Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallproduktes in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Prozessstufen in einem Hüttenwerk. Bekannte Prozessstufen bei einem solchen Herstellungsverfahren sind z. B. der Hochofen, eine Gießmaschine, ein Warmwalzwerk, etc. Den einzelnen Prozessstufen ist jeweils eine Menge von Stellgrößen zugeordnet, mit denen auf das Verfahren in den einzelnen Prozessstufen Einfluss genommen werden kann.

Das Verfahren zielt auf die Erzielung einer vorgegebenen Soll-Eigenschaft für das Metallprodukt ausgangs der letzten der aufeinanderfolgenden Prozessstufen. Welches die letzte Prozessstufe ist, richtet sich jeweils nach dem gewünschten herzustellenden Metallprodukt.

Im Stand der Technik ist der Einsatz von Prozessmodellen zur (Vor-) Steuerung oder Regelung einzelner der genannten Prozessstufen oder einer Mehrzahl der aufeinanderfolgenden Prozessstufen seit vielen Jahren bekannt. Beispiel hierfür sind z. B. ein Stichplanrechner für Vor- und Fertigwalzstraßen oder Prozessmodelle zur Steuerung einer Kühlstrecke. Für eine bestmögliche Prozessführung können die beim Herstellungsprozess eines gewalzten Endproduktes eingesetzten Prozessmodelle beispielsweise über ein Prozessleitsystem miteinander gekoppelt werden. Damit ist es möglich, relevante Prozessgrößen zwischen den einzelnen Modellen auszutauschen und so z. B. die Vorhersagegenauigkeit der einzelnen Prozessmodelle zu erhöhen.

Eine wichtige mechanische Eigenschaft eines Metallproduktes ist beispielsweise die Korngröße, weil sie sowohl Einfluss hat auf das Umformverhalten des Metallproduktes während des Walzens, insbesondere während des Warmwalzens, als auch auf das Umwandlungsverhalten des Metallproduktes in einer nachfolgenden Kühlstrecke. Der exakten Ermittlung der Korngröße kommt dabei

Seite 1 besondere Bedeutung zu. Ein bekanntes Verfahren zur genauen Messung der Korngröße in einem Metallband ist das sogenannte Laser-Ultraschall-Verfahren (LUS-Verfahren). Es kommt an verschiedenen Positionen innerhalb der aufeinanderfolgenden Prozessstufen zum Einsatz, um dort das Gefüge bzw. die Gefügeentwicklung zu beobachten.

Die Eigenschaft „Gefüge“ steht nur beispielhaft für eine Vielzahl von Eigenschaften des Metallbandes, die in einer Prozessstufe des Herstellungsprozesses traditionell gemessen werden, die aber dann keinen Einfluss finden auf vor- und/oder nachgelagerte Prozessstufen in dem Herstellungsprozess zur Erzielung einer vorgegebenen Soll-Eigenschaft am Ausgang einer jeweils letzten Prozessstufe. Die letzte Prozessstufe ist diejenige Prozessstufe, an deren Ausgang das Metallprodukt so ausgegeben wird, wie es gewünscht wird. Insbesondere werden bei einer Abweichung einer Ist-Eigenschaft von einer zugeordneten Soll-Eigenschaft, insbesondere im Fall einer Abweichung des Ist-Gefüges von einem Soll-Gefüge, traditionell keine Korrekturen an den Einstellungen der einzelnen Prozessstufen während des Durchlaufes des Metallbandes durchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren zum Herstellen eines Metallproduktes dahingehend weiterzubilden, dass die Einstellung von gewünschten Soll-Eigenschaften des Metallbandes am Ausgang der letzten Prozessstufe in engeren Toleranzen ermöglicht wird, als dies bisher im Stand der Technik möglich war.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Eigenschaft für das Metallprodukt am Ausgang der letzten der aufeinanderfolgenden Prozessstufen vorgegeben wird und dass die mindestens eine Stellgröße zum Regeln der Ist- Eigenschaft des Metallproduktes aus einer Menge von Stellgrößen ausgewählt

Seite 2 wird, die mindestens einer Prozessstufe, der der Messort zugeordnet ist, nachfolgt.

Die letzte Prozessstufe ist diejenige Prozessstufe, an deren Ausgang das Metallprodukt mit der gewünschten Soll-Eigenschaft ausgegeben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt die Existenz von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Prozessstufen voraus.

Der Begriff Prozessstufe weist auf eine separate Anlage hin und unterscheidet sich ausdrücklich von Teilprozessen innerhalb einer Anlage. So kann beispielsweise auf die Prozessstufe des Warmwalzens die Prozessstufe des Beizens folgen. Die Prozessstufe des Warmwalzens kann in verschiedene Teilprozesse wie Heiz- und Kühlschritte, Trennschritte, Umformstufen, etc. unterteilt sein.

Der Begriff „Metallband“ wird für den gesamten Herstellungsprozess jeweils für alle Prozessstufen einheitlich verwendet. D. h. es wird begrifflich nicht unterschieden, welche Prozessstufe das Metallband jeweils gerade durchläuft und wie das Metallband dort jeweils behandelt wird.

Der Begriff „(da)vor“ und „(da)hinter“ bzw. „nachfolgend“ meinen in Produktionsrichtung stromaufwärts und stromabwärts bezogen auf die jeweilige Prozessstufe.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhafterweise möglich, bisher bekannte Setzmodelle, mit denen traditionell die Einstellung von Stellgrößen in einzelnen Prozessstufen ermittelt werden, dahingehend zu erweitern, dass die Stellgrößen jetzt auch im Hinblick auf neue Soll-Eigenschaften des Metallproduktes ermittelt werden können. Damit haben Anlagenbetreiber eine zusätzliche Möglichkeit, die Prozessführung im Hinblick auf eine erhöhte Produktionssicherheit und eine erhöhte Sicherheit bei der Einstellung der Soll-

Seite 3 Eigenschaften des Metallproduktes zu gestalten. Dies stellt bei den, z. B. seitens der Automobilindustrie, stetig zunehmenden Anforderungen an die in einem Hüttenwerk in den einzelnen Prozessstufen hergestellten Produkte einen unmittelbaren Wettbewerbsvorteil dar.

Die ermittelten Ist-Eigenschaften des Metallproduktes bzw. von dessen Vorprodukten werden erfindungsgemäß in einem Prozessmodell für die Steuerung und/oder Regelung des beispielsweise kompletten Herstellungsprozesses, über den Schmelz- und Gießprozess bis hin zum Warmwalzen und abschließenden Kühlen in einer Kühlstrecke und darüber hinaus verwendet. Insbesondere werden die gemessenen Ist-Eigenschaften von dem Prozessmodell verwendet, um daraus die optimalen Stellgrößen für die einzelnen Prozessstufen im Hinblick auf die gewünschten Soll-Eigenschaften abzuleiten. Die so ermittelten optimierten Stellgrößen führen vorteilhafterweise zu einer verbesserten Einstellung der finalen Soll-Eigenschaften des warmgewalzten Metallproduktes, d. h. zu einer Einstellung von dessen Soll-Eigenschaften in engeren Toleranzen als dies im Stand der Technik möglich war.

Die hier beanspruchte Variation von Stellgrößen in Prozessstufen, die der Prozessstufe mit dem Messort nachfolgen, bietet den Vorteil, dass ein bereits hergestelltes Metallprodukt, dass am Messort noch nicht die gewünschte Soll- Eigenschaft aufweist, eventuell noch durch Variation der Stellgrößen in den nachfolgenden Prozessstufen im Hinblick auf das Erreichen der Soll- Eigenschaften hinter der letzten Produktionsstufe gerettet werden kann.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird der Begriff „Ist-Eigenschaft des Metallbandes“ definiert. Es wird klargestellt, dass es sich dabei im Sinne der Erfindung um entweder eine Ist-Materialeigenschaft, einen Ist- Festigkeitsparameter oder eine geometrische Ist-Eigenschaft des Metallbandes handeln kann.

Seite 4 Die in Anspruch 2 aufgelisteten Beispiele für einzelne der Ist-Eigenschaften erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Den Begriffen „Ist-Eigenschaft“ und „Soll-Eigenschaft“ können jeweils dieselbe Eigenschaft zugrunde liegen. Das ist jedoch keineswegs zwingend; vielmehr können die Begriffe „Ist-Eigenschaft“ und „Soll-Eigenschaft“ auch unterschiedliche Eigenschaften meinen. Das gilt insbesondere dann, wenn eine Soll-Eigenschaft aus einer anderen Ist-Eigenschaft ableitbar bzw. berechenbar ist; und umgekehrt. In diesen Fällen wird bei der vorliegenden Erfindung vorausgesetzt, dass in den jeweiligen Regelkreisen, insbesondere in den verwendeten Prozessmodellen Module vorhanden sind, um die eine Eigenschaft in die andere Eigenschaft umzurechnen. So lässt beispielsweise eine bestimmte gemessene Korngröße als Ist-Materialeigenschaft einen Rückschluss auf eine daraus resultierende Festigkeit als Soll-Eigenschaft zu.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Metallproduktes zumindest beispielsweise einzelne der folgenden Prozessstufen auf:

Schmelzen, Gießen vorzugsweise inklusive Strangführen, Warmwalzen, Beizen, Kaltwalzen, Wärmebehandeln, Oberflächenbeschichten, Dressieren, Streckrichten. Die genannten Prozessstufen werden, soweit sie im Einzelfall vorgesehen sind, vorzugsweise in der genannten Reihenfolge hintereinander ausgeführt.

Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils Beispiele für verschiedene Prozessrouten, bei denen verschiedene der genannten Prozessstufen nacheinander durchlaufen werden zur Herstellung verschiedener Metallprodukte. So zeigt das Beispiel A eine vollständige Stahl-Prozessroute in Einzelschritten, bei der alle genannten Prozessstufen aufeinanderfolgen. Das Beispiel B zeigt eine gekoppelte Stahl- Produktionsroute zum Herstellen von Dünnband als Metallprodukt. Bei dieser Prozessroute werden die Prozessstufen Gießen und Walzen in einer CSP®-

Seite 5 Anlage (Compact Strip Production) und die Prozessstufen Beizen, Wärmebehandeln, Oberflächenbeschichten und Dressieren in einer PGL-Anlage (Pickling and Galvanizing Line) miteinander kombiniert. Ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt eine gekoppelte Stahl-Prozessroute, bei der die Prozessstufen Gießen und Walzen in einer CSP®-Anlage, die Prozessstufen Beizen und Kaltwalzen in einer PLTCM-Anlage (Coupled Pickling Line and Tandem Coldrolling Mill) und die Prozessstufen Wärmebehandeln und Dressieren in einer CAL-Anlage (Continuous Annealing Line) jeweils miteinander kombiniert werden. Das beanspruchte Verfahren kann entsprechend aber auch für hier nicht dargestellte Prozessrouten für die Herstellung eines Metallproduktes angewendet werden.

Figur 2 zeigt zwei weitere Ausführungsbeispiele möglicher Prozessrouten, so z. B. die Prozessroute D zur Herstellung von Elektrostahlband, sogenanntem Siliziumband, als Metallprodukt und als Ausführungsbeispiel E eine Prozessroute Aluminium zur Erzeugung von Aluminiumband als Metallprodukt.

Nachfolgend werden verschiedene mögliche Messorte zur Messung bzw. Ermittlung der Ist-Eigenschaft des Metallbandes vorgestellt. In Abhängigkeit von dem Messort werden mögliche Prozessstufen genannt, in denen jeweils bestimmte Stellgrößen im Hinblick auf die gewünschten Soll-Eigenschaft geeignet variiert werden können. Auf diese Weise erfolgt zudem eine Optimierung der Prozessparameter für mindestens einen der am Herstellungsprozess für ein warmgewalztes Produkt beteiligten Anlagenkomponenten.

Falls der Messort für eine der Ist- Eigenschaften in der Prozessstufe Schmelzen liegt, kann die Stellgröße zum Regeln der Ist-Eigenschaft des Metallproduktes aus der Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer der Prozessstufen zugeordnet ist, die der Prozessstufe Schmelzen nachfolgt, wie z.B. einer der Prozessstufen Gießen, optional inkl. Strangführung, Warmwalzen, Beizen,

Seite 6 Kaltwalzen, Wärmebehandeln, Oberflächenbeschichten, Dressieren oder Streckrichten.

Falls der Messort für eine der Ist- Eigenschaften in der Prozessstufe Gießen, vorzugsweise inklusive Strangführung, liegt, kann die Stellgröße zum Regeln der Ist-Eigenschaft des Metallproduktes aus der Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer der Prozessstufen zugeordnet ist, die der Prozessstufe Gießen nachfolgt, wie z.B. einer der Prozessstufen Warmwalzen, Beizen, Kaltwalzen, Wärmebehandeln, Oberflächenbeschichten, Dressieren oder Streckrichten.

Falls der Messort für eine der Ist- Eigenschaften in der Prozessstufe Warmwalzen liegt, kann die Stellgröße zum Regeln der Ist-Eigenschaft des Metallproduktes aus der Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer der Prozessstufen zugeordnet ist, die der Prozessstufe Warmwalzen nachfolgt, wie z.B. einer der Prozessstufen Beizen, Kaltwalzen, Wärmebehandeln, Oberflächenbeschichten, Dressieren oder Streckrichten.

Falls der Messort für eine der Ist- Eigenschaften in der Prozessstufe Beizen liegt, kann die Stellgröße zum Regeln der Ist-Eigenschaft des Metallproduktes aus der Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer der Prozessstufen zugeordnet ist, die der Prozessstufe Beizen nachfolgt, wie z.B. einer der Prozessstufen Kaltwalzen, Wärmebehandeln, Oberflächenbeschichten, Dressieren oder Streckrichten.

Falls der Messort für eine der Ist- Eigenschaften in der Prozessstufe Kaltwalzen liegt, kann die Stellgröße zum Regeln der Ist-Eigenschaft des Metallproduktes aus der Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die der Prozessstufe Kaltwalzen nachfolgt, wie z.B. einer der Prozessstufen Wärmebehandeln, Oberflächenbeschichten, Dressieren oder Streckrichten.

Seite 7 Falls der Messort für eine der Ist- Eigenschaften in der Prozessstufe Wärmebehandeln liegt, kann die Stellgröße zum Regeln der Ist-Eigenschaft des Metallproduktes aus der Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer der Prozessstufen zugeordnet ist, die der Prozessstufe Wärmebehandeln nachfolgt, wie z.B. einer der Prozessstufen Oberflächenbeschichten, Dressieren oder Streckrichten.

Falls der Messort für eine der Ist- Eigenschaften in der Prozessstufe Oberflächenbeschichtung liegt, kann die Stellgröße zum Regeln der Ist- Eigenschaft des Metallproduktes aus der Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer der Prozessstufen zugeordnet ist, die der Prozessstufe Oberflächenbeschichten nachfolgt, wie z.B. einer der Prozessstufen Dressieren oder Streckrichten.

Die den einzelnen Prozessstufen jeweils bevorzugt zugeordneten Stellgrößen sind exemplarisch aus der Tabelle gemäß Fig. 3, Seiten 1 und 2, und/oder den abhängigen Ansprüchen ersichtlich. Das beanspruchte Verfahren kann entsprechend aber auch für hier nicht dargestellte Stellgrößen für die Herstellung eines Metallproduktes angewendet werden.

Die Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Stellgröße im Rahmen der Regelung der Ist-Eigenschaft auf die Soll-Eigenschaft des Metallbandes geeignet variiert wird. Diese Stellgröße muss aus einer Prozessstufe gewählt werden, die der Prozessstufe in der der Messort für die Ist-Eigenschaft nachfolgt. Es können darüber hinaus weitere Stellgrößen variiert werden aus einer beliebigen anderen Prozessstufe, d.h. aus der Prozessstufe, die mit der Prozessstufe, der der Messort zugeordnet ist, übereinstimmt oder dieser vor- oder nachgelagert ist.

Insbesondere kann eine erste Stellgröße zum Regeln der Ist-Eigenschaften des Metallproduktes aus einer Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer ersten Prozessstufe zugeordnet ist, die der Prozessstufe, der der Messort

Seite 8 zugeordnet ist, nachfolgt, und eine zweite Stellgröße zum Regeln derselben Ist- Eigenschaften des Metallproduktes kann aus einer Menge von Stellgrößen ausgewählt werden, die einer zweiten Prozessstufe zugeordnet ist, die der ersten Prozessstufe nachfolgt.

Die Variation von Stellgrößen in einer Prozessstufe, die der Prozessstufe mit dem Messort stromaufwärts vorgelagert ist, bietet den Vorteil, dass insbesondere auch zukünftig noch herzustellende Metallprodukte im Hinblick auf die gewünschte Soll- Eigenschaft „gerettet“ werden können, auch wenn die bisher produzierten Metallprodukte am Messort eine Abweichung zwischen der Ist- und der Soll- Eigenschaft aufweisen.

Falls der Messort z. B. in der Prozessstufe „Gießen“ liegt, kann z. B. die Stellgröße „chemische Zusammensetzung der Schmelze“ für ein neues Produkt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren so verändert werden, dass sich (bei Beibehaltung der nachfolgenden Prozessführung) die gewünschten Eigenschaften des warmgewalzten Produktes an der Zielposition einstellen.

Die zu erzielenden mechanischen Eigenschaften könnten in einem anderen Beispiel auch erreicht werden, wenn durch das erfindungsgemäße Verfahren die Prozessparameter für den Gießprozess so verändert werden, dass sich ein zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften vorteilhafteres Gefüge einstellt, z. B. über eine andere Temperaturführung während der Erstarrung im Strang. Auch hier kann beispielsweise die Prozessführung beim Schmelzen bzw. im nachgelagerten Warmwalzprozess beibehalten werden.

Bei den Produktionsstufen kann es sich zumindest teilweise um Teilproduktionsstufen zum Herstellen des Meta II Produktes als ein

Zwischenprodukt handeln.

Seite 9 Die Stellgrößen können mit Hilfe eines Prozessmodells, beispielsweise im Rahmen einer Simulationsrechnung, vorzugsweise in Echtzeit als Setzwerte für jeweils den Stellgrößen zugeordnete Stellglieder berechnet werden. Die soeben beschriebene Anpassung der Prozessparameter für jeweils eine an der Herstellung des warmgewalzten Produktes beteiligte Anlagenkomponente kann derart erfolgen, dass die übrige Prozessführung in den anderen Anlagenteilen unverändert bleibt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage, die Auswirkung der vorgenommenen Änderungen für einen Prozessschritt auf die nachfolgenden Prozessschritte vorauszusagen und entsprechende Anpassungen für die Prozessparameter dieser noch durchzuführenden Schritte vorzunehmen. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren auch die Setzparameter für mehr als eine beteiligte Anlagenkomponente verändern und die Auswirkungen auf die anderen Anlagenmodelle mit Hilfe der verwendeten Prozessmodelle voraussagen, so dass sich die gewünschten mechanischen Eigenschaften im Endprodukt einstellen lassen. Die Komplexität erhöht sich entsprechend, je mehr Variationen der Setzparameter vorgenommen werden.

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