EP4061558A1 - Verfahren zum betreiben einer anlage der hüttenindustrie - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer anlage der hüttenindustrie

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EP4061558A1
EP4061558A1 EP20797756.2A EP20797756A EP4061558A1 EP 4061558 A1 EP4061558 A1 EP 4061558A1 EP 20797756 A EP20797756 A EP 20797756A EP 4061558 A1 EP4061558 A1 EP 4061558A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal product
parameter
actual value
length section
threshold value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20797756.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Hassel
Karl Hoen
Cosimo Andreas CECERE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4061558A1 publication Critical patent/EP4061558A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0007—Cutting or shearing the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/126—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/163—Controlling or regulating processes or operations for cutting cast stock
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0007—Cutting or shearing the product
    • B21B2015/0014—Cutting or shearing the product transversely to the rolling direction

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a plant in the metallurgical industry, in particular a casting and / or rolling plant for manufacturing a metal product with the participation of a cutting or a forming device.
  • FIG. 3 shows an example of such a plant in the metallurgical industry, as is basically known in the prior art.
  • FIG. 3 specifically shows a combined casting and rolling plant.
  • the casting installation is denoted by the reference number 1. It consists of a mold arranged on the inlet side and a strand guide arranged downstream of the mold in the continuous casting direction for deflecting a cast strand cast in the mold from the vertical to the horizontal. The direction of material flow is from left to right in FIG.
  • the casting installation is denoted by the reference number 1. It consists of a mold arranged on the inlet side and a strand guide arranged downstream of the mold in the continuous casting direction for deflecting a cast strand cast in the mold from the vertical to the horizontal.
  • the direction of material flow is from left to right in FIG.
  • the rolling mill comprises, for example, two roughing stands 3, a transfer bar cooling system 4, an oven 5, an inductive heating system 6, and a plurality of
  • the sub-units of the casting plant and the rolling plant mentioned are partially optional and by no means all have to be implemented in a specific plant. All sub-assemblies are subject to a central one
  • the system shown in FIG. 3 is a typical Continuous Slap Production CSP system, which can in particular be run in a batch operating mode.
  • the present invention is by no means limited thereto. Rather, the present invention can also Can be used in any systems of the type mentioned, in particular those that can be operated in a so-called endless operation and / or a so-called semi-endless operation in addition to the batch operation.
  • Plants in the metallurgical industry with permanently installed cutting or reshaping devices can occasionally no longer cut or reshape new metal products to be manufactured because they are too strong or because their resistance to severing or reshaping is too great. The performance of the permanently installed cutting or forming devices is then no longer sufficient in this case.
  • the overall quality or quality aimed for in the manufacture of the metal product is advantageously not impaired by this measure, because the said temperature increase only relates to the very narrow length section in which a separation of the metal product is provided anyway.
  • the invention is based on the object of providing an alternative method for operating a plant in the metallurgical industry in which a metal product is separated or reshaped by a severing or reshaping device with limited performance. This object is achieved by the method according to claim 1.
  • This method is characterized by the following steps: a) specifying a threshold value which is characteristic of the performance of the separating or shaping device; b) calculating an actual value for a parameter of the metal product in the length section, the parameter representing the resistance of the metal product to separation or forming processes; c) comparing the calculated actual value of the parameter with the predetermined threshold value to determine whether the actual value of the parameter is greater than the threshold value; d1) if yes: local processing of the metal product in said length section in such a way that the value of the parameter falls below the threshold value, and cutting or reshaping of the metal product in said length section only when the actual value of the parameter is less than the threshold value;
  • the claimed method offers the advantage that it is first checked whether the performance of the cutting or shaping devices present in the system is sufficient to cut or reshape the metal product to be manufactured. Only if this is not the case because the threshold value representing the performance is smaller than the actual value of the parameter representing the resistance of the metal product in the length section, a suitable processing takes place, ie weakening of the metal product in the previously defined Length section. Should the Separating or reshaping device, however, are determined, the targeted processing or weakening of the metal product in the length section is dispensed with and the costs associated therewith are saved.
  • any physical or metallurgical property of the metal product can be used as a parameter for carrying out the method according to the invention, provided that this parameter only represents the resistance of the metal product to separation or forming processes, at least in part.
  • the parameter can be individual parameters, such as B. the thickness, the width, the temperature or the strength of the material of the metal product, but also a functional link between such individual parameters. Accordingly, the processing step for the targeted weakening of the metal product in the length section is not limited to a single measure.
  • one or more processing steps can be selected from a bundle of individual processing steps in order to weaken the metal product in a targeted manner and thus also in a plant in the metallurgical industry with permanently installed cutting or forming devices to be able to manufacture with limited capacity.
  • p f (w, d, T, k f ) (1)
  • d is the thickness of the metal product in particular in the length section
  • w the width of the metal product in particular in the length section
  • T is the temperature of the metal product, in particular in the length section k f
  • the strength of the metal product, in particular in the length section f is the functional link between the parameters w, d, T and / or k f ; and the link being designed in such a way that its functional value, which corresponds to the actual value pi st of the parameter, increases when the thickness, the width and / or the strength of the metal product increases and / or that its functional value decreases when the temperature of the Metal product increases.
  • the parameter p can be calculated as follows, for example:
  • the temperature is disregarded in the formula (3).
  • step d1) it turns out that the actual value of the parameter for the metal product is not yet smaller than the threshold value even after processing in the predefined length segment, the present invention provides that steps b), c) and d1) or d2) are repeated iteratively, preferably until the actual value of the parameter is smaller than the threshold value, in order to then achieve the desired separation or To be able to carry out the forming process with the existing power-limited cutting or forming device.
  • Figure 1 shows a first embodiment for the claimed
  • Machining step in a predefined length of the metal product here, for example, a reduction in thickness
  • Figure 2 shows a second embodiment for the claimed
  • Machining step over the length section here, by way of example, a reduction in the strength of the metal product
  • Figure 3 shows a casting and rolling plant from the prior art.
  • FIGS. 1 and 2 in the form of exemplary embodiments.
  • the same technical elements are denoted by the same reference symbols.
  • the cutting force of a separating device and the reshaping possibility of a reshaping device, in particular the winding possibility of a flasher, are always limited.
  • the power required by the flasher for winding a first turn is particularly great.
  • the load on the separating device or the shaping device is to be reduced.
  • the said length section can in principle be predefined at any point along the length of the metal strip.
  • it can be fixed at the cutting point of the separating device, that is to say at the transition from one end of the strip to the next beginning of the strip or, in the case of forming by a reel, on the head of a metal product; in the latter case to facilitate the winding of the first winding of the tape head on the reel in particular.
  • the load on the separating device and the forming device increases with increasing thickness, increasing width and increasing strength of the material of the metal product.
  • the load decreases with increasing temperature, since the strength or the flow stress of the material then decreases.
  • the load depends on the material.
  • a softer material with a lower k f is easier to cut or wind than a stronger material.
  • the term "load" means the resistance of the metal product to cutting or forming processes.
  • a parameter p for a metal product which, as stated, represents the resistance of the metal product to separation or forming processes.
  • the present invention recommends calculating this parameter according to an exemplary embodiment for the above formula (1) as the actual value pist:
  • d denotes the thickness of the metal product
  • w the width of the metal product
  • T the temperature of the metal product
  • k f a Material parameter of the metal product, which represents its strength.
  • the parameter c designates any constant.
  • the parameter p can also be calculated as an actual value as follows:
  • an actual value for the parameter in the length section can be calculated for each metal product to be produced on the system.
  • a threshold value is defined for at least individual, preferably for all separating or shaping devices present in the system, which characterizes the performance of the individual separating or shaping devices with regard to their separating or shaping force.
  • the method according to the invention then provides that the actual value of the parameter calculated for the metal product to be manufactured is compared with the predefined threshold value for the performance of the individual devices to determine whether the actual value is greater than the threshold value; see process step c). I. E. it is checked whether the
  • Resistance of the metal product is greater than the performance of the individual, especially the least powerful device. If this is the case, the metal product is specifically weakened as it passes through the system before it reaches the corresponding cutting or shaping device in the said length section, with the aim that the actual value of the
  • the parameter falls below the threshold value. Only when this goal has been achieved can the intended cutting or reshaping of the metal product in said length section take place with the aid of the cutting or reshaping device present in the system. As long as the actual value of the parameter is not yet below the threshold value, the metal product to be manufactured cannot be processed correctly by the cutting or forming device. If the actual value of the parameter has not yet fallen below the threshold value after a first processing step of the metal product has been carried out, it is advisable to repeat the claimed process steps b), c) and d1) or 62) until the actual value the parameter has fallen below the threshold value. Only then can the metal product be processed by the existing cutting or forming device.
  • This position or the corresponding length Lx of the metal product which is typically determined in advance by the automation of the system, is tracked when the metal strip is guided through the system, at least until it reaches the cutting device or the forming device.
  • the cutting or reshaping of the metal product is then carried out by the said cutting or reshaping device exclusively in the predetermined length section.
  • the inventive processing or weakening of the metal product in the length range Lx to reduce the local actual value of the parameter there can be carried out by at least one of the following individual steps: Decrease in metal product cause a thinner thickness over length Lx; see FIG. 1. This procedure has the particular advantage that the amount of material in the length section Lx can be reduced.
  • ii) reducing the width w of the metal product with the aid of an upsetter or by varying the width of the cast strand in the mold; this also has the advantage that the material in the longitudinal section, ie in the transition area z. B. is gradually reduced or decreased.
  • iii) Increasing the temperature of the metal product, for example by inductive heating or transferable cooling or by using a suitable cooling strategy in the secondary cooling of the casting plant or the cooling section of the rolling plant, the strategy in each case providing for a reduction in the cooling capacity over the length section.
  • iv) Reducing the strength of the metal product over the length section, see FIG. 2, for example also by using a suitable cooling strategy.
  • a lower target strength or a reduced value for the parameter k f in the length section can be set by means of a microstructure model in that the process variables are predefined in a suitable manner.
  • the process variables can be, for example, the furnace, final rolling or coiling temperature or the dwell times of, in particular, the length of the metal product in the furnace or a finishing rolling train.
  • the process variables to be specified for the structure model can also be the parameters mentioned above, such as the thickness, the width or the strength or the temperature of the metal product.
  • the properties can also be influenced by changing the acceptance distribution in the stands.
  • a higher-level module - based on algorithms or artificial intelligence algorithms, such as neural networks or others - can be installed, which then decides whether the thickness, the temperature, the width or the material parameter k f or several of these values should be changed to lower the actual value of the parameter below the threshold value. Furthermore, this model can decide which unit, ie which separating or forming device of the plant is to take over the variation of the selected parameters. In the event of problems or malfunctions in individual separating or reshaping devices, according to the invention, planning can also be carried out during ongoing operation.
  • This can mean, for example, that instead of an initially planned reduction in thickness of the metal product due to a disruption of the rolling stand provided for the reduction in thickness, a reduction in the width and / or an increase in temperature over the longitudinal section of the metal product is carried out in order to keep the actual value of the parameter below the Lower the threshold.
  • the decisive factor in rescheduling can be that the best possible quality is achieved or that as little energy as possible is consumed or that production remains as stable and safe as possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage der Hüttenindustrie zum Herstellen eines Metallproduktes unter Beteiligung einer Trenn- oder Umformeinrichtung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, für das herzustellende Metallprodukt den Ist-Wert einer Kenngröße über einem Längenabschnitt des Metallproduktes zu berechnen, wobei die Kenngröße den Widerstand des Metallproduktes gegen Trenn- oder Umformvorgänge repräsentiert. Der berechnete Ist-Wert pIst für die Kenngröße p wird sodann verglichen mit einem vorgegebenen Schwellenwert, welcher die Leistungsfähigkeit der in der Anlage vorhandenen Trenn- oder Umformeinrichtung charakterisiert. Nur wenn der Ist-Wert der Kenngröße des Metallproduktes kleiner ist als der Schwellenwert, d. h. wenn die Leistungsfähigkeit der Einrichtung ausreicht, um das Metallprodukt zu trennen oder umzuformen, erfolgt auch tatsächlich die Trennung oder Umformung. Sollte sich bei einem Vergleich zeigen, dass der Ist-Wert der Kenngröße größer als der Schwellenwert, so wird erfindungsgemäß vor dem Trennen oder Umformen des MetaIIproduktes in dem entsprechenden Längenabschnitt eine lokale Bearbeitung des Metallproduktes vorgenommen, so dass der Ist-Wert der Kenngröße unter den Schwellenwert sinkt.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Anlage der Hüttenindustrie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage der Hüttenindustrie, insbesondere einer Gieß- und/oder Walzanlage zum Herstellen eines Metallproduktes unter Beteiligung einer Trenn- oder einer Umformeinrichtung.
Figur 3 zeigt ein Beispiel für eine solche Anlage der Hüttenindustrie, wie sie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Figur 3 zeigt konkret eine kombinierte Gieß- und Walzanlage. Die Gießanlage wird mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Sie besteht aus einer eingangsseitig angeordneten Kokille und einer der Kokille in Stranggießrichtung nachgeordneten Strangführung zum Umlenken eines in der Kokille gegossenen Gießstrangs aus der Vertikalen in die Horizontale. Die Materialflussrichtung ist in Figur 3 von links nach rechts. In
Materialflussrichtung schließt sich an die Strangführung eine erste Trenneinrichtung, insbesondere eine Schere 2 an, welche den Übergang zwischen der Gießanlage und der Walzanlage markiert. Die Walzanlage umfasst in Materialflussrichtung gesehen beispielhaft zwei Vorgerüste 3, eine Transferbarkühlung 4, einen Ofen 5, eine induktive Heizung 6, eine Mehrzahl von
Fertiggerüsten 7, eine Kühlstrecke 8, eine zweite Trenneinrichtung, insbesondere eine Schere 9, und eine Umformeinrichtung, insbesondere eine Haspeleinrichtung 10. Die genannten Teilaggregate der Gießanlage und der Walzanlage sind teilweise optional und müssen keineswegs immer alle bei einer konkreten Anlage realisiert sein. Sämtliche Teilaggregate unterliegen einer zentralen
Prozesssteuerung und Materialverfolgung 11.
Bei der in Figur 3 gezeigten Anlage handelt es sich um eine typische Continuous Slap Production CSP-Anlage, welche insbesondere in einem Batch- Betriebsmodus gefahren werden kann. Die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs darauf beschränkt. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung auch Anwendung finden bei beliebigen Anlagen der genannten Art, insbesondere auch solchen, die neben dem Batch-Betrieb auch in einem sogenannten Endlos-Betrieb und/oder einem sogenannten Semi-Endlos-Betrieb betrieben werden können. Anlagen der Hüttenindustrie mit fest installierten Trenn- oder Umformeinrichtungen können gelegentlich neue herzustellende Metallprodukte nicht mehr schneiden oder umformen, weil diese zu fest sind bzw. weil deren Widerstand gegen ein Trennen oder eine Umformung zu groß ist. Die Leistungsfähigkeit der fest installierten Trenn- oder Umformeinrichtungen reicht dann in diesem Fall nicht mehr aus. Um in einem solchen Fall die Funktionsfähigkeit der Gesamtanlage nicht aufgrund der Leistungslimitierung von insbesondere einer Trenneinrichtung beschränken zu müssen, sondern aufrechterhalten zu können, ist es im Stand der Technik bekannt, das herzustellende Metallprodukt in einem vordefinierten Längenabschnitt, in welchem das Metallprodukt mit Hilfe der Trenneinrichtung geschnitten werden soll, gezielt zu schwächen. Die europäische Patentschrift EP 3 177 412 B1 empfiehlt dazu, die Temperatur des Metallbandes in diesem Längenabschnitt gezielt zu erhöhen und damit die Festigkeit des Metallproduktes in diesem Abschnitt soweit zu reduzieren, dass ein Schneiden des Metallproduktes mit der vorhandenen leistungslimitierten Trenneinrichtung möglich ist.
Die bei der Herstellung des Metallproduktes angestrebte Gesamtgüte bzw. Qualität wird durch diese Maßnahme vorteilhafterweise nicht beeinträchtigt, weil sich die besagte Temperaturerhöhung lediglich auf den sehr eng begrenzen Längenabschnitt bezieht, in dem ohnehin eine Trennung des Metallproduktes vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Betreiben einer Anlage der Hüttenindustrie vorzusehen, bei dem ein Trennen oder Umformen eines Metallproduktes durch eine Trenn- oder Umformeinrichtung mit begrenzter Leistungsfähigkeit erfolgt, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Vorgeben eines für die Leistungsfähigkeit der Trenn- oder Umformeinrichtung charakteristischen Schwellenwertes; b) Berechnen eines Ist-Wertes für eine Kenngröße des Metallproduktes in dem Längenabschnitt, wobei die Kenngröße den Widerstand des Metallproduktes gegen Trenn- oder Umformvorgänge repräsentiert; c) Vergleichen des berechneten Ist-Wertes der Kenngröße mit dem vorgegebenen Schwellenwert dahingehend, ob der Ist-Wert der Kenngröße größer als der Schwellenwert ist; d1) falls ja: Lokales Bearbeiten des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt derart, dass der Wert der Kenngröße unter den Schwellenwert sinkt, und Trennen oder Umformen des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt, erst wenn der Ist- Wert der Kenngröße kleiner als der Schwellenwert ist;
62) falls nein: Trennen oder Umformen des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt ohne die vorherige lokale Bearbeitung.
Der verwendete Begriff „oder“ im Zusammenhang mit der Trenn- oder Umformeinrichtung oder mit den Verben „Trennen/Umformen“ ist nicht als ausschließendes „oder“ zu verstehen, sondern vielmehr im Sinne von und/oder.
Das beanspruchte Verfahren bietet den Vorteil, dass zunächst geprüft wird, ob die Leistungsfähigkeit von in der Anlage vorhandenen Trenn- oder Umformeinrichtungen ausreicht zum Trennen oder Umformen des herzustellenden Metallproduktes. Nur wenn dies nicht der Fall ist, weil der Schwellenwert, der die Leistungsfähigkeit repräsentiert, kleiner ist als der Ist-Wert der Kenngröße, die den Widerstand des Metallproduktes in dem Längenabschnitt repräsentiert, erfolgt eine geeignete Bearbeitung, d. h. Schwächung des Metallproduktes in dem vorher definierten Längenabschnitt. Sollte eine ausreichende Leistungsfähigkeit der Trenn- oder Umformeinrichtung dagegen festgestellt werden, so wird von der gezielten Bearbeitung bzw. Schwächung des Metallproduktes in dem Längenabschnitt abgesehen und die damit verbundenen Kosten eingespart. Als Kenngröße kann jede physikalische oder metallurgische Eigenschaft des Metallproduktes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden, sofern diese Kenngröße nur den Widerstand des Metallproduktes gegen Trenn- oder Umformvorgänge zumindest ansatzweise repräsentiert. Bei der Kenngröße kann es sich um einzelne Parameter, wie z. B. die Dicke, die Breite, die Temperatur oder die Festigkeit des Materials des Metallproduktes, aber auch um eine funktionale Verknüpfung solcher Einzelparameter handeln. Entsprechend ist der Bearbeitungsschritt zur gezielten Schwächung des Metallproduktes in dem Längenabschnitt nicht auf eine einzelne Maßnahme beschränkt. Je nach Kenngröße und Werkstoff des Metallproduktes und sonstigen Prozessbedingungen können aus einem Bündel von einzelnen Bearbeitungsschritten ein einzelner oder mehrere Bearbeitungsschritte gewählt werden, um das Metallprodukt lokal gezielt zu schwächen und um das Metallprodukt damit auch in einer Anlage der Hüttenindustrie mit fest installierten Trenn- oder Umformeinrichtungen mit begrenzter Leistungsfähigkeit hersteilen zu können.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird als Kenngröße p folgender funktionale Zusammenhang verwendet: p = f(w, d,T, kf) (1) wobei: d die Dicke des Metallproduktes insbesondere in dem Längenabschnitt w die Breite des Metallproduktes insbesondere in dem Längenabschnitt
T die Temperatur des Metallproduktes insbesondere in dem Längenabschnitt kf die Festigkeit des Metallproduktes insbesondere in dem Längenabschnitt f die funktionale Verknüpfung zwischen den genannten Parametern w, d, T und/oder kf, bedeutet; und wobei die Verknüpfung derart gestaltet ist, dass ihr Funktionswert, der dem Ist- Wert pist der Kenngröße entspricht, ansteigt, wenn die Dicke, die Breite und/oder die Festigkeit des Metallproduktes ansteigt und/oder dass ihr Funktionswert sinkt, wenn die Temperatur des Metallproduktes ansteigt.
In diesem funktionalen Zusammenhang f können auch einzelne der genannten Parameter d, w, T, kf zu Null gesetzt werden oder entfallen.
In konkreter Ausgestaltung zu Formel (1) kann die Kenngröße p beispielsweise wie folgt berechnet werden:
Alternativ kann die Kenngröße p als Sonderfall von Formel (1) beispielsweise auch wie folgt berechnet werden: p = d w kf c (3)
Die Temperatur wird bei der Formel (3) außer Acht gelassen.
In allen drei Formeln (1), (2) und (3) haben die Parameter d, w, T, kf dieselbe oben angegebene Bedeutung. Der Parameter c bezeichnet eine beliebige Konstante mit c e i.
Sollte sich gemäß Verfahrensschritt d1) heraussteilen, dass der Ist-Wert der Kenngröße für das Metallprodukt auch nach einer erfolgten Bearbeitung in dem vordefinierten Längenabschnitt noch nicht kleiner als der Schwellenwert ist, so sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die Schritte b), c) und d1) oder d2) iterativ wiederholt werden, vorzugsweise solange, bis der Ist-Wert der Kenngröße kleiner ist als der Schwellenwert, um dann den angestrebten Trenn- oder Umformvorgang mit der vorhandenen leistungsbegrenzten Trenn- oder Umformeinrichtung durchführen zu können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind folgende Figuren beigefügt, wobei
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für den beanspruchten
Bearbeitungsschritt in einem vordefinierten Längenabschnitt des Metallproduktes, hier beispielhaft eine Dickenreduzierung;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für den beanspruchten
Bearbeitungsschritt über dem Längenabschnitt: hier beispielhaft eine Reduzierung der Festigkeit des Metallproduktes; und
Figur 3 eine Gieß- und Walzanlage aus dem Stand der Technik zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren 1 und 2 in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Schneidkraft einer Trenneinrichtung und die Umformmöglichkeit einer Umformeinrichtung, insbesondere die Wickelmöglichkeit eines Flaspels, sind stets beschränkt. Besonders groß ist die von dem Flaspel benötigte Leistung für das Anwickeln einer ersten Windung. Um die in einer Anlage der Hüttenindustrie vorhandene Trenneinrichtung und/oder Umformeinrichtung mit jeweils begrenzter Leistungsfähigkeit bestmöglich auszunutzen zu können und nicht die Produktion dicker, breiter oder hochfester Metallprodukte ausschließen zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, in denjenigen Längenabschnitten, in denen das Metallprodukt beim Durchlauf durch die Anlage später getrennt, d. h. geschnitten, oder umgeformt werden soll, die Belastung für die Trenneinrichtung oder die Umformeinrichtung zu reduzieren.
Der besagte Längenabschnitt kann grundsätzlich an beliebiger Stelle über der Länge des Metallbandes vordefiniert werden. So kann er beispielsweise am Schneidepunkt der Trenneinrichtung, also am Übergang eines Bandendes zum nächsten Bandanfang oder im Falle der Umformung durch einen Haspel am Bandkopf eines Metallproduktes festgelegt werden; in letzterem Fall um das Anwickeln von insbesondere der ersten Wicklung des Bandkopfes auf dem Haspel zu erleichtern. Allgemein steigt die Belastung für die Trenneinrichtung und die Umformeinrichtung mit steigender Dicke, mit steigender Breite und mit steigender Festigkeit des Materials des Metallproduktes. Umgekehrt sinkt die Belastung mit steigender Temperatur, da dann die Festigkeit bzw. die Fließspannung des Materials geringer wird. Ferner ist die Belastung abhängig vom Material. Ein weicheres Material mit geringerem kf ist leichter zu schneiden bzw. zu wickeln als ein festeres Material. Der Begriff „Belastung“ meint den Widerstand des Metallproduktes gegen Trenn- oder Umformvorgänge. In Anbetracht der genannten Mehrzahl von Einzelparametern, die den Widerstand beeinflussen, erscheint es zweckmäßig, eine Kenngröße p für ein Metallprodukt zu definieren, welche, wie gesagt, den Widerstand des Metallproduktes gegen Trenn- oder Umformvorgänge repräsentiert. Die vorliegende Erfindung empfiehlt diese Kenngröße gemäß einem Ausführungsbeispiel für die o. g. Formel (1) wie folgt als Ist-Wert pist zu berechnen:
Pist = -y- kf c (2)
Dabei bezeichnet d die Dicke des Metallproduktes, w die Breite des Metallproduktes, T die Temperatur des Metallproduktes und kf einen Materialparameter des Metallproduktes, welcher dessen Festigkeit repräsentiert. Der Parameter c bezeichnet eine beliebige Konstante.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Kenngröße p auch wie folgt als Ist-Wert berechnet werden:
Pist = d w kf c (3)
Bei dieser alternativen Definition wird die Temperatur des Metallproduktes außer Acht gelassen.
Anhand der genannten Formeln kann für jedes auf der Anlage herzustellende Metallprodukt ein Ist-Wert für die Kenngröße in dem Längenabschnitt berechnet werden.
Für zumindest einzelne, vorzugsweise für alle in der Anlage vorhandenen Trenn oder Umformeinrichtungen wird erfindungsgemäß jeweils ein Schwellenwert definiert, welcher die Leistungsfähigkeit der einzelnen Trenn- oder Umformeinrichtungen im Hinblick auf ihre Trenn- oder Umformkraft charakterisiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht sodann vor, dass der für das herzustellende Metallprodukt berechnete Ist-Wert der Kenngröße mit dem vorgegebenen Schwellenwert für die Leistungsfähigkeit der einzelnen Einrichtungen dahingehend verglichen wird, ob der Ist-Wert größer als der Schwellenwert ist; siehe Verfahrensschritt c). D. h. es wird geprüft, ob der
Widerstand des Metallproduktes größer ist als die Leistungsfähigkeit der einzelnen, insbesondere der am wenigsten leistungsfähigen Einrichtung. Falls dies der Fall ist, wird das Metallprodukt beim Durchlaufen durch die Anlage vor Erreichen der entsprechenden Trenn- oder Umformeinrichtung in dem besagten Längenabschnitt gezielt geschwächt mit dem Ziel, dass der Ist-Wert der
Kenngröße unter den Schwellenwert sinkt. Erst wenn dieses Ziel erreicht ist, kann das vorgesehene Trennen oder Umformen des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt mit Hilfe der in der Anlage vorhandenen Trenn- oder Umformeinrichtung erfolgen. Solange der Ist-Wert der Kenngröße noch nicht unter dem Schwellenwert liegt, kann das herzustellende Metallprodukt von der Trenn- oder Umformeinrichtung nicht korrekt bearbeitet werden. Sollte der Ist-Wert der Kenngröße nach Durchführung eines ersten Bearbeitungsschrittes des Metallproduktes noch nicht unter den Schwellenwert gesunken sein, so empfiehlt sich eine Wiederholung von insbesondere den beanspruchten Verfahrensschritten b), c) und d1) oder 62) solange, bis der Ist- Wert der Kenngröße unter den Schwellenwert gesunken ist. Erst dann kann das Metallprodukt von der vorhandenen Trenn- oder Umformeinrichtung bearbeitet werden.
Bei der Bearbeitung, d. h. der gezielten Schwächung des Metallproduktes ist zu beachten, dass diese grundsätzlich unerwünscht ist, da sie den angestrebten Materialeigenschaften des herzustellenden Metallproduktes widerspricht. Daher muss durch die Automatisierung der Anlage sichergestellt werden, dass die Bearbeitung bzw. Schwächung des Metallproduktes ausschließlich auf den zuvor definierten Längenabschnitt beschränkt ist und damit nur dort erfolgt, wo die Trenneinrichtung das Metallprodukt schneiden oder wo die Umformeinrichtung das Metallprodukt umformen soll. Dazu ist es notwendig, dass bereits im Vorfeld, insbesondere schon beim Gießen festgelegt wird, an welchen Stellen später eine Trennung bzw. ein Schnitt oder eine Umformung erfolgen soll. Diese typischerweise durch die Automation der Anlage im Vorfeld festgelegte Position bzw. der entsprechende Längenabschnitt Lx des Metallproduktes wird bei Führung des Metallbandes durch die Anlage nachverfolgt zumindest bis zum Erreichen der Trenneinrichtung oder der Umformeinrichtung. Das Trennen oder Umformen des Metallproduktes erfolgt dann durch die besagte Trenn- oder Umformeinrichtung ausschließlich in dem vorbestimmten Längenabschnitt. Die erfindungsgemäße Bearbeitung bzw. Schwächung des Metallproduktes in dem Längenbereiche Lx zum Verkleinern des dortigen lokalen Ist-Wertes der Kenngröße kann durch mindestens einen der folgenden Einzelschritte durchgeführt werden: i) Reduzieren der Dicke d des Metallproduktes durch ein oder mehrere Walzgerüste, welche durch eine stärkere Abnahme des Metallproduktes eine geringere Dicke über dem Längenabschnitt Lx hervorrufen; siehe Figur 1. Dieses Vorgehen hat den besonderen Vorteil, dass die Menge an Material in dem Längenabschnitt Lx reduziert werden kann. ii) Verringern der Breite w des Metallproduktes mit Hilfe eines Stauchers oder durch Variation der Breite des Gießstrangs in der Kokille; dies hat ebenfalls den Vorteil, dass das Material in dem Längenabschnitt, d. h. im Übergangsbereich z. B. stufenförmig reduziert bzw. verringert wird. iii) Erhöhen der Temperatur des Metallproduktes, beispielsweise durch eine induktive Heizung oder durch eine Transferbarkühlung oder durch Fahren einer geeigneten Kühlstrategie in der Sekundärkühlung der Gießanlage oder der Kühlstrecke der Walzanlage, wobei die Strategie jeweils eine Verringerung der Kühlleistung über dem Längenabschnitt vorsieht. iv) Verringern der Festigkeit des Metallproduktes über dem Längenabschnitt, siehe Figur 2, beispielsweise auch durch Fahren einer geeigneten Kühlstrategie. So ist es beispielsweise möglich, durch eine erst späte Kühlung anstelle einer frühen Kühlung oder durch eine langsame Kühlung anstelle einer schnellen Kühlung eine verringerte Festigkeit mit beispielsweise parabolischem Verlauf über dem Längenabschnitt einzustellen und somit den Ist-Wert der Kenngröße in diesem Längenabschnitt zu verringern. Dies kann auch durch die Haspeltemperatur erzielt werden. Weiterhin kann eine geringere Zielfestigkeit bzw. ein verringerter Wert für den Parameter kf in dem Längenabschnitt durch ein Gefügemodell eingestellt werden, indem die Prozessgrößen dafür geeignet vorgegeben werden. Bei den Prozessgrößen kann es sich beispielsweise um die Ofen-, Endwalz- oder Haspeltemperatur oder um die Verweildauern von insbesondere dem Längenabschnitt des Metallproduktes in dem Ofen oder einer Fertigwalzstraße handeln. Auch kann es sich bei den vorzugebenden Prozessgrößen des Gefügemodells um die oben erwähnten Parameter wie die Dicke, die Breite oder die Festigkeit oder die Temperatur des Metallproduktes handeln. Zusätzlich können die Eigenschaften aber auch durch eine Änderung der Abnahmeverteilung in den Gerüsten beeinflusst werden.
Ein übergeordnetes Modul - auf Algorithmen oder künstliche Intelligenz- Algorithmen, wie neuronalen Netzen oder anderen basierend - kann installiert werden, welches dann entscheidet, ob die Dicke, die Temperatur, die Breite oder der Materialparameter kf oder mehrere dieser Werte verändert werden sollen, um den Ist-Wert der Kenngröße unter den Schwellenwert abzusenken. Weiterhin kann dieses Modell entscheiden, welches Aggregat, d. h. welche Trenn- oder Umformeinrichtung der Anlage die Variation der ausgewählten Parameter übernehmen soll. In Fällen von Problemen oder Störungen an einzelnen der Trenn- oder Umformeinrichtungen kann erfindungsgemäß auch im laufenden Betrieb eine Umplanung vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass anstelle einer zunächst geplanten Dickenreduzierung des Metallproduktes aufgrund einer Störung des für die Dickenreduzierung vorgesehenen Walzgerüstes eine Verringerung der Breite und/oder eine Erhöhung der Temperatur über dem Längsabschnitt des Metallproduktes durchgeführt wird, um den Ist-Wert der Kenngröße unter den Schwellenwert abzusenken. Entscheidungsgröße bei der Umplanung kann sein, dass eine bestmögliche Qualität erreicht wird oder dass möglichst wenig Energie verbraucht wird oder dass die Produktion möglichst stabil und sicher bleibt. Bezugszeichenliste
I Gießanlage 2 Trenneinrichtung, insbesondere Schere
3 Vorgerüst(e)
4 Transferbarkühlung
5 Ofen
6 Induktive Heizung 7 Fertiggerüst(e)
8 Kühlstrecke
9 Trenneinrichtung, insbesondere Schere
10 Umformeinrichtung, insbesondere Haspel
I I Prozesssteuerung, Materialverfolgung
Lx Längenabschnitt p Kenngröße d Dicke des Metallproduktes

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Betreiben einer Anlage der Hüttenindustrie, insbesondere einer Gieß- und/oder Walzanlage zum Herstellen eines Metallproduktes unter Beteiligung einer Trenn- oder Umformeinrichtung (9, 10), aufweisend folgende Schritte:
Definieren eines Längenabschnittes (Lx) des Metallproduktes, in welchem das Metallprodukt mit Hilfe der Trenneinrichtung (9) geschnitten oder mit Hilfe der Umformeinrichtung (10) umgeformt werden soll;
Führen des Metallbandes durch die Anlage und Nachverfolgen des vorbestimmten Längenabschnittes des Metallproduktes während seiner Führung durch die Anlage zumindest bis zum Erreichen der Trenneinrichtung (9) oder der Umformeinrichtung (10); und
Schneiden oder Umformen des Metallproduktes in dem vorbestimmten Längenabschnitt bei Erreichen der Trenn- oder Umformeinrichtung (9, 10); gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Vorgeben eines für die Leistungsfähigkeit der Trenn- oder Umformeinrichtung charakteristischen Schwellenwertes; b) Berechnen eines Ist-Wertes für eine Kenngröße p des Metallproduktes in dem Längenabschnitt, wobei die Kenngröße den Widerstand des Metallproduktes gegen Trenn- oder Umformvorgänge repräsentiert; c) Vergleichen des berechneten Ist-Wertes pistder Kenngröße mit dem vorgegebenen Schwellenwert für die Kenngröße dahingehend, ob der Ist-Wert der Kenngröße größer als der Schwellenwert ist; d1 ) falls ja: Lokales Bearbeiten des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt derart, dass der Wert der Kenngröße unter den Schwellenwert sinkt, und Trennen oder Umformen des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt, erst wenn der Ist- Wert pist der Kenngröße kleiner als der Schwellenwert ist; oder 62) falls nein: Trennen oder Umformen des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt ohne die vorherige Bearbeitung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert pist für die Kenngröße p gemäß folgender funktionaler Verknüpfung berechnet wird:
Pist = f(w, d, T, kf) wobei: d die Dicke des Metallproduktes in dem Längenabschnitt w die Breite des Metallproduktes in dem Längenabschnitt
T die Temperatur des Metallproduktes in dem Längenabschnitt kf die Festigkeit des Metallproduktes in dem Längenabschnitt f die funktionale Verknüpfung zwischen den genannten Parametern w, d, T und/oder kf, bedeutet; und wobei die Verknüpfung derart gestaltet ist, dass ihr Funktionswert, der dem Ist-Wert pist der Kenngröße entspricht, ansteigt, wenn die Dicke, die Breite und/oder die Festigkeit des Metallproduktes ansteigt und/oder dass ihr Funktionswert sinkt, wenn die Temperatur des Metallproduktes ansteigt.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des Metallproduktes zum Verkleinern des Ist-Wertes pist der Kenngröße mindestens einen der folgenden Einzelschritte aufweist: Reduzieren der Dicke d des Metallproduktes,
Verringern der Breite w bzw. Stauchen des Metallproduktes,
Erhöhen der Temperatur des Metallproduktes, Verringern der Festigkeit des Metallproduktes, jeweils in dem vorbestimmten Längenabschnitt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Festigkeit kf durch Abkühlen des Metallproduktes mit einer geeigneten Abkühlstrategie in einer Kühleinrichtung der Anlage erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Festigkeit kf durch eine geeignete Variation von Prozessgrößen mit Hilfe eines Gefügemodells erfolgt, wobei es sich bei den Prozessgrößen beispielsweise um die Ofen-, Endwalz- oder Haspeltemperatur und/oder um die Verweildauern von insbesondere dem Längenabschnitt des Metallproduktes in einem Ofen oder einer Fertigwalzstraße handelt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der vorgenommenen Einzelschritte mit Hilfe eines Algorithmus, vorzugsweise eines Künstliche Intelligenz Kl-Algorithmus erfolgt, wobei der Algorithmus insbesondere solche der Einzelschritte nicht veranlasst, bei denen die zur Durchführung notwendigen Aggregate der Anlage aktuell nicht vorhanden oder funktionsuntüchtig sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählten Einzelschritte als Maßnahmen zur Bearbeitung des Metallproduktes während eines laufenden Betriebs der Anlage gegebenenfalls in Abhängigkeit veränderter Betriebsbedingungen geändert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduzierung, die Reduzierung der Festigkeit und/oder die Erhöhung der Temperatur des Metallproduktes in dem besagten Längenabschnitt als Funktion über der Länge des Metallbandes stufenförmig, linear, parabolisch oder sinusförmig verläuft
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b), c), d1) oder d2) iterativ wiederholt ausgeführt werden, wenn in Verfahrensschritt d1) festgestellt wird, dass der Ist-Wert der Kenngröße auch nach Durchführung mindestens eines der
Einzelschritte zur Bearbeitung des Metallproduktes noch nicht kleiner als der Schwellenwert ist.
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