Gebiet:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Eigenschaften, insbesondere der Korngröße und/oder des Rekristallisationsverhaltens, eines Warmbandes mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung in einer Warmbandstraße.

Stand der Technik:

Verfahren zum Steuern oder Regeln von Anlagen oder Eigenschaften von Produkten, die auf Anlagen hergestellt werden, sind in unterschiedlichen Varianten aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere zum Walzen und/oder Wärmebehandeln eines Warmbandes ist ein derartiges Verfahren in der DE 10 2016 222 644 A1 offenbart. Ein Werkstoffparameter wird in dem Verfahren ermittelt und dieser zur Steuerung oder Regelung der spezifischen Anlage, beispielsweise ein Ofen, verwendet. Nachteil eines derartigen Verfahrens zur Steuerung oder Regelung von Eigenschaften eines Warmbandes ist, dass insbesondere bei komplexen Verarbeitungsketten anlagenübergreifende Wechselwirkungen eines Steuer- oder Regeleingriffs durch die einzelne, isoliert arbeitende Regelung nicht berücksichtigt werden. Dadurch kann ein kleiner Regeleingriff am Anfang oder im Verlauf einer Herstellung eines Warmbandes zu einer großen Schwankung in der gewünschten Eigenschaft führen. Weiterhin ist es mit einer derartigen Steuerung oder Regelung nicht möglich, Istwertabweichungen einer Verarbeitungsstufe durch Anpassen von Sollwerten in einem späteren Verarbeitungsschritt derartig auszugleichen, dass die Zieleigenschaft des Warmbandes eingehalten wird.

Üblicherweise wird die Einstellung der Korngröße im Warmband nicht nur auf ein Aggregat der Walzanlage, meist die Kühlung begrenzt, sondern auf einer Temperaturmessung basierend eingestellt. Durch die Messung der Temperatur als Indikator für eine Soll-Korngröße ist aber eine Umrechnung der gemessenen Temperatur in eine Ist-Korngröße notwendig. Diese Umrechnung führt bezogen auf eine Gesamtbetrachtung eines Herstellungsprozesses zu höheren Ungenauigkeiten in der Herstellung.

Aufgabe der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein bekanntes Verfahren zur Einstellung der Eigenschaften eines Warmbandes, insbesondere der Korngröße und/oder des Rekristallisationsverhaltens in einer Warmbandstraße dahingehend weiter zu entwickeln, dass vorgegebene Sollwerte für das fertiggewalzte Warmbandes mit kleineren Toleranzen erreicht werden.

Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist das Verfahren wie folgt gekennzeichnet: Die Korngröße, das Rekristallisationsverhalten und/oder das Gefüge oder zumindest einzelne Gefügebestandteile werden während des Warmwalzens kontinuierlich bestimmt. Ein mit einer übergeordneten Steuerung oder Regelung der Warmbandstraße verbundenes Prozessmodell ermittelt mindestens eine Warmband- Abweichung (x) zwischen dem kontinuierlich ermittelten Istwert und dem festgelegten Sollwert für die mindestens eine Eigenschaft des Warmbandes und/oder mindestens eine Walz-Abweichung zwischen dem während des Warmwalzens gemessenen Istwert und dem festgelegten Sollwert des Warmwalzens. Sodann ermittelt das Prozessmodell auf Basis der Warmband-Abweichung und/oder der Walz-Abweichung sowie unter Berücksichtigung der Werkstoff- und anlagentechnischen Möglichkeiten geänderte neue Sollwerte für das Warmwalzen und übergibt diese an die Steuerung oder Regelung der am Warmwalzen beteiligten Aggregate.

Der Begriff „Warmbandstraße“ schließt zumindest einzelne oder alle der folgenden Aggregate mit ein: einen Ofen vor einem Vorgerüst, Vorgerüst, Ofen und/oder Schnellheizung zwischen dem Vorgerüst und einem ersten Fertigwalzgerüst, Fertigwalzgerüste in einer Fertigwalzstraße, eine Kühlstrecke, einen Haspel. Dementsprechend kann der Begriff „Walzgerüst“ entweder ein Vorwalzgerüst oder ein Fertigwalzgerüst meinen.

Der Begriff „Warmband“ meint bei der vorliegenden Spezifikation einen Bandabschnitt oder ein komplettes Band innerhalb einer Warmbandstraße. Warmband kann demnach insbesondere eine Bramme vor Einlauf in ein Vorgerüst, ein Vorband nach dem Auslauf aus dem Vorgerüst, ein Warmband innerhalb der Fertigwalzstraße oder ein Fertigband nach Auslauf aus dem letzten Fertigwalzgerüst sein.

Eine Eigenschaft des Warmbandes kann sich auf den Bandabschnitt oder das komplette Band beziehen. Eine Eigenschaft kann sich aber auch auf eine konkrete Position bzw. Messstelle bzw. Vorgabestelle innerhalb einer Warmbandstraße beziehen, an der das Warmband die Eigenschaft hat oder haben soll. Bei der „Eigenschaft des Warmbandes“ handelt es sich beispielsweise um: die chemische Analyse bzw. Zusammensetzung, das Rekristallisationsverhalten, die Abmessung, die Festigkeit, die Gefügezusammensetzung und/oder die Korngröße des Warmbandes.

Der Begriff „Abweichungen“ kann entweder Warmband-Abweichungen zwischen kontinuierlich ermittelten Istwerten und festgelegten Sollwerten für die Eigenschaften des Warmbandes oder Walz-Abweichungen zwischen gemessenen Istwerten und den festgelegten Sollwerten des Warmwalzens meinen. Welche der möglichen Bedeutungen jeweils gemeint ist, ergibt sich jeweils aus dem Kontext.

Die beanspruchte kontinuierliche Messung der Korngröße ermöglicht einen Rückschluss auf die mechanischen Eigenschaften des Warmbandes zum Zeitpunkt der Messung und auf die Entwicklung der mechanischen Eigenschaften bei einer planmäßig durchgeführten weiteren Warmumformung, Wärmebehandlung und / oder Abkühlung des Warmbandes. Hierdurch können die Istwerte, insbesondere mechanische Eigenschaften, des Warmbandes in kleineren Abweichungen vom Sollwert gegenüber den Abweichungen vom Sollwert gemäß dem Stand der Technik realisiert werden, da die späteren Istwerte des Warmbandes schon bei der Produktion des Warmbandes durch die kontinuierliche Korngrößenbestimmung voraussagbar sind und mögliche Abweichungen korrigiert werden können. Eine kontinuierliche Messung im Sinne der Erfindung erzeugt ausreichend Messwerte über die Länge und / oder Breite des Warmbandes. Bevorzugt werden zumindest zwei Eigenschaftswerte pro Band bestimmt, mehr bevorzugt ist eine Eigenschaftsbestimmung im einer Frequenz von f < 1/s bei der Warmwalzung in der Längserstreckung des Bandes. Quer zur Walzrichtung ist es bevorzugt, wenn zumindest 2 Eigenschaftswerte, mehr bevorzugt zwei Eigenschaftswert pro ein Meter Bandbreite, bestimmt werden.

Bei Abweichungen zwischen den Sollwerten des Warmbandes und den abgeleiteten Sollwerten des Warmbandes werden neue geänderte Sollwerte für das Warmwalzen unter Berücksichtigung der Werkstoff- sowie anlagentechnischen Möglichkeiten abgeleitet. Diese werden an die Steuerung oder Regelung, insbesondere an ein übergeordnetes Prozessleitsystem, der am Warmwalzen beteiligten Aggregate als neue Sollwerte des Warmwalzens übergeben. Weiterhin bleibt die Möglichkeit bestehen den Prozess mittels eines der Warmbandstraße zugeordneten Prozessleitsystems manuell zu beeinflussen.

Zumindest die Sollwerte, Istwerte, chemische Analyse und die Eigenschaften, wie erreichte Korngröße, das Rekristallisationsverhaltens, und / oder das Gefüge oder zumindest einzelne Gefügebestandteile werden in einer Datenbank abgespeichert. Dadurch, dass nicht mehr nur die Sollwerte der Einzelaggregate über eine direkte Messgröße geregelt werden, sondern die Eigenschaft des Warmbandes kontinuierlich bestimmt wird, kann gezielter der gesamte Warmwalzvorgang beeinflusst werden. Das mit der übergeordnete Steuerung oder Regelung verbundene Prozessmodell hat dabei die Aufgabe, aggregatübergreifende Wechselwirkungen zwischen den Sollvorgaben einerseits und den Eigenschaften des Warmbandes andererseits abzubilden. Im erfindungsgemäßen Sinne kann das Prozessmodell auch in die Steuerung oder Regelung integriert sein. Dadurch können Sollvorgaben für Aggregate als Regelparameter genutzt und dahingehend beeinflusst werden, dass die Sollvorgabe für die Eigenschaft des Warmbandes mit kleineren Abweichungen vom Sollwert erreicht wird. Eine bekannte chemische Zusammensetzung bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die chemische Zusammensetzung vor und / oder bei der Warmumformung soweit ausreichend bestimmt ist, dass diese bei der Bestimmung der Sollwerte des Warmwalzens verwendet werden kann. In Abhängigkeit von dem Werkstoff kann es ausreichend sein, auch nur den Gehalt eines einzigen oder von wenigen eigenschaftsbestimmenden chemischen Elementen zu bestimmen.

Eine Warmbandstraße, insbesondere Anlagentypen wie eine Warmbreitbandstraße, CSP- / Endlos-Anlage, Steckel-Walzwerk oder Blech-Walzwerk, im Sinne der Erfindung umfasst alle Anlagen zur Warmumformung eines Vorproduktes zu einem Warmband. Anlagen sind beispielsweise Öfen, Walzgerüste, Kühleinrichtungen, Scheren, Aufwickeleinrichtungen.

Das Abspeichern von Soll- bzw. Istdaten in einer Datenbank soll im Sinne der Erfindung als ein strukturiertes Abspeichern der Daten in einem Speichermedium verstanden werden. Dadurch soll eine spätere Verwendung der abgespeicherten Daten ermöglicht und vereinfacht werden. Beispielsweise kann dies in Form einer SQL-Datenbank mit Bezug auf Zeitpunkte oder Produktionseinheiten erfolgen.

Weitere vorteilhafte Ausprägungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den Ansprüchen 2 bis 9 dargestellt. Bevorzugt wird, gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dass die Korngröße mittels eines Laser-Ultraschall-Verfahrens bestimmt wird oder dass die Korngröße mittels eines Röntgenverfahrens bestimmt wird. Beide Verfahren weisen eine ausreichend hohe Messgenauigkeit bzw. Messhäufigkeit, d.h. Anzahl von Einzelmessungen an einem Warmband, auf, so dass die Messwerte für die Steuerung oder Regelung des Walzprozesses verwendet werden können.

Zumindest an einer oder mehreren Messstellen, bevorzugt nach dem Warmwalzen und / oder nach der Kühlstrecke, wird idealerweise die Eigenschaft des Warmbandes in der Walzstraße, gemäß dem Anspruch 4, bestimmt. Nach dem Warmwalzen und / oder nach der Kühlstrecke treten besonders ausgeprägte Gefügeumwandlungen auf. Die jeweilige Messstelle kann an unterschiedlichen Stellen in der Walzstraße angeordnet sein. Sofern mehrere Messstellen verwendet werden, können diese einen einzelnen Messort in der Walzstraße redundant in Bezug auf den Messwert absichern oder einen Messwert an unterschiedlichen Orten in der Walzstraße erfassen. Durch die entsprechende Anordnung der Messstellen können diese in die Steuerung oder Regelung einbezogen werden.

Weiterhin ist es gemäß Anspruch 5 bevorzugt, wenn die kontinuierliche Bestimmung der Eigenschaften, insbesondere der Korngröße, des Rekristallisationsverhaltens, und / oder des Gefüges oder zumindest einzelner Gefügebestandteile, nach dem letzten Abnahmestich und vor der Weiterverarbeitung oder Ablage des Warmbandes erfolgt. Nach dem letzten Abnahmestich kann bis zur einsetzenden Kühlung ein Kornwachstum und / oder eine Kornfeinung in der Warmbandstraße stattfinden. Dieses Wachstum ist aber durch die Abkühlung des Warmbandes beschränkt und kann gut durch ein Prozessmodell, beispielsweise ein statistisches oder analytisches Modell auf Basis von gemessenen Korngrößen an einer Vielzahl von Warmbändern, beschrieben werden. Durch ein Messen der Korngröße vor einem Abnahmestich kann die notwendige Warmumformung durch das Prozessmodell besser bestimmt werden.

Das Prozessmodell berücksichtigt gemäß Anspruch 6 bevorzugt die statische, dynamische und / oder metadynamische Rekristallisation während des Warmwalzens und leitet daraus Grenzen für die Sollwerte des Warmwalzens ab. Diese Grenzen der Sollwerte fließen in die Prozessführung der Warmbandstraße ein und ermöglichen eine genauere Bestimmung der Sollwerte des Warmwalzens, insbesondere der Voreinstellung der Walzstraße. Weiterhin können diese Grenzen bei der Fertigungsplanung Berücksichtigung finden. Durch das gezielte Beeinflussen der Warmumformung des Warmbandes beim Warmwalzen können Krafteintrag in den Kem, Kornwachstum oder Kornfeinung in unterschiedlichen Bereichen des Warmbandes beeinflusst werden. Dadurch können Werkstoffeigenschaften über den Warmbandquerschnitt gleichmäßiger eingestellt und / oder bekannte Abweichungen von Sollwerten korrigiert werden. Gemäß Anspruch 7 ist es bevorzugt, wenn das Prozessmodell die Kühlintensität und / oder eine Temperaturverteilung des Warmbandes vor dem Haspeln berücksichtigt und Sollwerte für die beim Warmwalzen verwendete Wassermenge und Wasserverteilung bestimmt. Durch das gezielte Beeinflussen der Kühlung bzw. des Temperaturverlaufes kann das Gefüge in unterschiedlichen Bereichen des Warmbandes beeinflusst werden. Dadurch können Werkstoffeigenschaften über den Warmbandquerschnitt gleichmäßiger eingestellt und / oder bekannte Abweichungen von Sollwerten korrigiert werden.

Bevorzugt wird gemäß Anspruch 8, dass die Korngröße vorzugsweise Austenitkorngröße, Ferritkorngröße und / oder das Gefüge oder zumindest einzelne Gefügebestandteile vor der finalen Kühlstrecke bestimmt werden und dass aus der Korngröße mittels eines Prozessmodells das Rekristallisationsverhalten des Warmbandes, vorzugsweise die Phasenumwandlung, beispielsweise die Ferritbildung aus dem Austenit, bei der Abkühlung des Warmbandes; und daraus mechanische Eigenschaften des Warmbandes ermittelt werden. Bei einer Abweichung des abgeleiteten Rekristallisationsverhaltens und / oder der mechanischen Eigenschaften von einem Sollwert werden bevorzugt die Sollwerte des Warmwalzens, vorzugsweise die Stichabnahme, die Walzgeschwindigkeit, die Temperatur durch die Kühlintensität, vorzugsweise durch die Wassermenge und / oder den Wasserdruck, angepasst, um die Sollwerte des Warmbandes einzuhalten.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 9 gelöst. Mit Hilfe des Prozessmodells werden die Sollwerte für das Warmwalzen vor dem Beginn der Umformung aus einer bestehenden Datenbank mit entsprechenden Soll-, Istwerten, chemische Analyse, erreichte Korngröße, Gefüge, Rekristallisationsverhalten und den Eigenschaften des Warmbandes abgeleitet. Dabei berücksichtigt das Prozessmodell als Teilprozessmodell die statische, dynamische und / oder metadynamische Rekristallisation während des Warmwalzens und leitet daraus Grenzen für die Sollwerte des Warmwalzens ab. Teilprozessmodelle bilden dabei Teile oder ganze Aggregate der Warmbandstraße ab. Diese können unterschiedliche Ausprägungen und Komplexitäten aufweisen. Beispielsweise können Erwärmungseinrichtung über Energie und Stoffbilanzen modelliert werden oder Walzgerüste mit Hilfe von FEM-Modellen nachgebildet werden. Je nach zur Verfügung stehender Rechenleistung und Digitalisierungsgrad der Warmbandstraße sind diese auszuwählen.

Die Nachbildung einer Warmbandstraße in einem übergreifenden Modell erlaubt es durch unterschiedliche Optimierungsverfahren je nach Optimierungsziel, die Sollwerte der Einzelaggregate anzupassen, um eine gewünschte Eigenschaft des Warmbandes zu erreichen oder aber ein Warmband unter Berücksichtigung von äußeren Vorgaben, z. B. Bedienereingaben, zu erzeugen. Die Ermittlung solcher Sollwerte im Vorfeld der Produktion eines Warmbandes reduziert die Einfahrzeit der Warmbandstraße für ein spezielles Produkt und senkt dadurch die Kosten.

Gemäß Anspruch 10 oder 11 ist es bevorzugt, wenn die Sollwerte im Hinblick auf die chemische Analyse des Warmbandes optimiert werden oder dass die Sollwerte im Hinblick auf die Korngröße, vorzugsweise die Austenitkorngröße, des Warmbandes optimiert werden. Die chemische Analyse des Warmbandes umschreibt die grundsätzlichen Eigenschaftsbereiche des Werkstoffes des Warmbandes. Je nach Sollwerten können innerhalb dieses Bereiches gewünschte Eigenschaften erzeugt oder unterdrückt werden. Insbesondere die Austenitkorngröße ist eine bevorzugte Eigenschaft bei einem Warmband und kann bei der Sollwertoptimierung genutzt werden, um die Warmbandstraße genauer im Hinblick auf die Eigenschaften des Warmbandes zu steuern oder regeln.

Bevorzugt können die Sollwerte im Hinblick auf die Ferritkorngröße des Warmbandes optimiert werden. Diese Optimierung stellt insbesondere auf Werkstoffe ab, die einen eigenschaftsbestimmenden Ferritgehalt aufweisen. Durch die Optimierung der Sollwerte kann dieser Gehalt gezielt eingestellt werden.

Eine weitere bevorzugte Möglichkeit gemäß Anspruch 13 ist es, dass die Sollwerte im Hinblick auf die möglichen Anlagenparameter hin optimiert werden. Hierbei wird das Verfahren genutzt, um Auslegungsparameter, vorzugsweise Parameter zur Voreinstellung einer Warmbandstraße zu bestimmen bzw. zu optimieren. Ein Warmband mit definierten Eigenschaften soll unter Berücksichtigung vorgegebener Optimierungsziele, wie z.B. Durchsatz, Energieverbrauch, Kühlwassermenge o.ä. erzeugt werden. Das Verfahren ermittelt dazu die Sollwerte des Warmwalzens.

Grundsätzlich können die Sollwerte auf unterschiedlichste Gefügezusammensetzungen des Warmbandes hin optimiert werden die einer Modellierung auf Basis der kontinuierlichen Korngrößenmessung zugänglich sind. Dies gilt analog auch für die Steuerung und Regelung der Sollwerte des Warmwalzens.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Beschreibung sind die folgenden vier Figuren beigefügt:

Fig.1a: Exemplarisches Beispiel einer Warmbandstraße

Fig. 1 b Ausschnitt der Warmbandstraße in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren

Fig. 2: Steuerung der Warmbandstraße

Fig. 3: Diagramm Prozessoptimierung

Fig. 4: Diagramm Temperaturverlauf und Eigenschaftsverlauf, insbesondere Verlauf der Korngröße, bei dem Warmband.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1a zeigt exemplarisch eine Warmbandstraße zur Herstellung eines Warmbandes aus einer Bramme in Förderrichtung F. Eine Bramme wird in einem Wedererwärmungsofen auf die notwendige Umformtemperatur gebracht.

Anschließend wird sie in einer Vorwalzstraße zu einem Vorband gewalzt. Im vorliegenden Beispiel ist die Vorwalzstraße mit zwei Walzgerüsten ausgeführt. Das Vorband durchläuft optional eine weitere Temperatureinstellung oder einem Halteofen. Anschließend wird das Vorband in der Fertigstraße mit fünf Walzgerüsten zu einem Warmband umgeformt. Nach dem letzten Abnahmestich wird das Warmband in einer Kühlstrecke auf eine bestimmte Haspeltemperatur abgekühlt. Am Ende der Warmbandstraße wird das Warmband mit einem Haspel zu einem Bund oder Coil aufgewickelt.

Figur 1 b zeigt einen Ausschnitt der Warmbandstraße in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Figur 1 b stellt die letzten Aggregate der Warmbandstraße in Förderrichtung F dar. Die beiden gezeigten Walzgerüste sind die letzten Gerüste der Fertigstraße, zwischen denen eine Zwischengerüstkühlung angeordnet ist. An die Fertigstraße schließt sich die Kühlung des Warmbandes an. Nach der Kühlung erfolgt das Aufwickeln des Warmbandes auf dem Haspel zu einem Coil. Die Kühlung ist in diesem Ausführungsbeispiel mit anschließender laminarer Kühlstrecke ausgeführt und eignet sich besonders gut zur Einstellung besonderer Korngrößen und Gefügestrukturen.

Vor der Kühlung des Warmbandes und vor dem Aufwickeln ist jeweils ein Messgerät, hier eine Laser-Ultraschall-Messung, zur Bestimmung der Korngröße des Warmbandes angeordnet. Ein oder mehrere weitere Messgeräte können auch optional stromaufwärts in der Warmbandstraße angeordnet sein.

Weiterhin sind die dargestellten Aggregate bzw. die Steuer- und Regeleinrichtungen der Aggregate üblicherweise mit einer externen Datenverarbeitung und einer übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung verbunden. Die jeweiligen Aggregate beinhalten eine gemeinsame Steuer- und Regeleinrichtung zur Einhaltung von vorgegebenen Sollwerten und können beispielsweise Sollwerte oder Istwerte direkt an die externe Datenverarbeitung übergeben oder mit Hilfe der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung diese übertragen. Die externe Datenverarbeitung kann die gespeicherten Daten der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung bereitstellen. Werden aus den Messwerten der Messgeräte Abweichungen von den Sollwerten des Warmbandes gemessen, so werden durch die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung neue geänderte Sollwerte berechnet. Zur Ermittlung der neuen Sollwerte greift die Steuer- und Regeleinrichtung auf ein mit ihr verbundenes Prozessmodell zurück. Diese neuen geänderten Sollwerte können sich z. B. auf die Abmessungen, die Geometrie, die Festigkeit, die Korngröße des Walzgutes selbst beziehen, aber auch auf prozesstechnische Größen der Warmwalzanlage wie Stichabnahme, Walzgeschwindigkeit, Zwischendicken, Kühleinstellungen und/oder Zwischen- und/oder Endtemperaturen. Sie beziehen sich auf die gesamte Warmwalzanlage.

Die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung speist die neuen Sollwerte in ein verbundenes Prozessleitsystem ein, welches die Einstellungen der Aggregate der Warmwalzanlage im notwendigen Umfang korrigiert.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Messeinrichtung in Förderrichtung F nach dem letzten Walzgerüst, jedoch vor einer Laminarkühlstrecke angeordnet. Im Falle einer Abweichung des Messwertes können neue Sollvorgaben durch die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung vorgegeben werden und durch das Prozessleitsystem an verschiedene Aggregate weitergegeben werden. Es kann für nachfolgende Bandabschnitte eine zurückgewandte Regelung von prozesstechnischen Einstellungen der Warmwalzstraße vorgenommen werden, wie z. B. der Stichabnahmen, Walzkräfte, Geschwindigkeiten, Kühleinstellungen, es kann jedoch auch für den aktuell gemessenen Bandabschnitt eine vorauseilende Regelung vorgenommen werden und die Kühlintensität und Kühlstreckenlänge geändert werden.

Figur 2 zeigt beispielhaft den schematischen Aufbau der Steuer- und Regelung in einer weiteren Ausführungsvariante. Die Warmwalzanlage, als Regelstrecke dargestellt, ist aus einer Anzahl von Aggregaten A1 bis An aufgebaut. An mindestens einer Stelle im Warmwalzwerk, z. B. vor und / oder nach der Kühlstrecke, wird der Messwert, hier die Korngröße, aufgenommen und als Regelgröße in die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung zurückgeführt. Bei unzulässigen Abweichungen von der Sollwertvorgabe, im Ausführungsbeispiel der vorgegebenen Korngröße, wird die gemessene Abweichung an das integrierte Prozessmodell übermittelt, welches über die gesamte Warmwalzstraße mit ihren Aggregaten A1 bis An neue Sollvorgaben ermittelt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die veränderten Sollwerte ohne zusätzliches Prozessleitsystem aus dem in der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung integrierten Prozessmodell an die Warmwalzanlage weitergeführt. Dadurch, dass das Prozessmodell sämtliche Aggregate berücksichtigt, können Wechselwirkungen auf andere Regelparameter insgesamt beachtet werden.

Wrd eine Änderung der Kühlung auf Grund der Sollwertvorgaben notwendig, so ermittelt die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung mit ihrem integrierten Prozessmodell die notwendigen Einstellungen der Walzgerüste der Fertigstraße z. B. zur Profil- und Planheitsregelung die Anstellung, Biegung, Walzenkühlung, Umformgeschwindigkeit sowie der Bandkühlungen (Volumen, Aufbringdauer und - sequenz) und gibt bei Abweichungen entsprechende Korrekturen für die Stellglieder ein. Dabei ermittelt die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung diejenigen Anpassungen der Stellglieder, die notwendig sind. Gerade die aggregatübergreifenden Wechselwirkungen wie, z. B. die Kühlintensität auf die Planlage oder z. B. die Umformtemperatur auf die Gefügestruktur und die Korngröße und die Walzkraft/ Stichabnahme zeigen, dass die Gesamtbetrachtung der Warmwalzanlage zur Erreichung von optimalen Warmbandeigenschaften zum bestmöglichen Ergebnis führt.

Die Varianten des in Figur 1 b und 2 gezeigten Aufbau der Steuer-und Regeleinrichtung lassen sich wechselseitig miteinander kombinieren.

Figur 3 zeigt exemplarisch einen Korngrößenverlauf eines in einer Warmbandstraße hergestellten Warmbandes. Sie zeigt somit beispielhaft, wie ein Abspeichern eines Ist- Wertes, hier der Korngröße in einer Datenbank erfolgen kann. In der Grafik sind zwei gemessene Korngrößenverläufe über die Gesamtlänge L eines warmgewalzten Bandes dargestellt, wobei sich der Ist-Wert der Korngrößen zwischen einem zulässigen unteren und oberen Grenzwert einstellen soll. Bei Unterschreiten bzw. Überschreiten des Grenzwertes kann das erfindungsgemäße Verfahren eingreifen. Der Verlauf der Kurve a) zeigt den Verlauf der Korngröße ohne Optimierung durch den Eingriff der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung auf die Warmwalzanlage, der Verlauf der Kurve b) zeigt den Verlauf der Korngröße mit Optimierung. Es wird deutlich, dass in der Kurve a) die zulässigen Grenzwerte über- bzw. unterschritten werden, ohne dass die Möglichkeit zur Korrektur besteht. Der Verlauf der Kurve b) zeigt, dass durch die Optimierung der Stellgrößen durch die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung die Grenzwerte eingehalten werden. Es können sogar deutlich kleinere Grenzwertvorgaben erreicht werden und somit die Gesamtqualität verbessert werden.

Figur 4 stellt ein mögliches Anlagenschema einer Walzstraße einem Temperaturverlauf in der Walzstraße und einer Gefügeentwicklung in einem Warmband gegenüber. Die Walzstraße besteht beispielhaft aus einem ersten Vorwärmofen, zwei Vorwalzgerüsten, einer Zwischenerwärmung in Form eines zweiten Ofens, fünf Fertigwalzgerüsten sowie einer Kühlstrecke und einem Haspel. Eine Messstelle M ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem letzten Fertigwalzgerüst und der Kühlstrecke angeordnet. Eine weitere Messstelle N ist in diesem Ausführungsbeispiel vor dem Haspel angeordnet. Die Bearbeitung des Walzgutes erfolgt in Förderrichtung F.

Dem fertigen Warmband wird vor Produktionsstart eine Soll-Eigenschaft „Gefügezusammensetzung und/oder Korngröße“ KGsoii aus einem Wertebereich zwischen einer oberen und einer unteren Intervallgrenze (Sollwertfenster) an einem definierten Punkt innerhalb der Warmwalzstraße zugewiesen. Vor Beginn des Produktionsprozesses des Warmbandes werden, beispielsweise auf Basis von Erfahrungswissen oder auf Basis von Prozessmodellen, Sollwerte des Warmwalzens für die einzelnen Aggregate der Warmwalzstraße vorgegeben, mit denen die Eigenschaft des Warmbandes an möglichen Vorgabestellen erreicht werden soll. Die Sollwerte für das Warmwalzen sollen beispielhaft Ofenextraktionstemperaturen sowie Stichabnahmen in den Vorgerüsten bzw. den Fertiggerüsten sein, beispielsweise an den Stellen A-E. Die Messstelle M für die Ermittlung der Ist-Eigenschaft „Gefügezusammensetzung und/oder Korngröße“ des Warmbandes ist zwischen dem letzten Fertiggerüst und der Kühlstrecke angeordnet. An der Position der Messstelle M (Vorgabestelle) wird für das Warmband die Soll-Eigenschaft „Gefügezusammensetzung und/oder Korngröße“ KGsoii vorgegeben.

In Bild 4 sind dazu in 2 Diagrammen jeweils Kurven für drei Temperaturen Tsoii, Tist und Topt sowie für die Eigenschaften KGsoii, KGist und KGopt dargestellt.

Kurve „Soll“: Soll-Wert (gestrichelte Linie)

Kurve „Ist“: Ist-Verlauf (durchgezogene dünne Linie; gemessen oder vom Prozessmodell vorhersagt)

Kurve „Opt“: Ist-Verlauf nach Optimierung (durchgezogene dicke Linie, gemessen oder vom Prozessmodell vorhersagt)

Beispielsweise wird der Soll-Verlauf der Temperatur Tsoii (Diagramm 1) vom Prozessmodell derart vorgegeben, dass im Zusammenspiel mit der Ofenextrationstemperatur Tsoii.A an der Position A, den Stichabnahmen in den Vorgerüsten an den Positionen B und C, der Ofenextraktionstemperatur TSOII.D an der Position D und den Abnahmen des Warmbandes in den Fertiggerüsten, beispielhaft an der Position E, das Warmband an der Messstelle M die Soll-Eigenschaft KGsoii erreicht.

Durch Veränderungen in den Prozessbedingungen kommt es jedoch zu Abweichungen verschiedener Ist-Werte für das Warmwalzen, wie bspw. der Ofenextraktionstemperatur Tist.A, den Stichabnahmen an den Positionen B, C und E sowie der Ofenextraktionstemperatur Tist.D, gegenüber zugeordneten Soll-Werten für das Warmwalzen.

Durch diese Änderungen in den Prozessbedingungen werden die Sollwerte Tsoii für das Warmwalzen nicht exakt eingehalten und die gemessenen Temperaturen Tist weichen von den Sollwerten ab, vergleiche Temperaturverlauf Tsoii und Tist im Diagramm 1. Die Abweichung im Temperaturverlauf führt zu einem Ist-Verlauf der Eigenschaft „Gefügezusammensetzung und/oder Korngröße“ KGist, die im Diagramm 2 dargestellt ist. Die Ist-Eigenschaft KGist, M des Warmbandes weicht dabei an der Messstelle M um den Wert x von der oberen Intervallgrenze des Sollwertfensters für die Sollwert- Eigenschaft KGSOII.M an der Messstelle M ab. Die kontinuierliche Messung der Gefügeentwicklung an der Messstelle M erfasst zunächst diese Abweichung x.

Aus diesen Informationen ermittelt das Prozessmodell neue Soll-Werte für das Warmwalzen, insbesondere an den Positionen A-E. Diese neuen Soll-Werte führen zu einem Temperaturverlauf T _Op t (Diagramm 1) sowie zu einer neuen Eigenschaft KGopt des Warmbandes (Diagramm 2). Anders ausgedrückt: Das Prozessmodell leitet aus den Abweichungen zwischen den Ist- und den Soll-Werten für das Warmwalzen an den Positionen A-E sowie an der Messstelle M neue Sollwerte für das Warmwalzen, z. B. für die Ofenextraktionstemperaturen T _Op t,A an der Position A und T _Op t,D an der Position D (exemplarisch gilt hier: T _Op t,A > Tist.A und T _Op t,D > Tist.o), für die Verteilung der Stichabnahmen in den Vor- und Fertiggerüsten an den Positionen B, C und E, sowie einen optimierten Verlauf der Eigenschaft KGopt des Warmbandes ab. Durch diese Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich der in Diagramm 2 dargestellte Verlauf der Eigenschaft KGo _P t des Warmbandes. D. h., die optimierte Eigenschaft „Gefügezusammensetzung und/oder Korngröße“ KGopt liegt an der Messstelle M innerhalb des Sollwertfensters für die Soll-Eigenschaften KGsoii des Warmbandes.

In diesem Ausführungsbeispiel gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, die gewünschten Soll-Eigenschaften, insbesondere KGo _P t,M an der Messstelle M, durch Anpassungen in den oben genannten Prozessstufen in der Vor- und/oder Fertigstraße an den Positionen A-E in das gewünschte Sollwertfenster zu führen.

Sollte dies nicht gelingen, d. h. sollte KG _op t,M außerhalb des Sollwertfensters liegen, so sieht das erfindungsgemäße Verfahren optional vor, die Kühlstrecke als weiteres ergänzendes Stellglied neben den vorgelagerten Stellgliedern der Walzstraße (z. B. Öfen, Vor- und Fertiggerüste) zu benutzen. Die Kühlstrecke wird in diesem Beispiel nicht unbedingt als Stellglied benötigt, könnte aber in einem anderen Fall zur weiteren Optimierung durch das erfindungsmäße Verfahren ebenfalls als Stellglied zur Erreichung bzw. zur weiteren Verbesserung der Soll-Eigenschaften des Warmbandes mit einbezogen werden. Zur Überprüfung wird dann die Messstelle N zwischen der Kühlstrecke und dem Haspel verwendet, an der erneut oder alleine überprüft wird, ob die dortige Soll-Eigenschaft KGopt.N des Warmbandes innerhalb eines neuen Sollwertfensters für die Eigenschaft KGSOII.N liegt.