aufgeteilte Kühlung. Dabei wird das Metall 1 in der Kühlstrecke 5 in mehreren zeitlichen Kühlphasen, Abkühlungsphasen bzw. zeitlichen Kühlabschnitten I, II, III abgekühlt. Die zeitlichen Kühlabschnitte I, II, III können, müssen aber nicht, mit räumlichen bzw. Komponenten-bezogenen Kühlabschnitten zusammenfallen. Im ersten Kühlabschnitt I, bzw. in der ersten Abkühlungsphase, wird das Metall 1 vorzugsweise bei einer hohen Kühlrate bis zu einer Haltetemperatur TH abgekühlt. Die Haltetemperatur TH ist in der Regel vorgegeben bzw. von den Primärdaten P abhängig. In einem zweiten Kühlabschnitt II erfolgt eine Luftkühlung mit vorgegebener Haltezeit tH. Im zweiten Kühlabschnitt II nimmt die Temperatur T des Metalls 1 bzw. des Stahls nur gering ab. Anschließend erfolgt in einem dritten Kühlabschnitt III ein Abschrecken des Metalls 1 auf die Temperatur T bzw. unter die Temperatur T die am Ende der Kühlstrecke bzw. unmittelbar vor dem Aufwickeln mittels der Haspelvorrichtung 12 erreicht werden soll. Vorzugsweise wird das Metall 1 unter die Martensit- Starttemperatur abgeschreckt.
Um beispielsweise bei Dualphasenstählen ein Gefüge mit einem Phasenanteil Pi von ca. 80% Ferrit und einen Phasenanteil Pi von ca. 20% Martensit bzw. Bainit zu erhalten, wird üblicherweise ein Rest-Austenitgehalt von typisch 20% vor Beginn des Abschreckens angestrebt. Bei Tripstählen verbleibt zusätzlich ein bei Raumtemperatur metastabiler Restaustenitgehalt im Material, der bei Verformung in Martensit umwandelt.
Sowohl Dualphasenstähle als auch Tripstähle lassen sich bei ihrer späteren Verwendung anfangs mit geringem Kraftaufwand verformen; mit zunehmender Verformung nimmt die Festigkeit aber stark zu, wobei dieses Verhalten bei Tripstählen noch deutlich ausgeprägter ist als bei Dualphasenstählen. Typische Anwendungen von Dualphasen- und Tripstählen sind Karrosseriebleche und Felgen für Kraftfahrzeuge, wo gute Tiefzieheigenschaften, hohe Endfestigkeit und hohes Energieabsorptionsvermögen bei weiterer Verformung, z.B. durch Unfälle, gefor- dert sind. Bei der Herstellung dieser Stahle ist die Konstanthaltung der Phasenanteile T?x und damit des Umwandlungsgrades in der Kuhlstrecke 5 äußerst kritisch. Werden beispielsweise in einer der Kuhlstrecke 5 vorgeordneten Warmwalzstraße unerwünschte Oberflachentemperaturbeeintrachtigungen wie z.B. sogenannte Skidmarks am Metall 1, hier einer Stahlbramme, verursacht, so fuhren diese unerwünschten Skidmarks zu weichen Stellen im Metallband. An derartigen weichen Stellen ist der Umwandlungsgrad im Metall 1 vor Beginn des Abschreckens bereits zu weit fortgeschritten, um genügend Martensit bzw. Bainit zu bilden. Andere Schwankungen der Prozessparameter in der Kuhlstrecke 5 vorgeordneten Einrichtungen können weitere Abweichungen vom gewünschten Gefuge und den gewünschten Phasenanteilen Pj. im Metall 1 verursachen.
Die Figuren 3 und 4 zeigen erfindungsgemaße Regelsysteme für die Kuhlstrecke 5. Beide Figuren zeigen eine mit der Kuhlstrecke 5 gekoppelte Rechenvorrichtung 3 zur Steuerung und Modellierung der Kuhlstrecke 5. Dabei sind Schnittstellen vorgesehen, um der Rechenvorrichtung 3 Signale zur Modellierung zuzuführen und um der Kuhlstrecke 5 Steuer- bzw. Regelsignale zuzuführen. Rechenvorrichtung 3 und Kuhlstrecke 5 bilden einen Teil einer Anlage zum Herstellen eines Metalls 1.
Gemäß Figur 3 weist die Rechenvorrichtung 3 ein Kuhlstreckenmodell 7 und einen Kuhlstreckenregler 8 auf. Für ein Metall 1, beispielsweise ein Metallband aus Stahl, das m die Kuhlstrecke 5 einlauft, wird mit Hilfe des Kuhlstreckenmodells 7 in einem ersten Schritt gestutzt auf die Primardaten P für das Metallband die Temperatur T und mindestens ein Phasenanteil Pi am Ende der Kuhlstrecke 5, bzw. vor der Haspelvorrichtung 12 berechnet. Mit Hilfe von Messgliedern, die beispielsweise in einer der Kuhlstrecke 5 vorgeordneten Fertig- straße angeordnet sein können (in der Zeichnung nicht naher dargestellt) und/oder mit Hilfe eines Messglieds 6 am Eingang der Kuhlstrecke 5 werden in einem zweiten Schritt Messwerte erfasst und der Rechenvorrichtung 3 zugeführt. Die Erfassung von Messwerten erfolgt dabei während das Metall 1 die Anlage zum Herstellen eines Metalls 1 durchläuft.
Unter Zuhilfenahme des oder der Messwerte ermittelt das Kühlstreckenmodell 7 zumindest am Ende der Kühlstrecke 5 mindestens einen zu erwartenden Phasenanteil Pi des Metalls 1. Der im. zweiten Schritt berechnete zu erwartende Phasenanteil Pi wird mit dem im ersten Schritt auf Basis der Primärdaten P berechneten Phasenanteil Pi verglichen. Dieser Vergleich wird zur Anpassung mindestens einer Stellgröße S der Kühlstrecke 5 verwendet. Gemäß Figur 3 passt der Kühlstreckenregler 8 mindestens eine Stellgröße S der Kühlstrecke 5 an. Eine verhältnismäßig einfache Weise der Realisierung eines solchen Kühl- Streckenreglers erfolgt derart, dass Stellgrößen S von Stellgliedern 2 möglichst am Ende des ersten KühlabSchnitts I angepasst werden.
Gemäß Figur 4 weist die Recheneinrichtung 3 ein Kühlstrecken- modeil 7, einen Kühlstreckenregler 8 sowie einen Phasenanteilsregler 11 auf. Regelungstechnisch ist der Phasenanteilsregler 11 dem Kühlstreckenregler 8 überlagert. So gibt der P-hasenanteilsregler 11 dem Kühlstreckenregler 8 mindestens einen Sollwert, z.B. TH bzw. tH, aufgrund des Vergleichs des im ersten Schritt berechneten Phasenanteils Pi und des im zweiten Schritt berechneten zu erwartenden Phasenanteils Pi vor. Bei einem Abkühlverlauf mit mehreren Kühlabschnitten I, II, III bzw. Kühlphasen, wie er beispielsweise in Figur 2 gezeigt wird, gibt der Phasenanteilsregler 11 dem Kühlstrecken- regier 8 vorzugsweise eine Haltezeit tH und/oder eine Haltetemperatur TH vor. Der Kühlstreckenregler 8 passt die Stellgrößen S der Kühlstrecke 5 an, wobei er die Sollvorgaben es Ptiasenanteilsreglers 11 berücksichtigt.
Beide Regelsysteme, also sowohl das -Regelsystem gemäß Figur 3 als auch das Regelsystem gemäß Figur 4, arbeiten vorzugsweise derart, dass der zweite Schritt online, d.h. in Echtzeit während der Herstellung des Metalls 1 iterativ ausgeführt wird.
Sowohl im ersten Schritt als auch im zweiten Schritt wird der Phasenanteil Pi auf dieselbe Weise, d.h. unter Zuhilfenahme derselben Rechenverfahren bzw. Modelle berechnet. Die Berechnung in den beiden Schritten unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der der Berechnung zugrundeliegenden Daten, insbesondere hinsichtlich der Eingangsdaten für die Berechnung.
Alternativ zu dem auf Grundlage der Primärdaten P im ersten Schritt berechneten Phasenanteil Pi kann auch ein beispielsweise von einem Bediener in einem ersten Schritt vorgegebener Phasenanteil Pi im zweiten Schritt mit dem im zweiten Schritt berechneten zu erwartenden Phasenanteil Pi verglichen werden. Um eine gleichbleibend hohe Qualität des Metalls 1 am Ende der Kühlstrecke 5 sicherzustellen, wird zumindest ein Phasenanteil P des Metalls 1 am Ende der Kühlstrecke berechnet.
Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Phasenanteil P des Metalls 1 an mindestens einer anderen Stelle der Kühl- strecke 5 berechnet werden. Ist es beispielsweise nicht zweckmäßig, am Ende der Kühlstrecke 5 zu messen, kann zumindest ein Phasenanteil P des Metalls 1 sowohl im ersten als auch im zweiten Schritt des Verfahrens an einer anderen Stelle der Kühlstrecke 5 berechnet werden, z.B. an einer Stelle, bei der man davon ausgeht, dass der wesentliche Teil der Pha- senumwandlung innerhalb der Kühlstrecke 5 bereits abgeschlossen ist.
Die Rechenvorrichtung 3 bzw. das Kühlstreckenmodell 7 weisen vorzugsweise ein Temperaturmodell 9 auf, das den Temperaturverlauf des Metalls 1 in der Kühl strecke 5 über der Zeit t oder über der Bandlaufrichtung x berechnet. Mit Vorteil wird das Temperaturmodell 9 unter Zuhilfenahme mindestens eines Messwerts adaptiert. Bei dem mindestens einen Messwert handelt es sich vorzugsweise um einen Messwert für die Tempera- tur T des Metalls 1, der mittels eines Messglieds 6, 6 am Eingang bzw. am Ende der Kühlstrecke 5 erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Messwerterfassung auch an einer anderen Stelle der Kühlstrecke 5 erfolgen. Vorzugsweise ist ein Umwandlungsmodell 10 vorhanden, das den Verlauf des mindestens einen Phasenanteils Pi des Metalls 1 in der Kühlstrecke 5 über der Zeit t und/oder der Bandlaufrichtung x berechnet. Alternativ und/oder zusätzlich zur Temperatur T kann das Kühlstreckenmodell 7 und/oder das Temperaturmodell 9 auch die Enthalpie oder eine andere Energieinhalts-beschreibende Größe verwenden bzw. berechnen.
Ein Umwandlungsmodell 10 ist zwar in Figur 4 der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt, jedoch auch im Aus- führungsbeispiel gemäß Figur 4 zweckmäßig. Ein Umwandlungsmo- dell 10 uss mindestens den Phasenanteil Pi des Metalls 1 an mindestens einer Stelle der Kühlstrecke 5, vorzugsweise am Ende der Kühlstrecke 5, bereitstellen.
Über die Stellgrößen S für die Stellglieder 2 der Kühlstrecke 5 wird z.B. die Stellung von Ventilen für Kühlmittel bzw. der Kühlmittelfluss in der Kühlstrecke 5 geregelt. Derartige lokale Stellgrößen S, d.h. Stellgrößen, die auf der Kühlstrecke 5 vorgeordnete Anlagenteile keine Auswirkungen haben, können bei der Herstellung von Grobblech jedoch auch die Geschwindigkeit v des Metalls 1 in der Kühlstrecke sowie eine Liegezeit des Metalls 1 sein.
Der Erfindungsgedanke lässt sich im wesentlichen wie folgt zusammenfassen:
Bei der Herstellung von Stahl wird für die Kühlstrecke 5 ein LTmwandlungsmodell 10 verwendet, mit dessen Hilfe zusätzlich zur Temperatur T des Stahls auch die Phasenanteile Pi entlang des Stahlbandes in Echtzeit berechnet werden. Es wird ein Regelungssystem implementiert, das die Phasenanteile Pi des an einer Haspelvorrichtung 12 aufgewickelten Stahlbands konstant hält. Dazu wird in folgenden Schritten verfahren: In einem ersten Schritt wird aus Daten, die aus den Primärdaten P des Stahlbands gegeben sind, der Umwandlungsgrad, bei Mehrphasenstählen z.B. der Ferritanteil, ermittelt. In einem zweiten Schritt werden bei Bandeintritt in die Kühlstrecke 5 ein oder mehrere Parameter der Kühlstrategie, d.h. Stellgrößen S, im Sinne einer Regelung online so angepasst, dass der Ferritanteil des gekühlten Stahls an der Haspelvorrichtung 12 konstant gehalten wird. Bei einer Kühlung mit mehreren Kühlab- schnitten kann dazu die Haltetemperatur TH modifiziert werden. Die Anhebung der Haltetemperatur TH reduziert den Ferritanteil, die Absenkung der Haltetemperatur TH erhöht ihn.
Abweichungen vom Sollgefüge werden gemäß dem erfindungsgemä- ßen Verfahren bereits online entdeckt und werden nicht erst nach Messungen der Gefügeanteile im Labor (Schliffe) oder bei Zugversuchen entdeckt.
Bei vorbekannten Verfahren wurde die Konstanz der Gefügean- teile entlang des Bandes von der Qualitätssicherung im Stahlwerk üblicherweise nur anhand der Temperaturschriebe für Zwischentemperatur und Haspeltemperatur beurteilt. Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen ermöglicht die weitgehende Konstanthaltung der Phasenanteile P an der Haspelvorrichtung 12 entlang des Metallbandes auch bei schwankenden Produktionsbedingungen und schwankender Geschwindigkeit v des Metallbandes. Abweichungen zwischen verschiedenen Metallbändern mit gleichen Primärdaten P werden weitestgehend ausgeschaltet, weil in die Erstermittlung des Referenzumwandlungsgrades die Schwankungen der Anlage nicht eingehen und durch die spätere
Regelung auf den Referenzumwandlungsgrad die Schwankungen der Anlage weitestgehend ausgeglichen werden. Die Erstermittlung des Referenzumwandlungsgrades bzw. mindestens eines Phasenanteils Pi hängt nur von den Primärdaten P ab. Die nachfolgen- den Ermittlungen des Umwandlungsgrades bzw. eines Phasenanteils Pi berücksichtigen die Schwankungen bei der Herstellung. Derart kann Stahl bzw. Metall 1 von gleichbleibender Qualität hergestellt werden und die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Metalls 1 bzw. des Stahls werden wesentlich zuverlässiger als bisher erfüllt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Metalls (1), wobei in einer Kühlstrecke (5) das warmgeformte Metall (1) abgekühlt wird, wobei in einem ersten Schritt unter Zuhilfenahme von Primärdaten (P) für das Metall (1) mittels eines Kühlstreckenmodells (7) die Temperatur (T) und mindestens ein Phasenanteil (Px) des Metalls (1) an mindestens einer Stelle der Kühlstrecke (7) berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt
- mindestens ein Messwert bei der Herstellung des Metalls (1) erfasst wird,
- unter Zuhilfenahme des mindestens einen Messwertes mittels des Kühlstreckenmodells (7) an der mindestens einen Stelle der Kühlstrecke (5) mindestens ein zu erwartender Phasenanteil (Px) des Metalls (1) berechnet wird,
- der zu erwartende Phasenanteil (Pj.) mit dem im ersten Schritt berechneten Phasenanteil (Px) verglichen wird und
- dieser Vergleich zur Anpassung mindestens einer Stellgröße (S) der Kühlstrecke (5) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich die mindestens eine Stelle, an der im ersten und zweiten Schritt mindestens ein Phasenanteil (P des Metalls (1) berechnet wird, am Ende der Kühlstrecke (5) befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im zwei- ten Schritt der zu erwartende Phasenanteil (Px) mit einem vorgegebenen Phasenanteil (Px) verglichen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Schritt online iterativ ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im zweiten Schritt ein Kühlstreckenregler (8) mindestens eine Stellgröße (S) der Kühlstrecke (5) entsprechend dem Vergleich an- passt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im zweiten Schritt - ein Phasenanteilsregler (11) mindestens einen Sollwert für einen Kühlstreckenregler (8) entsprechend dem Vergleich an- passt und - der Kühlstreckenregler (8) unter Berücksichtigung ihm vorgegebener Sollwerte mindestens eine Stellgröße (S) der Kühlstrecke (5) anpasst.
7. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens in einem der beiden Schritte ein Temperaturmodell (9) verwendet wird, das den Temperaturverlauf des Metalls (1) in der Kühlstrecke (5) berechnet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Tem- peraturmodell (9) unter Zuhilfenahme des mindestens einen Messwerts adaptiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein U - wandlungsmodell (10) verwendet wird, das den Verlauf des mindestens einen Phasenanteils (Pi) in der Kühlstrecke (5) berechnet .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Mehrphasenstahl hergestellt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Metall (1) in der Kühlstrecke (5) in mindestens zwei Kühlabschnitten (1,11, III) abgekühlt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Haltezeit (tH) angepasst wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Haltetemperatur (TH) angepasst wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eine Stellgröße (S) für Kühlmittelstellglieder angepasst wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Herstellung von Grobblech mindestens eine Stellgröße (S) für die Geschwindigkeit (v) des Metalls (1) in der Kühlstrecke (5) angepasst wird.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Herstellung von Grobblech mindestens eine Stellgröße (S) für eine Liegezeit des Metalls (1) angepasst wird.
17. Rechenvorrichtung (3) zur Steuerung und Modellierung einer Kühlstrecke (5) , die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche programmiert ist, mit mindestens einem Kilhlstreckenmodell (7) und mindestens einem Kühlstreckenregler (8), wobei das Kühlstreckenmodell (7) min- destens ein Temperaturmodell (9) aufweist.
18. Rechenvorrichtung (3) zur Steuerung und Modellierung einer Kühlstrecke (5), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 16 programmiert ist, mit mindestens einem Kühlstreckenmodell (7) und mindestens einem Kühlstreckenregler (8), wobei das Kühlstreckenmodell (7) mindestens ein Temperaturmodell aufweist (9) , wobei ein Phasenanteilsregler (11) zum .Anpassen der Sollwerte des Kühlstreckenreglers (8) vorgesehen ist.
19. Anlage zum Herstellen eines Metalls (1) mit einer Kühlstrecke (5) und mit einer Rechenvorrichtung (3) nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Rechenvorrichtung (3) zur Steuerung und zur Modellierung der Kühlstrecke (5) über entsprechend ausgestaltete Schnittstellen mit Signalgebern (6, 6') und Stell- gliedern (2) der Kühlstrecke (5) gekoppelt ist.
20. Metall (1), das auf einer Anlage nach Anspruch 19 gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 hergestellt wurde .
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