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

Derartige Verfahren sind im Stand der Technik vielfältig bekannt, so z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 225 579 A1 . Diese Schrift offenbart ein Verfahren zur Steuerung und / oder Regelung eines Glüh- oder Wärmebehandlungsofens für ein Metallband, wobei der Ofen einem Walzgerüst vorgeschaltet ist. Mindestens ein Messgerät erfasst online eine mechanische Werkstoff-Eigenschaft des Metallbandes und generiert einen entsprechenden Messwert. Dieser Messwert wird in der Regelung für den Glüh- oder Wärmebehandlungsofen zurückgekoppelt.

Die EP 2 742 158 B1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Conti-Glühe für die Bearbeitung eines Metallbandes. Es wird eine modellprädiktive Regelung vorgeschlagen, bei welcher als Eingangsgröße mindestens eine Eigenschaft des Metallbandes einem computergestützten Modell zugeführt wird, und wobei die Eingangsgröße sich auf einen Punkt oder einen Abschnitt des Metallbandes vor oder in der Conti-Glühe bezieht. Mit Hilfe des computergestützten Modells wird mindestens eine Materialeigenschaft des Walzgutes nach dem Conti-Glüh- Prozess simuliert. Diese simulierte Materialeigenschaft wird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Bei einer Abweichung der simulierten Materialeigenschaft von dem Sollwert wird mindestens eine Prozessgröße, beispielsweise die Temperatur oder die Geschwindigkeit des Metallbandes während des Conti-Glüh-Prozesses durch eine Regeleinrichtung geregelt. Dies erfolgt so lange, bis der mindestens eine Punkt oder der mindestens eine Abschnitt des Walzgutes, auf den sich die Eingangsgröße bezieht, sich noch immer vor oder in der Conti-Glühe befindet. Die in dem EP - Patent EP 2 742 158 B1 beanspruchte Regelung der Materialeigenschaft eines Metallbandes auf eine gewünschte Soll- Materialeigenschaft inklusive einer Simulation von Ist-Materialeigenschaften eines Metallbandes mit Hilfe eines computergestützten Modells erfordert viel Rechnerleistung und Rechenzeit. Die Regelung erfolgt durch eine interaktive Modifikation von Prozessparametern, Temperatur und/oder Geschwindigkeit so, dass sich daraus die gewünschten Materialeigenschaften für das Metallband ergeben. Die erhöhte Rechenzeit ist nachteilig, weil sie in einer Reduktion der möglichen Berechnungsfälle bzw. Iterationsschritte resultiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren zum Betreiben eines Glühofens zum Glühen eines Metallbandes im Hinblick auf eine Verbesserung der Produktqualität und eine Erhöhung der Ausbringung weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst.

Das gemäß Anspruch 1 beanspruchte Verfahren stellt eine Steuerung, aber keine Regelung dar. Im Rahmen dieser Steuerung erfolgt die Berechnung und Vorgabe einer Soll-Temperaturverteilung und / oder einer Soll-Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen so, dass das Metallband nach Verlassen des Glühofens eine gewünschte Soll-Materialeigenschaft aufweist. Das Vorliegen dieser gewünschten Soll-Materialeigenschaft wird im Rahmen des in Anspruch 1 beanspruchten Verfahrens - anders als bei einer Regelung - nicht überwacht; insbesondere erfolgt kein Vergleich der gewünschten Soll-Materialeigenschaft mit einer gemessenen Ist-Materialeigenschaft des Metallbandes hinter dem Ausgang der Glühe zwecks Bildung einer Materialeigenschaft-Regeldifferenz und es erfolgt keine Regelung dieser Regeldifferenz auf Null. Der Begriff „Temperaturverteilung" bezieht sich streng genommen jeweils auf einen Abschnitt des Metallbandes. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung impliziert der Begriff „Temperaturverteilung" jedoch auch einen singulären Temperaturwert an einer bestimmten Stelle des Metallbandes.

Der Begriff „Glühofen" im Sinne der vorliegenden Beschreibung schließt neben Heizeinrichtungen auch die Heizeinrichtungen in Durchlaufrichtung nachgelagerte Kühleinrichtungen mit ein. Die Berechnung und Vorgabe einer Soll-Temperaturverteilung und / oder einer Soll-Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen ist weniger rechenzeitintensiv als die Simulation von Materialeigenschaften. Außerdem erfolgt im Rahmen der beanspruchten Steuerung keine Rückkopplung einer Prozessgröße. Insgesamt ist damit eine Erhöhung der Ausbringung möglich.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das beanspruchte Verfahren eine gewünschte Selbst-Korrektur bzw. Selbst-Adaption ausführen. Zu diesem Zweck wird die Ist-Materialeigenschaft des Metallbandes nach Durchlauf durch den Glühofen gemessen, und es werden eine Vergleichs- Temperaturverteilung und / oder eine Vergleichs-Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen mit Hilfe des computergestützten Modells des Glühofens in Abhängigkeit der gemessenen Ist-Materialeigenschaft und bereitgestellter Informationen über das Metallband vor oder in dem Glühofen berechnet. Es erfolgt dann eine Anpassung der Temperaturverteilung und / oder der Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen an die zuvor ermittelte Vergleichs-Temperaturverteilung und / oder die Vergleichsgeschwindigkeit durch geeignetes Adaptieren des computergestützten Modells.

Anders ausgedrückt: Im Rahmen der Selbst-Korrektur bzw. Selbst-Adaption ist vorgesehen, das Verfahren nach Anspruch 1 zur Vorgabe einer Temperaturverteilung und / oder der Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen durchzuführen mit dem einzigen Unterschied, dass dem Computermodell anstelle der Soll-Materialeigenschaft die tatsächlich gemessene Materialeigenschaft des Metallbandes nach Durchlauf durch den Glühofen als Eingangsgröße zugeführt wird. Zur besseren begrifflichen Unterscheidung werden in diesem Fall die Ausgangsgrößen des computergestützten Modells Vergleichsgrößen genannt, hier konkret die Vergleichs-Temperaturverteilung und / oder die Vergleichs-Geschwindigkeit. Die tatsächliche Temperaturverteilung und / oder die tatsächliche Geschwindigkeit des Metallbandes im Glühofen werden als Ist-Größen erfasst und mit den zuvor berechneten Vergleichsgrößen verglichen. Aus diesem Vergleich kann eine Abweichung ungleich Null für die Temperaturverteilung und / oder für die Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen resultieren. In einer Adaptionswert-Berechnungseinheit wird dann nachfolgend mindestens ein geeigneter Adaptionswert auf Basis der besagten Abweichungen berechnet. Das computergestützte Modell wird dann nachfolgend mit Hilfe des berechneten Adaptionswertes adaptiert. Das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Glühofens wird dann für zukünftige Metallbänder vorzugsweise mit dem adaptierten computergestützten Modell durchgeführt. Daraus resultieren dann optimierte Soll- Temperaturverteilungen und / oder Soll-Geschwindigkeiten für das Metallband, die mit Hilfe einer Ofensteuerung als Stellglied in dem Glühofen eingestellt werden.

Das computergestützte Modell kann z. B. mit einer Erfahrungsdatenbank oder mit einem statistischen Modell oder mit hinterlegten Glühkurven arbeiten und ist daher für jede Stahlsorte einsetzbar. Gerade bei neuentwickelten Stahlsorten kann dieses Modell sofort eingesetzt werden. Im Unterschied zu einem physikalischen Modell, welches für jede neue Stahlsorte erst implementiert werden muss, ist das erfindungsgemäß verwendete statistische Modell einfacher zu generieren.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt das Adaptieren des computergestützten Modells nicht während des Durchlaufens desjenigen Metallbandes durch den Glühofen, auf Basis von dessen gemessener oder simulierter Ist-Materialeigenschaft die Berechnung des mindestens einen Adaptionswertes bzw. die Adaption des computergestützten Modells erfolgt war. Stattdessen erfolgt die Adaption vorzugsweise erst für zukünftig zu glühende Metallbänder.

Der Begriff„Materialeigenschaft des Metallbandes", egal ob Soll- oder Ist-Größe, meint im Rahmen der vorliegenden Beschreibung beispielsweise die Streckgrenze, die Zugfestigkeit, die Bruchdehnung oder die Gleichmaßdehnung des Metallbandes nach dessen Durchlauf durch den Glühofen.

Der Begriff „Informationen über das Metallband" umfasst beispielsweise dessen Zugfestigkeit und / oder Streckgrenze vor einer Continuous Galvanising Line CGL, vor einer Continuous Annealing Line CAL, in einer Beizlinie oder vor einem Haspel. Die Information kann auch

- die Haspeltemperatur,

- die Endwalztemperatur des Metallbandes beim Auslauf aus einer Fertigstraße,

- die Eingangstemperatur der Bramme, aus dem das Metallband hervorgeht, am Eingang einer Fertigwalzstraße,

- die Bandgeschwindigkeit des Metallbandes beim Auslauf aus dem letzten Gerüst - der Fertigwalzstraße,

- die Walzkraft in einem Dressiergerüst,

- die Walzkräfte beim Kaltwalzen,

- die Walzkräfte beim Warmwalzen,

- die Eingangstemperatur der Bramme in einem Vorgerüst vor der Fertigwalzstraße,

- den Kaltwalzgrad,

- die Zusammensetzung des Werkstoffs, insbesondere des Stahls des Metallbandes, weiter insbesondere dessen Kohlenstoffanteil und / oder

- die Richtkraft am Flattener vor der CGL / CAL meinen.

Diese Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit; vielmehr können auch andere bzw. weitere Informationen dem erfindungsgemäßen computergestützten Modell als Eingangsgrößen zugeführt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Beschreibung sind zwei Figuren beigefügt, wobei Figur 1 das erfindungsgemäße Verfahren; und Figur 2 die erfindungsgemäße Adaption des computergestützten Modells veranschaulicht.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Glühofens 200. In dem Glühofen 200 wird Metallband 100 geglüht, während es durch den Glühofen in Pfeilrichtung hindurchläuft. Kernelement des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Berechnung einer Soll- Temperaturverteilung Tsoii und / oder einer Soll-Geschwindigkeit V _SO II für das Metallband in dem Glühofen. Diese Berechnung erfolgt mit Hilfe eines computergestützten Modells 220 des Glühofens in Abhängigkeit einer vorgegebenen gewünschten Soll-Materialeigenschaft ME _SO II des Metallbandes sowie in Abhängigkeit von Informationen E über das Metallband. Die Informationen betreffen Eigenschaften des Metallbandes vor oder in dem Glühofen 200 oder sie betreffen Informationen über vorangegangene Bearbeitungsschritte bei der Herstellung des Metallbandes. Bezüglich einer weitergehenden Bedeutung der Begriffe „Materialeigenschaft" und „Information" sei an dieser Stelle auf die oben im allgemeinen Teil der Beschreibung gegebenen Definitionen dieser Begriffe verwiesen.

Nach erfolgter Berechnung der Soll-Temperaturverteilung T _SO II und / oder der Soll- Geschwindigkeit Vsoii durch das computergestützte Modell 220 werden die entsprechenden Werte an eine Ofensteuerung 230 als Stellglied ausgegeben und von dieser in dem Glühofen 200 realisiert bzw. eingestellt. Das besagte Einstellen der Soll-Temperaturverteilung und / oder der Soll-Geschwindigkeit V _SO II des Metallbandes in dem Glühofen erfolgt mit dem Ziel, die Ist-Materialeigenschaft ME| _St des Metallbandes hinter dem Glühofen in die vorgegebene gewünschte Soll- Materialeigenschaft ME _SO II, ebenfalls hinter dem Glühofen, zu überführen.

Das Berechnen der Soll-Temperaturverteilung T _SO II und / oder der Soll- Geschwindigkeit Vsoii des Metallbandes in dem Glühofen erfolgt, solange sich noch mindestens ein Punkt oder ein Abschnitt des Metallbandes auf den sich die besagte Soll-Materialeigenschaft ME _SO II des Metallbandes bezieht, vor oder in dem Glühofen befindet.

Das computergestützte Modell 220 kann bei der Berechnung der Soll- Temperaturverteilung Tsoii in dem Glühofen 200 und / oder bei der Berechnung der Soll-Geschwindigkeit V _SO II, mit welcher das Metallband den Glühofen 200 durchläuft, auf eine Erfahrungsdatenbank, ein statistisches Modell und / oder auf hinterlegte Glühkurven zurückgreifen.

Um die Qualität des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Glühofens 200 stetig zu verbessern, sieht das erfindungsgemäße Verfahren optional eine gelegentliche Adaption des computergestützten Modells 220 vor, siehe Figur 2. Für diese Adaption sieht das erfindungsgemäße Verfahren folgende Teilschritte vor:

- Messen der Ist-Materialeigenschaft ME| _St des Metallbandes 1 00 nach Durchlauf durch den Glühofen 200, siehe Figur 1 . Die Messung erfolgt vorzugsweise an dem Punkt oder Abschnitt des Metallbandes, für den die gewünschte Soll-Materialeigenschaft vorgegeben wurde.

- Berechnen einer Vergleichstemperaturverteilung T _Vg i und / oder einer Vergleichsgeschwindigkeit V _Vg i des Metallbandes 1 00 in dem Glühofen mit

Hilfe des computergestützten Modells 220 in Abhängigkeit der gemessenen Ist-Materialeigenschaft ME| _St des Metallbandes 1 00 und in Abhängigkeit der bereitgestellten Informationen E über das Metallband vor oder in dem Glühofen 200.

Die Vergleichstemperaturverteilung T _Vg i und Vergleichsgeschwindigkeit V _Vg i werden zwar mit demselben Computermodell 220 unter Berücksichtigung derselben Informationen E über das Metallband als erster Eingangsgröße berechnet wie die Soll-Temperaturverteilung und die Soll-Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen gemäß Figur 1 . Allerdings berücksichtigt das Computermodell 220 für die Berechnung der Vergleichsgrößen als zweite Eingangsgröße nicht die gewünschte Soll-Materialeigenschaft ME _SO II, sondern die tatsächlich hinter dem Glühofen gemessene Ist-Materialeigenschaft ME| _St des Metallbandes. Die Temperaturverteilung und / oder die Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen werden dann an die berechneten entsprechenden Vergleichsgrößen, d. h. die Vergleichstemperaturverteilung T _Vg i und / oder die Vergleichs-Geschwindigkeit V _Vg i angepasst durch ein entsprechend geeignetes Adaptieren des computergestützten Modells 220. Konkret umfasst die besagte Anpassung folgende Teilschritte; siehe Figur 2: Die Ist-Temperaturverteilung T| _St und / oder Ist-Geschwindigkeit V| _St des Metallbandes 100 in dem Glühofen 200 wird/werden messtechnisch erfasst; siehe Figuren 1 und 2. Diese Messgrößen werden in einer Vergleichseinrichtung 250 mit den zuvor berechneten zugehörigen Vergleichsgrößen verglichen; d. h. es werden gegebenenfalls eine Temperaturabweichung ΔΤ und / oder eine Geschwindigkeits-abweichung AV ermittelt: ΔΤ = T _Vg i - T| _St , AV = V _Vg i - V| _St .

Zumindest eine dieser Abweichung findet Eingang in eine Adaptionswert- Berechnungseinrichtung 240, welche aus diesen Eingangsgrößen mindestens einen geeigneten Adaptionswert a zur Anpassung bzw. Adaption des computergestützten Modells 220 berechnet. Das computergestützte Modell 220 wird dann mit diesem Adaptionswert adaptiert. Diese Adaption des Computermodells 220 erfolgt erfindungsgemäß nicht während des Durchlaufens eines Metallbandes durch den Glühofen, sondern vorzugsweise immer erst nach dem Durchlaufen eines kompletten Metallbandes. Deshalb wirkt sich die Adaption des computergestützten Modells 220 erst auf zukünftige Metallbänder aus. Die Anpassung an die Vergleichsgröße erfolgt insofern extrem langsam. Vorteilhafterweise ermöglicht die Adaption und die dafür durchgeführte Messwerterfassung eine gute Dokumentation und damit auch einen schlüssigen Nachweis über die Produktionsbedingungen in der Vergangenheit; dies ist eine wertvolle Qualitätsdokumentation für Weiterverarbeiter.

Nach erfolgter Adaption des Computermodells 220 erfolgen zukünftige Berechnungen der Soll-Temperaturverteilung T _SO II und / oder der Soll- Geschwindigkeit V _SO II des Metallbandes mit Hilfe des adaptierten computergestützten Modells. Der Glühofen 200 wird dann mit den neu berechneten Soll-Werten für die Temperaturverteilung oder die Geschwindigkeitsverteilung betrieben. Bezugszeichenliste

100 Metallband

200 Glühofen

220 computergestütztes Modell

230 Ofensteuerung als Stellglied

240 Adaptionswertberechnungseinrichtung

E Information über das Metallband

ME| _S t Ist-Materialeigenschaft des Metallbandes

MEsoii Soll-Materialeigenschaft des Metallbandes

T|st Ist-Temperaturverteilung des Metallbandes in dem Glühofen

Tsoll Soll-Temperaturverteilung des Metallbandes in dem Glühofen

Tvgl Vergleichstemperaturverteilung für das Metallband

V|st Ist-Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen

Vsoll Soll-Geschwindigkeit des Metallbandes in dem Glühofen

Vvgl Vergleichsgeschwindigkeit für das Metallband in dem Glühofen

ΔΤ Temperaturabweichung

AV Geschwindigkeitsabweichung