EP1732716B1 - Verfahren zum herstellen eines metalls - Google Patents

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EP1732716B1
EP1732716B1 EP04725880A EP04725880A EP1732716B1 EP 1732716 B1 EP1732716 B1 EP 1732716B1 EP 04725880 A EP04725880 A EP 04725880A EP 04725880 A EP04725880 A EP 04725880A EP 1732716 B1 EP1732716 B1 EP 1732716B1
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EP
European Patent Office
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cooling line
metal
temperature
cooling
model
Prior art date
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Revoked
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EP04725880A
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English (en)
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EP1732716A1 (de
Inventor
Klaus Weinzierl
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to AT04725880T priority Critical patent/ATE373527T1/de
Publication of EP1732716A1 publication Critical patent/EP1732716A1/de
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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 having a plurality of phase components, wherein the thermoformed metal is cooled in a cooling section, wherein in a first step with the aid of primary data for the metal by means of a cooling section model, the temperature and at least a phase portion of the metal at least one point the cooling section is calculated. Furthermore, the invention relates to a computing device for the corresponding control and modeling of a cooling section and a corresponding system for producing a metal with a plurality of phase components.
  • From the DE 101 29 565 A1 is a cooling method for a hot-rolled rolling, in particular a metal strip known.
  • an initial temperature is detected in front of the cooling section for a Walzgutstelle, using a cooling line model and predetermined desired properties of the rolling a coolant flow rate determined, applied to the Walzgutstelle according to the determined temporal coolant flow rate a coolant, based on thedeoxynmodells and the temporal coolant flow rate expected temperature curve of the rolling stock at the Walzgutstelle determined over the Walzgutquerites and dissolved to determine the temperature profile in the rolling stock in the cooling section model, a heat equation, which sets the enthalpy, the thermal conductivity, the degree of phase change, the density and the temperature of the rolling relationship.
  • expected temperature curves of the metal strip are compared with target temperature profiles. Based on this comparison, a new coolant flow rate is calculated.
  • Hot-formed metals produced and cooled in accordance with known processes often do not or do not meet with sufficient reliability the properties or material properties required for their subsequent use.
  • This object is achieved by a method of the type mentioned, in which in a second step at least one temperature measurement is detected in the production of the metal and with the aid of the at least one temperature measurement by means of the cooling line model at least one point of the cooling section at least one expected phase proportion of the metal is calculated, wherein the calculated in the second step expected phase component is compared with the phase component calculated in the first step and this comparison is used to adjust at least one manipulated variable of the cooling section.
  • the phase proportions at the end of the cooling section over the metal can be kept substantially constant.
  • the at least one manipulated variable of the cooling section deviations between different bands with the same primary data are largely eliminated.
  • the at least one phase component is calculated in such a way that the fluctuations of the system do not enter into the calculation, ie a reference conversion factor is determined.
  • this reference conversion level is regulated, the actual fluctuations in the system being largely compensated for by adapting local control variables of the cooling section.
  • the at least one point at which at least one phase portion of the metal 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 with a predefined phase component in the second step. 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 of an operator, are taken into account when setting the phase component.
  • the second step is done online, i. executed in real time during the production of the metal iteratively.
  • the accuracy of the method is further improved.
  • At least one manipulated variable of the cooling section is adapted in accordance with the comparison by a cooling line controller. Due to the comparison of the phase components, the cooling-gap controller adapts directly to the control variables of the cooling section according to the calculations from the first or second step. This ensures high control accuracy.
  • a cascaded control structure wherein the cooling distance controller from a higher-level phase controller setpoints are specified.
  • the phase component adjusts at least one setpoint for the cooling line controller and the cooling line controller adjusts at least one manipulated variable of the cooling section, taking into account given preset values.
  • a temperature model is 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 so a particularly high control accuracy is achieved.
  • the temperature model is adapted with the aid of the at least one measured value. In this way, fluctuations in the production of the metal can be compensated even more effectively.
  • a conversion model is preferably used which calculates the profile of the at least one phase component in the cooling section.
  • a multi-phase steel is produced.
  • multiphase steels such as Dual-phase steel or triple steel
  • the constant maintenance of the phase components 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 cooled in at least two cooling sections.
  • desired phase fractions in particular in multiphase steels, can be adjusted in a targeted manner.
  • a hold time is adjusted.
  • a holding temperature is adjusted.
  • cooling in several cooling sections are sizes such as holding time and holding temperature particularly critical for the phase components in metal.
  • At least one manipulated variable for coolant actuators is adjusted.
  • Coolant actuators are local actuators of the cooling section and therefore, for example, have no effect on a precast line upstream of the cooling section. The finishing train is thus not affected by the adaptation of the manipulated variables for the coolant actuators in an undesirable manner.
  • At least one manipulated variable for the speed of the metal in the cooling section is advantageously adapted.
  • the speed of the metal in the cooling section can largely be influenced independently of the speed at which the metal of the cooling section passes through upstream system parts.
  • At least one manipulated variable is adjusted for a lying time of the metal in the production of heavy plate.
  • the lay time of the metal is another local manipulated variable for adjusting the phase components of the metal.
  • the problem underlying the invention is also solved 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, wherein the computing device for controlling and for modeling the cooling section is coupled via correspondingly configured interfaces with signal transmitters and actuators of the cooling section.
  • the invention results in particularly uniform material properties in the metal.
  • FIG. 1 shows a cooling section 5 and a computing device 3 for controlling and modeling the cooling section 5.
  • a thermoformed metal 1 runs out of a rolling stand 4 at a speed v in the strip running direction x.
  • the rolling stand 4 is, for example, the last rolling stand of a so-called finishing train.
  • the cooling section 5 may also be preceded by another deformation or processing device for the metal 1.
  • the cooling section 5 and any one or more of its upstream devices for deformation or processing of the metal 1 and any downstream of the cooling section 5 facilities form a plant for producing a metal 1.
  • the cooling section 5 is a reel device 12 downstream, with the help of which the cooled metal 1 is wound into a coil.
  • the cooling section 5 can also other devices not shown in the drawing Processing and / or storage of the metal 1 to be arranged downstream.
  • the metal 1 is in the present case steel in the solid state. But it could also have an at least partially liquid state of aggregation. According to Figure 1, the metal 1 is formed as a metal strip or slab. However, other forms of metal 1, e.g. rod-shaped profiles such as wires, tubes or U-profiles conceivable.
  • the cooling section 5 has one or more actuators 2.
  • the actuator 2 is - usually by cooling, in some cases, but also by heating - directly or indirectly, the temperature T of the metal 1 influenced.
  • An actuator 2 may, for example, have one or more valves for applying a cooling medium to the metal 1.
  • the cooling medium for example, water or a mixture of water with other substances can be used.
  • the cooling section 5 is controlled by the computing device 3.
  • the actuator 2 is driven by the computing device 3 according to a manipulated variable S.
  • a first measuring element 6 is arranged for temperature detection.
  • Another measuring element 6 'for temperature detection is arranged at the end of the cooling section 5 or in the example shown in front of the reeling device 12.
  • the computing device 3 outputs manipulated variables S to the actuators 2 of the cooling section.
  • the computing device 3 is supplied with measured values such as, for example, the temperature T from the cooling section 5 and / or devices upstream or downstream of the cooling section.
  • the computing device 3 can also be supplied with the actual speed v of the metal 1.
  • the actual velocity v of the metal can be determined by measuring and / or with the help of at least one Be determined model.
  • 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 are also fed so-called primary data P.
  • Primary data P are generally used for the precalculation or presetting of a plant and depend on the metal 1 to be produced. Different metal bands or slabs are usually characterized by different primary data. Primary data may also relate at least partially to the required properties of the produced metal 1.
  • FIG. 2 shows the profile of the temperature T of the metal 1 in the cooling section 5 plotted over the time t.
  • the time t refers to the time during which a band point of the strip 1 in the form of metal 1 passes through the cooling section 5.
  • the temperature T 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. It would therefore be possible, for example, alternatively to consider the course of the enthalpy over time t or over the strip running direction x.
  • the phase fractions P i of a metal 1 are particularly critical but also critical in the production, in particular in multiphase steels such as dual phases and tripod steels.
  • a common cooling method is a split into three cooling sections cooling.
  • the metal 1 is cooled in the cooling section 5 in several temporal cooling phases, cooling phases or time cooling sections I, II, III.
  • the temporal cooling sections I, II, III may, 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 usually specified or dependent on the primary data P.
  • a second cooling section II air cooling takes place with a predetermined holding time t H.
  • the temperature T of the metal 1 or the steel decreases only slightly.
  • the metal 1 is quenched to the temperature T or below the temperature T which is to be reached at the end of the cooling section or immediately before winding by means of the reeling device 12.
  • the metal 1 is quenched below the martensite start temperature.
  • a residual austenite content of typically 20% is usually aimed at before the quenching begins.
  • a retained metastable retained austenite content remains in the material at room temperature, which converts to martensite upon deformation.
  • the constant maintenance of the phase components P i and thus the degree of conversion in the cooling section 5 is extremely critical. If undesired surface temperature impairments, for example so-called skid marks on the metal 1, in this case a steel slab, are caused, for example, in a hot rolling line upstream of the cooling section 5, these undesired skid marks lead to soft spots in the metal strip. At such soft points, the degree of conversion in the metal 1 has already progressed too far prior to quenching to form enough martensite or bainite. Other variations of the process parameters in the cooling section 5 upstream devices may cause further deviations from the desired structure and the desired phase components P i in the metal 1.
  • 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 to supply the computer 3 with signals for modeling and the cooling section 5 Supply control or control signals. Computing device 3 and cooling section 5 form part of a plant for producing a metal. 1
  • the computing device 3 has a cooling line model 7 and a cooling line controller 8.
  • a metal 1 for example a steel strip made of steel, which enters the cooling section 5
  • the temperature T and at least one phase portion P i at the end of the cooling section 5 are supported by the cooling section model 7 in a first step based on the primary data P for the metal strip , or calculated before the reeling device 12.
  • measuring elements which may be arranged for example in a precast line upstream of the cooling section 5 (not shown in detail in the drawing) and / or with the aid of a measuring element 6 at the entrance of the cooling section 5, measured values are measured in a second step detected and supplied to the computing device 3. The acquisition of measured values takes place while the metal 1 passes through the system for producing a metal 1.
  • the cooling section model 7 determines at least at the end of the cooling section 5 at least one expected phase component P i of the metal 1.
  • the expected phase component P i calculated in the second step is calculated using the phase component calculated in the first step on the basis of the primary data P. P i compared. This comparison is used to adapt at least one manipulated variable S of the cooling section 5.
  • the cooling-gap controller 8 adjusts at least one manipulated variable S of the cooling section 5.
  • a relatively simple way of implementing such a cooling line controller is such that manipulated variables S of actuators 2 are adjusted as possible at the end of the first cooling section I.
  • the computing device 3 has a cooling-gap model 7, a cooling-gap controller 8 and a phase-share regulator 11.
  • the phase controller 11 is superimposed on the cooling line controller 8.
  • the phase-share controller 11 gives the cooling-path controller 8 at least one desired value, for example T H or t H , based on the comparison of the phase component P i calculated in the first step and the expected phase component P i calculated in the second step.
  • the phase-share regulator 11 preferably gives the cooling-gap controller 8 a holding time t H and / or a holding temperature T H.
  • the cooling path controller 8 adapts the manipulated variables S of the cooling section 5, taking into account the setpoint specifications of the phase component controller 11.
  • Both control systems ie both the control system according to FIG. 3 and the control system according to FIG. 4, preferably operate such that the second step is performed iteratively online, ie in real time during the manufacture of the metal 1.
  • phase component P i is calculated in the same way, ie with the aid of the same calculation methods or models.
  • the calculation in the two steps differs with respect to the data underlying the calculation, in particular with regard to the input data for the calculation.
  • phase portion P i may also be compared in the second step with the calculated in the second step the anticipated phase fraction P i a, for example, by an operator in a first step a predetermined phase portion P i.
  • the anticipated phase fraction P i a for example, by an operator in a first step a predetermined phase portion P i.
  • At least one phase portion P i of the metal 1 can be calculated at at least one other point of 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 i of the metal 1 can be calculated at a different location of the cooling section 5 both in the first and in the second step of the method, eg at a point at which it is assumed that the essential part of the phase transformation within the cooling section 5 has already been completed.
  • the computing device 3 or the cooling line 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 adapted with the aid of at least one measured value.
  • the at least one measured value is preferably a measured value for the temperature T 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 detection can also take place at a different location of the cooling section 5.
  • a conversion model 10 is present, which calculates the course of the at least one phase portion P i 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 variable describing the amount of energy content.
  • a conversion model 10 is not shown in detail in FIG. 4 for the sake of clarity, it is also expedient in the exemplary embodiment according to FIG.
  • a conversion model 10 must provide at least the phase portion P i 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 is e.g. the position of valves for coolant or the coolant flow in the cooling section 5 regulated.
  • Such local manipulated variables S i. Manipulated variables which have no effects on the cooling section 5 upstream plant parts, however, can be in the production of heavy plate, but also the speed v of the metal 1 in the cooling section and a lying time of the metal 1.
  • a conversion model 10 is used for the cooling section 5, with the aid of which, in addition to the temperature T of the steel, the phase components P i along the steel strip are calculated in real time.
  • a control system is implemented which keeps the phase proportions P i of the steel strip wound on a reel device 12 constant holds.
  • the degree of conversion is determined from data given from the primary data P of the steel strip, and in the case of polyphase steels, for example, the ferrite content.
  • a second step when one enters the cooling section 5, one or more parameters of the cooling strategy, ie manipulated variables S, are adjusted online in the sense of a regulation such that the ferrite content of the cooled steel is kept constant at the reel device 12.
  • the holding temperature T H can be modified for this purpose. The increase of the holding temperature T H reduces the ferrite content, the lowering of the holding temperature T H increases it.
  • Deviations from the target structure are already discovered online according to the method according to the invention and are not discovered only after measurements of the microstructural components in the laboratory (sections) or in tensile tests.
  • the constancy of the microstructural fractions along the strip of quality assurance in the steelworks was usually assessed only on the basis of temperature records for intermediate temperature and coiler temperature.
  • the method according to the invention makes it possible to keep the phase components P i at the reeling device 12 substantially constant along the metal strip, even under fluctuating production conditions and fluctuating speed v of the metal strip. Deviations between different metal strips with the same primary data P are eliminated as far as possible, because the fluctuations in the system are not taken into account in the initial determination of the reference conversion degree and the fluctuations of the system are largely compensated by the later regulation to the reference conversion level.
  • the first determination of the reference conversion degree or at least one phase component P i depends only on the primary data P.
  • the subsequent determinations of the degree of conversion or of a phase component P i take into account the fluctuations in the production.
  • steel or metal 1 of constant Quality and the requirements of the material properties of the metal 1 and the steel are much more reliable than previously met.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metalls mit mehreren Phasenanteilen, wobei in einer Kühlstrecke das warmgeformte Metall abgekühlt wird, wobei in einem ersten Schritt unter Zuhilfenahme von Primärdaten für das Metall mittels eines Kühlstreckenmodells die Temperatur und mindestens ein Phasenanteil des Metalls an mindestens einer Stelle der Kühlstrecke berechnet wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Rechenvorrichtung zur entsprechenden Steuerung und Modellierung einer Kühlstrecke sowie eine entsprechende Anlage zum Herstellen eines Metalls mit mehreren Phasenanteilen.
  • Aus der DE 101 29 565 A1 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 eines Kühlstreckenmodells und vorgegebener Soll-Eigenschaften des Walzgutes ein zeitlicher Kühlmittelmengenverlauf ermittelt, auf die Walzgutstelle gemäß dem ermittelten zeitlichen Kühlmittelmengenverlauf ein Kühlmittel aufgebracht, anhand des Kühlstreckenmodells und des zeitlichen Kühlmittelmengenverlaufs ein erwarteter zeitlicher Temperaturverlauf des Walzgutes an der Walzgutstelle über dem Walzgutquerschnitt ermittelt und zur Ermittlung des Temperaturverlaufs im Walzgut im Kühlstreckenmodell eine Wärmeleitungsgleichung gelöst, die die Enthalpie, die Wärmeleitfähigkeit, den Phasenumwandlungsgrad, die Dichte und die Temperatur des Walzgutes miteinander in Beziehung setzt. Bei dem in der DE 101 29 565 A1 beschriebenen Verfahren werden erwartete Temperaturverläufe des Metallbands mit Soll-Temperaturverläufen verglichen. Auf Grundlage dieses Vergleichs wird dann ein neuer Kühlmittelmengenverlauf berechnet.
  • Gemäß bekannten Verfahren hergestellte und abgekühlte warmgeformte 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 Temperaturmesswert bei der Herstellung des Metalls erfasst wird und unter Zuhilfenahme des mindestens einen Temperaturmesswertes 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 Metall eine gleichbleibende Qualität wesentlich besser sichergestellt werden, als mit bekannten Verfahren. 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 Berechnungen aus dem ersten bzw. zweiten Schritt direkt die Stellgrößen der Kühlstrecke an. So wird eine hohe Regelgenauigkeit gewährleistet.
  • Alternativ ist eine kaskadierte Regelstruktur vorgesehen, wobei dem Kühlstreckenregler von einem überlagerten Phasenanteilsregler Sollwerte vorgegeben werden. Dabei passt im zweiten Schritt der Phasenanteilsregler mindestens einen Sollwert für den Kühlstreckenregler 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 Temperaturmodell 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 Phasenanteile, 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 Haltezeit und Haltetemperatur besonders kritisch für die Phasenanteile in Metall.
  • Mit Vorteil wird mindestens eine Stellgröße für Kühlmittelstellglieder 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 ungewünschter 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 Herstellen 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 Kühlstrecke gekoppelt ist.
  • Durch die Erfindung ergeben sich besonders gleichmäßige Materialeigenschaften im Metall.
  • Die Vorteile hinsichtlich der Rechenvorrichtung und der Anlage ergeben sich analog zu den Vorteilen des Verfahrens.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden 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 Kühlstrecke 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 Temperatur 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 6' 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 charakterisiert. 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 Kühlabschnitte 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, gefordert sind.
  • Bei der Herstellung dieser Stähle ist die Konstanthaltung der Phasenanteile Pi und damit des Umwandlungsgrades in der Kühlstrecke 5 äußerst kritisch. Werden beispielsweise in einer der Kühlstrecke 5 vorgeordneten Warmwalzstraße unerwünschte Oberflächentemperaturbeeinträchtigungen wie z.B. sogenannte Skidmarks am Metall 1, hier einer Stahlbramme, verursacht, so führen 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 Kühlstrecke 5 vorgeordneten Einrichtungen können weitere Abweichungen vom gewünschten Gefüge und den gewünschten Phasenanteilen Pi im Metall 1 verursachen.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen erfindungsgemäße Regelsysteme für die Kühlstrecke 5. Beide Figuren zeigen eine mit der Kühlstrecke 5 gekoppelte Rechenvorrichtung 3 zur Steuerung und Modellierung der Kühlstrecke 5. Dabei sind Schnittstellen vorgesehen, um der Rechenvorrichtung 3 Signale zur Modellierung zuzuführen und um der Kühlstrecke 5 Steuer- bzw. Regelsignale zuzuführen. Rechenvorrichtung 3 und Kühlstrecke 5 bilden einen Teil einer Anlage zum Herstellen eines Metalls 1.
  • Gemäß Figur 3 weist die Rechenvorrichtung 3 ein Kühlstreckenmodell 7 und einen Kühlstreckenregler 8 auf. Für ein Metall 1, beispielsweise ein Metallband aus Stahl, das in die Kühlstrecke 5 einläuft, wird mit Hilfe des Kühlstreckenmodells 7 in einem ersten Schritt gestützt auf die Primärdaten P für das Metallband die Temperatur T und mindestens ein Phasenanteil Pi am Ende der Kühlstrecke 5, bzw. vor der Haspelvorrichtung 12 berechnet. Mit Hilfe von Messgliedern, die beispielsweise in einer der Kühlstrecke 5 vorgeordneten Fertigstraße angeordnet sein können (in der Zeichnung nicht näher dargestellt) und/oder mit Hilfe eines Messglieds 6 am Eingang der Kühlstrecke 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 Kühlstreckenreglers 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 Kühlstreckenmodell 7, einen Kühlstreckenregler 8 sowie einen Phasenanteilsregler 11 auf. Regelungstechnisch ist der Phasenanteilsregler 11 dem Kühlstreckenregler 8 überlagert. So gibt der Phasenanteilsregler 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 Kühlstreckenregler 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 Phasenanteilsreglers 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 Pi des Metalls 1 am Ende der Kühlstrecke berechnet.
  • Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Phasenanteil Pi des Metalls 1 an mindestens einer anderen Stelle der Kühlstrecke 5 berechnet werden. Ist es beispielsweise nicht zweckmäßig, am Ende der Kühlstrecke 5 zu messen, kann zumindest ein Phasenanteil Pi 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 Phasenumwandlung 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 Kühlstrecke 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 Temperatur 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 Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 zweckmäßig. Ein Umwandlungsmodell 10 muss 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 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. Bei einer Kühlung mit mehreren Kühlabschnitten 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 erfindungsgemäßen 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 Gefügeanteile 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 Pi 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 nachfolgenden 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 (19)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Metalls (1) mit mehreren Phasenanteilen, 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 (Pi) des Metalls (1) an mindestens einer Stelle der Kühlstrecke (7) berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt
    - mindestens ein Temperaturmesswert bei der Herstellung des Metalls (1) erfasst wird,
    - unter Zuhilfenahme des mindestens einen Temperaturmesswertes mittels des Kühlstreckenmodells (7) an der mindestens einen Stelle der Kühlstrecke (5) mindestens ein zu erwartender Phasenanteil (P) des Metalls (1) berechnet wird,
    - der zu erwartende Phasenanteil (Pi) mit dem im ersten Schritt berechneten Phasenanteil (Pi) verglichen wird und
    - dieser Vergleich zur Anpassung mindestens einer Stellgröße (S) der Kühlstrecke (5) verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Stelle, an der im ersten und zweiten Schritt mindestens ein Phasenanteil (Pi) des Metalls (1) berechnet wird, am Ende der Kühlstrecke (5) befindet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt der zu erwartende Phasenanteil (Pi) mit einem vorgegebenen Phasenanteil (Pi) verglichen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schritt online iterativ ausgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt ein Kühlstreckenregler (8) mindestens eine Stellgröße (S) der Kühlstrecke (5) entsprechend dem Vergleich anpasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt
    - ein Phasenanteilsregler (11) mindestens einen Sollwert für einen Kühlstreckenregler (8) entsprechend dem Vergleich anpasst 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,
    dadurch gekennzeichnet, 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,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturmodell (9) unter Zuhilfenahme des mindestens einen Messwerts adaptiert wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Umwandlungsmodell (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,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Mehrphasenstahl hergestellt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Metall (1) in der Kühlstrecke (5) in mindestens zwei Kühlabschnitten (I, II, III) abgekühlt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltezeit (tH) angepasst wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltetemperatur (TH) angepasst wird.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stellgröße (S) für Kühlmittelstellglieder angepasst wird.
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, 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,
    dadurch gekennzeichnet, 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 Kühlstreckenmodell (7) und mindestens einem Kühlstreckenregler (8), wobei das Kühlstreckenmodell (7) mindestens 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 mehreren Phasenanteilen 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 Stellgliedern (2) der Kühlstrecke (5) gekoppelt ist.
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