Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Glühofens zum Glühen eines Metallbandes.

Derartige Verfahren sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt.

So offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2013 225 579 A1 ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung eines Glühofens für Metallmaterial in einer Fertigungsstraße. Die Fertigungsstraße umfasst einen Glühofen und mindestens ein Messgerät, welches geeignet ist, mindestens eine Werkstoffeigenschaft des in der Fertigungsstraße zu behandelnden Bandmaterials zu erfassen. Der Glühofen und das Messgerät wirken in einem Regelkreis einer automatisierten Prozesssteuerung zusammen. Konkret lehrt die Offenlegungsschrift, dass das Messgerät in Materialbearbeitungsrichtung hinter dem Glühofen angeordnet ist und online einen Messwert erfasst, welcher eine mechanische Werkstoffeigenschaft des Bandmaterials repräsentiert. Dieser Messwert wird dann nachfolgend an die Regelungseinheit übermittelt.

Die europäische Patentschrift EP 2 742 158 B1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Konti-Glühe für die Verarbeitung eines Walzgutes, insbesondere eines metallischen Bandes. Das Verfahren sieht vor, dass mindestens eine Eigenschaft des Walzgutes bezogen auf mindestens einen Punkt oder mindestens einen Abschnitt des Walzgutes als Eingangsgröße einem computergestützten Modell zugeführt wird. Der besagte Punkt oder Abschnitt befindet sich dabei vor oder in der Konti-Glühe. Mit Hilfe des computergestützten Modells wird auf Basis der Eingangsgröße mindestens eine Materialeigenschaft des Walzgutes nach dem Konti-Glühe-Prozess simuliert. Die simulierte Materialeigenschaft wird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Bei Abweichungen der simulierten Materialeigenschaft vom Sollwert wird mindestens eine Prozessgröße, beispielsweise die Temperatur geregelt, solange sich der mindestens eine Punkt oder Abschnitt des Walzgutes vor oder in der Konti-Glühe befindet.

Allgemein liegt einem Verfahren zum Betreiben eines Glühofens das Problem zugrunde, dass ein Metallband einer bestimmten Stahlgüte beim Durchlaufen von Vorprozessen typischerweise Schwankungen in seiner Materialeigenschaft über seiner Bandlänge erfährt. Diese Schwankungen wirken sich auch auf das geglühte Band aus. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Glühofens zum Glühen eines Metallbandes bereitzustellen, um die besagten Schwankungen nach Möglichkeit weitgehend zu eliminieren. Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine an sich bekannte Regelung für die Temperaturverteilung eines Metallbandes mit Hilfe eines Glühofens. Die Erfindung zielt konkret auf das Vorgeben einer Soll- Temperaturverteilung für die besagte Regelung ab. Konkret sieht das Vorgeben der Soll-Temperaturverteilung erfindungsgemäß folgende Teilschritte vor:

Vorgeben von Banddaten des zu glühenden Metallbandes; Auswählen einer Verteilung der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes über seiner Bandlänge vor seinem Eintritt in den Glühofen aus einer Mehrzahl von hinterlegten oder adaptierten Ist-Materialeigenschaften anhand der Banddaten; und Auswählen der für die Regelung vorzugebenden Soll-Temperaturverteilung für das Metallband über seiner Bandlänge als die der ausgewählten Ist-Materialeigenschaft des Metallbandes zugeordneten Soll-Temperaturverteilung für das Metallband. Bei den Banddaten handelt es sich zumindest um die Stahlgüte und die Dicke des Metallbandes am Eingang des Glühofens, vorzugsweise zusätzlich um dessen chemische Zusammensetzung. Durch die Auswahl der vorzugebenden Soll-Temperaturverteilung für die Temperaturregelung im Glühofen wird vorteilhafterweise erreicht, dass die besagten Schwankungen der mechanischen Eigenschaft des Metallbandes über seiner Länge vorteilhafterweise bereits deutlich reduziert werden können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können - wenn das Metallband vor seinem Eintritt in den Glühofen einem Vorprozess unterzogen wurde - zusätzlich zu den Banddaten auch Vorprozessdaten zum Auswählen der Verteilung der Ist- Materialeigenschaft des Metallbandes über seine Länge herangezogen werden. Die so ausgewählte Verteilung der Ist-Materialeigenschaft bildet die Realität besser ab als die Auswahl der Ist-Materialeigenschaften ohne Berücksichtigung der Vorprozessdaten. Aufgrund der genaueren Verteilung der Ist- Materialeigenschaft kann auch die zugeordnete Soll-Temperaturverteilung für das Metallband realistischer ausgewählt werden. Damit wiederum ist eine noch bessere Auswahl und Gestaltung der Soll-Temperaturverteilung möglich zum Ausgleich der Schwankungen der Materialeigenschaften des Bandes.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel lässt sich der Auswahlprozess für die Verteilung der Ist-Materialeigenschaften noch realistischer abbilden, wenn zusätzlich zu den Banddaten - sowie optional auch zusätzlich zu den Vorprozessdaten - auch Messdaten über die Materialeigenschaften des Bandes zum Auswählen der Verteilung der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes herangezogen werden.

Bei den bisher diskutierten Ausführungsbeispielen wurde unterstellt, dass jeweils vordefinierte Verteilungen der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes z. B. in einer Datenbank hinterlegt sind. Die bisher erwähnten Ausführungsbeispiele zielten darauf ab, die beste bzw. realistischste Auswahl aus den hinterlegten Verteilungen der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes zu treffen. Sollten die hinterlegten Verteilungen der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes jedoch die Realität noch nicht genau genug abbilden, so besteht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung auch die Möglichkeit, die hinterlegte Verteilung der Ist-Materialeigenschaften zur Nutzung für nachfolgende Bänder gezielt an die Eigenschaft des aktuell geglühten Metallbandes zu adaptieren. Dabei erfolgt die Adaption anhand der Banddaten und der Prozessdaten aus dem Ofen sowie unter zusätzlicher Berücksichtigung der Messdaten über die Materialeigenschaften des aktuell geglühten Bandes, die zwischen dem Ausgang des Glühofens und dem Eingang in das Walzgerüst (M2) und/oder die am Ausgang einer Streckeinrichtung (M3) gemessen werden. Die solcherart adaptierte Verteilung der Ist- Materialeigenschaften kann dann für nachfolgende Bänder, die nach einem geeigneten Kriterium als ähnlich gelten, verwendet werden.

Die Auswahl der für die Regelung vorzugebenden Soll-Temperaturverteilung erfolgt dann auf Basis des adaptierten Verlaufs der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes aufgrund einer entsprechenden/vorgegebenen Zuordnung. Zusätzlich zu den besagten Daten kann die Adaption auch unter zusätzlicher Berücksichtigung von Vorprozessdaten, des Dressiergrades des Metallbandes beim Durchlaufen des dem Glühofen nachgeschalteten Walzgerüstes, des Streckgrades des Metallbandes beim Durchlaufen der Streckeinrichtung der gemessenen Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes am Eingang des Glühofens und/oder unter zusätzlicher Berücksichtigung der gemessenen Materialeigenschaften des Metallbandes nach seinem Eintritt in den Glühofen erfolgen.

Weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Beschreibung sind drei Figuren beigefügt, wobei

Figur 1 einen klassischen Regelkreis für die Temperaturverteilung in einem

Glühofen;

Figur 2 die erfindungsgemäße Ermittlung einer Soll-Temperaturverteilung für die Temperaturregelung nach Figur 1 gemäß einer ersten Variante; und Figur 3 die Ermittlung einer Soll-Temperaturverteilung für die

Temperaturregelung nach Figur 1 gemäß einer zweiten Variante zeigt. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren bezeichnet der Großbuchstabe T nicht nur einen singulären Temperaturwert, sondern vielmehr eine Temperaturverteilung für das Metallband 200, nachfolgend auch nur kurz Band genannt, über seiner Länge.

Konkret umfasst der Regelkreis eine Messeinrichtung 1 10 zum Messen der Ist- Temperaturverteilung des Metallbandes über seiner Bandlänge vorzugsweise in dem Glühofen. Die aus der Messung resultierende Ist-Temperaturverteilung T| _St wird in einer Vergleichereinrichtung 120 mit einer vorgegebenen Soll- Temperaturverteilung T _SO II des Metallbandes 200 über seiner Länge verglichen. Eine aus dem Vergleich bzw. der Differenzbildung eventuell resultierende Regelabweichung e wird als Eingangsgröße einem Regler 130 zugeführt. Der Regler 130 berechnet auf Basis der Regelabweichung e ein Stellsignal Tsteii für eine Heizeinrichtung in dem Glühofen, der regelungstechnisch gesprochen als Stellglied zur Einstellung der Temperaturverteilung bei dem Metallband dient. Auf diese Weise wird die Temperaturverteilung des Metallbandes auf die vorgegebene Soll-Temperaturverteilung T _SO II geregelt. Die Temperaturregelung 100 und insbesondere die Messeinrichtung 1 10 sind zwar in Figur 1 außerhalb des Glühofens gezeichnet; sie können jedoch selbstverständlich auch innerhalb des Glühofens angeordnet sein.

Figur 2 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer geeigneten Soll-Temperaturverteilung für das Metallband über seiner Länge als Eingangsgrößen für die Temperaturregelung des Glühofens gemäß Figur 1 . Figur 2 veranschaulicht die Ermittlung der Soll-Temperaturverteilung gemäß einer ersten Variante; eine zweite Variante wird weiter unten unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben. Zunächst wird jedoch die zweite Variante gemäß Figur 2 beschrieben.

Diese zweite Variante sieht in einer minimalen Konfiguration vor, dass zunächst Banddaten des zu glühenden Metallbandes 200 vorgegeben werden. Bei den Banddaten handelt es sich zumindest um dessen Stahlgüte und seine Dicke am Eingang des Glühofens sowie vorzugsweise zusätzlich um dessen chemische Zusammensetzung. In der besagten Minimalkonfiguration erfolgt nachfolgend die Auswahl von einer möglichst realitätsnahen Verteilung der Ist- Materialeigenschaften des Bandes 200 über seiner Bandlänge vor seinem Eintreten in den Glühofen aus einer Mehrzahl von hinterlegten Ist- Materialeigenschaften zunächst nur anhand der Banddaten. Nachfolgend wird diejenige Soll-Temperaturverteilung für das Metallband über seiner Bandlänge ausgewählt bzw. bestimmt, die der zuvor ausgewählten Ist-Materialeigenschaft des Metallbandes zugeordnet ist. Die so ausgewählte Soll-Temperaturverteilung Tsoii für das Metallband dient als Eingangsgröße bzw. Sollwertvorgabe für die Temperaturregelung nach Figur 1 .

Wenn die Auswahl der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes lediglich auf Basis der Banddaten erfolgt, so ist diese Auswahl zunächst noch recht ungenau, denn die Banddaten allein ermöglichen lediglich eine rudimentäre Aussage über die tatsächlichen Ist-Materialeigenschaften des zu glühenden Bandes.

Genauer bzw. realitätsnäher wird diese Auswahl, wenn zusätzlich zu den Banddaten auch Vorprozessdaten zum Auswählen der Verteilung der Ist- Materialeigenschaften des Metallbandes herangezogen werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Metallband vor seinem Eintritt in den Glühofen zumindest einem der folgenden Vorprozesse unterzogen wurde. Bei den Vorprozessen kann es sich z. B. um das Warmwalzen des Metallbandes in einer Warmbandstraße und/oder das Beizen des Metallbandes nach dem Warmwalzen und/oder um das Kaltwalzen des Metallbandes nach dem Beizen handeln. Je nach durchlaufenem Vorprozess kann es sich dann bei den zusätzlich berücksichtigten Vorprozessdaten beispielsweise handeln um: den Temperaturverlauf des Metallbandes in der Warmbandstraße, den Geschwindigkeitsverlauf des Metallbandes in der Beize, den Verlauf der Kraft im Streckrichter, die Dicken des Metallbandes am Eingang und am Ausgang der Warmbandstraße und/oder um den Reduktionsgrad, beispielsweise den Kaltwalzgrad des Metallbandes beim Kaltwalzen. Eine noch realistischere Aussage über die tatsächliche Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes wird erhalten, wenn zusätzlich zu den Banddaten - sowie optional auch zusätzlich zu den Vorprozessdaten - auch Messdaten über die Materialeigenschaft des Bandes zum Auswählen der Verteilung der Ist- Materialeigenschaften des Metallbandes herangezogen werden. Bei den Messdaten handelt es sich um Messdaten, die an dem Metallband 200 gemessen werden. Sie können gemessen werden vor dem Eintritt des Metallbandes in den Glühofen, in Figur 2 symbolisiert durch die Messstelle MO, nach dem Eintritt des Metallbandes in den Glühofen, in Figur 2 symbolisiert durch die Messstelle M1 , nach dem Verlassen des Glühofens und dann vorzugsweise vor seinem Eintritt in ein dem Glühofen nachgeordnetes Walzgerüst, insbesondere Dressiergerüst (Messstelle M2) und/oder nach dem Verlassen einer dem Walzgerüst nachgeordneten Streckeinrichtung (Messstelle M3 in Figur 2).

Wie in Figur 2 zu erkennen ist, umfasst das beanspruchte Verfahren einen Berechnungsschritt, um aus den Banddaten sowie optional unter zusätzlicher Berücksichtigung der Vorprozessdaten und/oder der Messdaten das am besten geeignetste Profil der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes über seiner Länge auszuwählen. Die erfindungsgemäße Berechnungsvorschrift kann einerseits ausgebildet sein, auf Basis der genannten Daten eine Entscheidung für eine bestimmte hinterlegte Ist-Materialeigenschaft-Verteilung des Metallbandes über einer Bandlänge zu treffen. Alternativ kann der erfindungsgemäße Berechnungsalgorithmus auch ausgebildet sein, eine entsprechende Ist- Materialeigenschaftsverteilung des Metallbandes über seiner Bandlänge aus den genannten Eingangsdaten, d. h. den Banddaten sowie optional unter zusätzlicher Berücksichtigung der Vorprozessdaten sowie optional unter zusätzlicher Berücksichtigung der Messdaten eine sehr realistische Abbildung der Verteilung der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes über seiner Bandlänge jeweils aktuell zu berechnen. Figur 3 zeigt eine zweite Variante zur Ermittlung von möglichst realistischen Verteilungen der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes. Konkret sieht diese zweite Variante vor, dass die hinterlegten Verteilungen der Ist- Materialeigenschaften des Metallbandes vor ihrer Auswahl für die Zuordnung der Soll-Temperaturverteilung zu adaptierten Verläufen für die Ist- Materialeigenschaften des Metallbandes adaptiert werden. Die Adaption erfolgt anhand der Banddaten und der Prozessdaten aus dem Ofen sowie unter zusätzlicher Berücksichtigung der Messdaten über die Materialeigenschaften des Metallbandes, die zwischen dem Ausgang des Glühofens und dem Eingang in das Walzgerüst an der Messstelle M2 gemessen wurden. Alternativ oder zusätzlich zu den an der Messstelle M2 gewonnenen Messdaten können auch die an der Messstelle M3, d. h. die am Ausgang der Streckeinrichtung gemessenen Daten über die Materialeigenschaften des Metallbandes für die Adaption der hinterlegten Verteilungen der Ist-Materialeigenschaft für nachfolgende Metallbänder verwendet werden. Das Auswählen der für die Regelung vorzugebenden Soll- Temperaturverteilung erfolgt dann auf Basis des adaptierten Verlaufes der Ist- Materialeigenschaften.

Ein noch realistischeres Abbild der Realität ergibt sich, wenn die Adaption unter zusätzlicher Berücksichtigung der Vorprozessdaten, des Dressiergrades des Metallbandes beim Durchlaufen des dem Glühofen nachgeschalteten Walzgerüstes, des Streckgrades des Metallbandes beim Durchlaufen der Streckeinrichtung, der gemessenen Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes am Eingang des Glühofens und/oder der gemessenen Materialeigenschaften des Metallbandes nach dem Eintritt in den Glühofen erfolgt. Für nachfolgende Metallbänder erfolgt die Auswahl der für die Temperaturregelung nach Figur 1 vorzugebenden Soll-Temperaturverteilung T _SO II auf Basis des noch verbesserten adaptierten Verlaufs der Ist-Materialeigenschaften des Metallbandes.

Bezugszeichenliste

100 Regelkreis für die Temperaturverteilung in dem Glühofen

1 10 Messeinrichtung zur Erfassung der Ist-Temperaturverteilung des

Metallbandes über seiner Bandlänge

120 Vergleichereinrichtung, insbesondere Differenzbildner

130 Regler

200 Metallband e Regelabweichung

MO Messstelle zur Erfassung der Ist-Materialeigenschaften des

Metallbandes über seiner Länge vor seinem Eintritt in den Glühofen M1 Messstelle zur Erfassung der Ist-Materialeigenschaften des

Metallbandes über seiner Länge nach seinem Eintritt in den Glühofen M2 Messstelle zur Erfassung der Ist-Materialeigenschaften des

Metallbandes über seiner Länge nach dem Verlassen des Glühofens vor seinem Eintritt in ein dem Glühofen nachgeordnetes Walzgerüst M3 Messstelle zur Erfassung der Ist-Materialeigenschaften des

Metallbandes über seiner Bandlänge nach dem Verlassen einer dem Walzgerüst nachgeordneten Streckeinrichtung

Tist Verteilung der Ist-Temperatur des Metallbandes über seiner Länge

Tsoii Soll-Temperaturverteilung des Metallbandes über seiner Bandlänge Tsteii Temperaturverteilung als Stellsignal für den Glühofen