VERFAHREN ZUR OPTIMIERTEN HERSTELLUNG VON METALLISCHEN STAHL- UND EISENLEGIERUNGEN IN WARMWALZ- UND GROBBLECHWERKEN MITTELS EINES GEFÜGESIMULATORS, -MONITORS UND/ODER -MODELLS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer hüttentechnischen Produktionsanlage zur Herstellung eines Produktes aus einer metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung, wobei der Herstellprozess zumindest teilweise mittels eines Gefügesimulators und/oder Gefügemonitors und/oder Gefügemodells gesteuert wird, welcher/welches ein mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft des erzeugten, die metallische Stahl- und/oder Eisenlegierung enthaltenden Produktes berechnendes Programm umfasst, mittels welchem die mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft in Abhängigkeit von einer jeweiligen Prozesskette auf Basis errechneter metallurgischer Phasenbestandteile und/oder deren jeweiliger Anteile am sich einstellenden metallurgischen Gefüge des hergestellten Produktes berechnet wird, wobei die Prozesskette der hüttentechnischen Produktionsanlage ein Warmwalz- und/oder Grobblechwalzwerk mit einer abschließenden Kühlstrecke umfasst und in die Berechnung der mindestens einen mechanischen Festigkeitseigenschaft Betriebsparameter der hüttentechnischen Produktionsanlage, von welchen die erhaltene mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft abhängt, mit zumindest teilweise vorab gesetzten, anpassbaren Ausgangswerten eingehen.

[0002] Beim Betrieb von Warmband- und/oder Grobblechstraßen werden neben der Umformung im Walzwerk als wesentliche Zielgrößen die Haspel- oder Kühlstopptemperatur sowie die Abkühlrate vorgegeben, da damit die mechanischen Festigkeitseigenschaften des erhaltenen Produktes zum großen Teil eingestellt werden können. Veränderungen in diesen Parametern machen sich daher zwangsläufig auch in Änderungen der mechanischen Festigkeitseigenschaften bemerkbar, die allerdings erst nachträglich anhand von Zugversuchen an aus dem hergestellten Produkt entnommenen Zugproben ermittelt werden können. Die jeweils gewünschten mechanischen Festigkeitseigenschaften in gewünschtem Maße einzustellen, ist eines der wesentlichen Ziele eines Walzprozesses, da diese Eigenschaften den für das hergestellte Produkt auf dem Markt erzielbaren Preis wesentlich (mit)bestimmen. Bei der Herstellung eines Produktes aus einer metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung in einer hüttentechnischen Anlage werden dessen mechanischen Festigkeitseigenschaften von weiteren (Betriebs)Parametern wie z.B. der Walzgeschwindigkeit oder der Endwalztemperatur beeinflusst. Eine konstante Haspeltemperatur garantiert somit nicht unbedingt auch konstante mechanische Festigkeitseigenschaften der jeweils gewünschten Art. Zwar können die Temperaturen des hergestellten Produktes unmittelbar nach dem Walzen bzw. vor dem Haspel online direkt z.B. mit Hilfe von Pyrometern oder anderen Temperaturmesseinrichtungen gemessen und somit direkt für die Regelung verwendet werden. Mechanische Festigkeitseigenschaften werden in der Regel aber erst mit großem Zeitversatz mit Hilfe von Zugversuchen gemessen und können somit nicht direkt für die Regelung eines jeweiligen hüttentechnischen Prozesses eingesetzt werden. Das vorab festgelegte Setzen von Prozess- oder Verfahrensparametern einer Metallbearbeitungsstraße im Walzwerk und der anschließenden Kühlstrecke führt somit nicht zwangsläufig zum Einhalten von Zielwerten der gewünschten mechanischen (Festigkeits)Eigenschaften. Diese können zudem auch nicht direkt und unmittelbar gemessen werden, so dass eine umgehende Korrektur der Prozess- oder Verfahrensparameter oder Betriebsparameter der hüttentechnischen Anlage nicht möglich ist.

[0003] Im Stand der Technik sind daher Modelle und auch Gefügemodelle entwickelt worden, die die Berechnung erhaltener mechanischer Festigkeitswerte online mit umgehender Einflussnahme auf die Betriebsparameter der hüttenmännischen Anlage ermöglichen.

[0004] So offenbart die DE 198 81 711 B4 ein gattungsgemäßes Verfahren zur Steuerung einer hüttentechnischen Anlage zur Erzeugung von Stahl oder Aluminium, insbesondere eines Walzwerks. Hierbei wird in der hüttentechnischen Anlage aus Eingangsstoffen Stahl oder Aluminium mit bestimmten vom Gefüge des Stahls oder des Aluminiums abhängigen Materialeigenschaften hergestellt, die von Betriebsparametern abhängig sind, mit denen die hüttentechnische Anlage betrieben wird. Hierbei werden die Betriebsparameter mittels eines Gefügeoptimierers in Abhängigkeit von den gewünschten Materialeigenschaften des Stahls oder Aluminiums bestimmt, wobei die Materialeigenschaften die Streckgrenze, die Dehngrenze, die Zugfestigkeit, die Bruchdehnung, die Härte, die Übergangstemperatur, die Anisotropie oder der Verfestigungsexponent des Stahls oder Aluminiums sein können.

[0005] Aus der DE 10 2007 007 560 A1 ist ein Verfahren zur Unterstützung einer wenigstens teilweise manuellen Steuerung einer Metallbearbeitungsstraße, in der band- oder brammenförmiges oder vorprofiliertes Material bearbeitet wird, bekannt. Hierbei wird kontinuierlich, bezogen auf eine bestimmte Stelle der Metallbearbeitungsstraße, der Anteil wenigstens einer metallurgischen Phase des Metalls unter Berücksichtigung von den Phasenzustand beeinflussenden Betriebsparametern der Metallbearbeitungsstraße und/oder von Zustandsparametern des Metalls rechnerisch auf Basis eines Modells, das ein Modell zur Ermittlung des Phasenzustandes umfasst, ermittelt und der Anteil der wenigstens einen Phase, bezogen auf eine bestimmte Stelle der Metallbearbeitungsstraße, wird einem Bediener zur Anzeige gebracht. So werden beispielsweise die Anteile an Ferrit, Austenit, Perlit und Zementit zur Anzeige gebracht.

[0006] Die WO 2005/099923 A1 offenbart bei der Herstellung von Stahl die Verwendung eines Umwandlungsmodells für die Kühlstrecke einer Walzstraße, mit welchem Umwandlungsmodell zusätzlich zur Temperatur des Stahls auch dessen metallurgische Phasenanteile entlang des Stahlbandes in Echtzeit berechnet werden. Es wird ein Regelungssystem beschrieben, das die Phasenanteile des an einer Haspelvorrichtung aufgewickelten Stahlbandes konstant hält. Dazu wird in folgenden Schritten vorgegangen: In einem ersten Schritt wird aus Daten der Umwandlungsgrad und somit ein bestimmter Phasenanteil ermittelt. In einem zweiten Schritt werden bei Bandeintritt in die Kühlstrecke der Walzstraße ein oder mehrere Parameter der Kühlstrategie (Stellgrößen) im Sinne einer Regelung online so angepasst, dass der gewünschte Phasenanteil des gekühlten Stahls an der Haspelvorrichtung konstant gehalten wird. Ziel ist es, die geforderten Eigenschaften oder Materialeigenschaften des produzierten Metalls möglichst genau einzuhalten.

[0007] Durch die direkte Berechnung von mechanischen Eigenschaften in einem geeigneten Modell können die dafür notwendigen Prozessparameter mit größtmöglicher Genauigkeit festgelegt werden. Hierbei sind bei Stahl im Wesentlichen die Phasenbestandteile an Austenit, Ferrit, Perlit, Bainit und Martensit von entscheidender Bedeutung für die resultierenden mechanischen Festigkeitseigenschaften.

[0008] Stahlwerkstoffen werden Legierungselemente beigegeben, um unter den jeweils gegebenen Prozess- und Verfahrensbedingungen optimale mechanische Festigkeitseigenschaften eines daraus hergestellten Produktes zu erhalten. Die dem jeweiligen Stahlwerkstoff zuzugebende Menge an Legierungselementen richtet sich vor allem nach den im jeweiligen Anwendungsfall gewünschten mechanischen Festigkeitseigenschaften. Legierungselemente sind sehr teuer, weshalb versucht wird, die Kosten für die Legierung zu reduzieren oder zu optimieren. Da jeweils konkrete Vorhersagen über das durch eine Zugabe von Legierungselementen zu erreichende Ergebnis in Bezug auf die mechanischen Festigkeitswerte des jeweiligen Stahlproduktes bisher nicht möglich sind, muss anhand von experimentellen Versuche ermittelt werden, welche Menge an einem jeweiligen Legierungselement welchen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften oder mechanischen Festigkeitseigenschaften eines jeweiligen Stahlproduktes ausübt.

[0009] Aus der WO 98/18970 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Qualität von Walzprodukten aus Warmwalzprozessen bekannt, bei welchen Erzeugungsbedingungen wie Temperaturen, Stichabnahmen usw. im gesamten Walzprozess online erfasst werden und daraus mittels untereinander verknüpfter und den gesamten Walzprozess beschreibender physikalisch/metallurgischer und/oder statistischer Modelle die zu erwartenden mechanisch/technologischen Materialeigenschaften, insbesondere die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung, des Walzproduktes vorausberechnet werden. Durch die Online-Erfassung der tatsächlichen und momentanen Erzeugungsbedingungen können mit diesem Verfahren die zu erwartenden Materialeigenschaften vorausberechnet werden. Hierbei wird für jedes Vormaterial unter anderem auch dessen chemische Analyse identifiziert und einem physikalisch/metallurgischen Austenitisierungs- und Ausscheidungsmodell zugeführt. Zudem werden die zur Einhaltung der geforderten mechanisch/technologischen Materialeigenschaften notwendigen Änderungen des Zeit-Temperatur-Verlaufes für die Erwärmung, des Zeit-Temperatur-Verformungsverlaufes beim Walzen, des Zeit-Temperatur-Verlaufes beim Abkühlen berechnet und an die Steuerungssysteme der Erwärm-, Walz- und Abkühlanlagen übermittelt. Dadurch wird die Einhaltung der geforderten mechanisch-technologischen Materialeigenschaften des Walzprozesses sichergestellt. Mit dem aus diesem Dokument bekannten Verfahren werden unter Anwendung von physikalisch/metallurgischen Austenitisierungs-, Verformungs-, Rekristallisations-, Umwandlung-, Ausscheidungs-, Abkühl- und Materialmodellen die chemische Sollanalyse des Vormaterials und die Produktionsbedingungen optimiert und werden diese für neue verwandte Produktqualitäten festgelegt. Bei diesem Verfahren werden beispielsweise der Kohlenstoffgehalt oder der Mangangehalt des eingesetzten Materials bei der Berechnung einer Festigkeitseigenschaft berücksichtigt, so dass aus diesem Modell auch bereits der Einfluss von Legierungselementen auf eine mechanische Festigkeitseigenschaft des erhaltenen Produktes ersichtlich ist. Der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert auf der WO 98/18970 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die eine gegenüber dem bisherigen Vorgehen vorteilhafte Einstellung von Betriebsparametern zur Erzielung gewünschter mechanischer Festigkeitseigenschaften eines aus einer metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung bestehenden Produktes und der gewünschten metallurgischen Phasenanteile in dem Produkt bei seiner Herstellung in einer Walzstraße ermöglicht.

[0010] Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als in die Berechnung der mindestens einen Festigkeitseigenschaft eingehender Betriebsparameter der hüttentechnischen Produktionsanlage der jeweilige Massenanteil mindestens eines Legierungselementes, vorzugsweise aller Legierungselemente, das/die in der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung vorhanden ist/sind, und mindestens ein weiterer Betriebsparameter, insbesondere eine bei der Herstellung des Produktes auf dieses einwirkende Abkühlrate, vorzugsweise eine sich im Rahmen einer nach einem Walzprozess durchgeführten Abkühlung einstellende Abkühlrate, erfasst werden und eine durch eine Änderung mindestens dieses weiteren Betriebsparameters, insbesondere eine Erhöhung der Abkühlrate, erzielbare oder erzielte Erhöhung der betrachteten Festigkeitseigenschaft durch eine Verminderung des Massenanteils eines oder mehrerer der Legierungselemente an der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung zumindest teilweise kompensiert und/oder ausgeglichen wird.

[0011] Mit der Erfindung ist es folglich möglich, den Einsatz an Legierungsmittel(n) dahingehend zu optimieren, dass nur die bei den erreichbaren Abkühlraten oder bei einem anderen der weiteren Betriebsparameter jeweils mindestens zur Erreichung der betrachteten Festigkeitseigenschaft notwendigerweise benötigten Massenanteile an Legierungsmittel(n) in der chemischen Zusammensetzung der jeweiligen Stahl- und/oder Eisenlegierung vorhanden sind. Die betrachtete zu erreichende Festigkeitseigenschaft des hergestellten Produktes wird folglich beispielsweise durch die mögliche oder eingestellte Abkühlrate festgelegt, bestimmt und geregelt, wohingegen die chemische Zusammensetzung in Abhängigkeit davon angepasst wird.

[0012] Erfindungsgemäß werden also der Einfluss und der Beitrag der jeweils vorhandenen Legierungselemente auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften des erzeugten Produktes aufgrund der durch sie verursachten oder beeinflussten Mischkristallausscheidungshärtung bei der Berechnung der mechanischen Festigkeitseigenschaften bzw. der mindestens einen mechanischen Festigkeitseigenschaft berücksichtigt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich der Einfluss der Legierungselemente auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften genau ermitteln. Wird zum Beispiel etwas Mangan hinzugegeben, wird diese Änderung sofort mit dem in dem Gefügesimulator und/oder Gefügemonitor und/oder Gefügemodell hinterlegten Programm ermittelt, so dass der Einfluss dieser Änderung auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften oder zumindest eine mechanische Festigkeitseigenschaft des erzeugte Produkts feststellbar ist.

[0013] Ein Betreiber kann mit diesem Wissen eine Modernisierung der Kühlstrecke eines Walzwerks durchführen, um beispielsweise die Kühlrate zu erhöhen. Diese höhere Kühlrate hat einen Einfluss auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften und kann gezielt eingesetzt werden, um die mechanischen Festigkeitseigenschaften zu verändern. Dazu liefert der Gefügesimulator und/oder Gefügemonitor und/oder das Gefügemodell mit dem darin hinterlegten Programm die notwendigen Informationen. Das Programm berücksichtigt die höhere Kühlrate und ermittelt die daraus resultierende Änderung der Festigkeitseigenschaften. Es ergeben sich also bei gleicher chemischer Analyse bzw. Zusammensetzung der eingesetzten Legierung und einer höheren Kühlrate andere mechanischen Festigkeitseigenschaften oder es lassen sich dieselben mechanischen Festigkeitseigenschaften mit weniger Legierungselementen, d.h. einem geringeren Massenanteil oder Gewichtsanteil (Gewichtsprozent) an Legierungselementen erreichen, so dass Kosten eingespart werden. Diese Kosten können mit dem in dem Gefügesimulator und/oder Gefügemonitor und/oder Gefügemodell hinterlegten Programm, das die mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft des hergestellten Produktes in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozesskette eines Walzwerks auf Basis errechneter metallurgischer Phasenbestandteile und/oder deren jeweiligen Anteilen am sich einstellenden metallurgischen Gefüge des hergestellten Produktes errechnet, quantifiziert werden.

[0014] Weiterhin ist es möglich, die Auswirkungen von geänderten Prozessparametern mit dem hinterlegten Programm zu berechnen. Wird beispielsweise die Walzstraßen- oder Fertigstraßentemperatur erhöht und gleichzeitig die Haspeltemperatur gesenkt, so ermittelt das hinterlegte Programm die notwendigen Änderungen der Prozess- oder Betriebsparameter und berechnet entsprechend die mechanischen Festigkeitseigenschaften, die sich durch diese Änderung ergeben. Mit dem Gefügesimulator und/oder Gefügemonitor und/oder Gefügemodell und dem darin hinterlegten Programm steht dem Betreiber ein neues Werkzeug zur Verfügung, um eine Materialentwicklung durch optimale Einstellung der Prozess-, Verfahrens- und/oder Betriebsparameter der das Walzwerk mit Kühlstrecke umfassenden Prozesskette der hüttentechnischen Anlage durchzuführen und eine gewünschte mechanische Festigkeitseigenschaft des Materials zu erhalten.

[0015] In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass der jeweilige erfasste Massenanteil an Legierungselemente(n) und/oder der jeweils erfasste mindestens eine weitere Betriebsparameter, insbesondere die jeweils erfasste Abkühlrate, mit einer zählbaren Anzahl einer einen Bewertungsmaßstab abbildenden Bewertungseinheit bewertet wird/werden. Damit kann dann sowohl dem durch die Änderung der Legierungszusammensetzung zuzuschreibenden Einfluss als auch dem durch eine Änderung des weiteren Betriebsparameters, insbesondere der Abkühlrate, bewirkten Einfluss auf die Änderung der betrachteten mechanischen Festigkeitseigenschaft des hergestellten Produktes ein Kostenwert zugeordnet werden.

[0016] Um unmittelbar einen bewerteten Vergleich zwischen unterschiedlichen Kombinationen von Änderungen der chemischen Zusammensetzung des eingesetzten Stahl- und/oder Eisenlegierungsmaterials und Änderungen der Abkühlraten vornehmen zu können, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung auch vor, dass mittels des Programms die jeweiligen Summenwerte der zählbaren Bewertungseinheiten, die sich für die jeweils betrachtete Festigkeitseigenschaft bei unterschiedlichen Kombinationen aus jeweils einem mit einer Anzahl an zählbaren Bewertungseinheiten bewerteten Massenanteil an Legierungsmittel(n) und einem mit einer Anzahl an zählbaren Bewertungseinheiten bewerteten weiteren Betriebsparameter, insbesondere einer Abkühlrate, ergeben, ermittelt und/oder dargestellt werden.

[0017] Um die vergleichende Bewertung durchführen zu können, ist es zweckmäßig, wenn das Programm einen mathematischen Term und/oder Algorithmus umfasst, mittels welchem die jeweilige Anzahl an Bewertungseinheiten und/oder die verschiedenen ermittelten Summenwerte miteinander verglichen werden.

[0018] Ergänzend umfasst das erfindungsgemäße Verfahren also auch eine Bewertung des Einflusses der Legierungszusammensetzung und der Abkühlrate in Bezug auf die jeweils zu erreichende(n) gewünschte(n) mechanische(n) Festigkeitseigenschaft(en). Die Bewertung erfolgt mittels einen Bewertungsmaßstab abbildender Bewertungseinheiten, mit denen die Legierungszusammensetzung und die Abkühlraten bewertet werden. Die Bewertungseinheiten können technisch quantitativer Art sein, wie beispielsweise Δ Festigkeitssteigerung/Δ Massenprozentanteil der Summe an Legierungselementen gegenüber Δ Festigkeitssteigerung/Δ Kühlwassermenge. Diesen Bewertungseinheiten können aber (zusätzlich) auch Kosten, also monetäre Werte, zugeordnet werden, wie dies der Fig. 1 zu entnehmen ist. Dort sind die für die Änderung der Streckgrenze zu höherfesten Stahlgüten (von S315MC zu S650MC) hin jeweils notwendigen monetären Zusatzaufwendungen (EUR 40,00 bis EUR 215,00) aufgetragen. Anschließend können verschiedene, unterschiedliche Kombinationen von Legierungszusammensetzungen und Abkühlraten anhand der diesen jeweils zugeordneten Bewertungseinheiten miteinander verglichen werden. Die als Vergleichswerte jeweils gebildeten Summenwerte an zählbaren Bewertungseinheiten können dann genutzt werden, um eine bestimmte Kombination aus einer Legierungszusammensetzung und einer Abkühlrate für die Durchführung des Produktionsprozesses besonders (kosten)günstige oder geeignete auszuwählen. Eine einen Bewertungsmaßstab abbildende Bewertungseinheit kann beispielsweise eine Währungseinheit oder eine der Bewertungseinheit zugeordnete Bewertungseinheit sein. Dann ist es möglich, den verschiedenen Abkühlraten und den verschiedenen Legierungszusammensetzungen jeweils einzeln, aber auch summiert einen Kostenwert zuzuordnen. Damit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Einfluss von Legierungskosten mit den sich aus den Kosten für die Realisierung einer bestimmten Abkühlrate ergebenden Kosten zur Erzielung der jeweils gewünschten mechanischen Festigkeitseigenschaft verglichen werden. Es ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren somit möglich, die Legierungskosten für die Einstellung der bestimmten gewünschten mechanischen Eigenschaft zu quantifizieren. Ebenso sind die Kosten für die Durchführung der notwendigen Abkühlrate zur Einstellung der gewünschten mechanischen Festigkeitseigenschaft quantifizierbar. Da eine höhere Kühlrate ebenso wie die Legierungselemente der Stahl- oder Eisenlegierung die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Produktes stark beeinflussen, können durch Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kosten einer Legierungsänderung in Bezug auf eine Änderung der mechanischen Festigkeitseigenschaften genau quantifiziert werden. So können beispielsweise nach dem Umbau einer bestehenden Kühlstrecke mit einer nun höheren, einstellbaren Kühlrate die Werte der gewünschten mechanischen Festigkeitseigenschaft ansteigen. Dieser Anstieg kann für eine Reduzierung einzelner Legierungselemente in der Legierungszusammensetzung des eingesetzten Stahl- und/oder Eisenmaterials genutzt werden, wodurch eine Kostenersparnis für das Gesamtverfahren erreicht wird, die mit dem Einsatz einer verminderten Menge an einem oder mehreren Legierungselementen begründet ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine solche Abschätzung und Bewertung möglich.

[0019] Diese Abschätzung und Bewertung ist bei der Erfindung mittels des Gefügemodells und/oder Gefügemonitors und/oder Gefügesimulators möglich. Insbesondere sind die Einflussnahmen der jeweiligen Parameter dann im erfindungsgemäßen Sinne mittels der einen Bewertungsmaßstab abbildenden Bewertungseinheiten auch monetär quantifizierbar, wenn derartige wirtschaftliche oder monetäre Abhängigkeiten in dem Gefügemodell und/oder Gefügemonitor und/oder Gefügesimulator hinterlegt sind, wie sie der Fig. 1 zu entnehmen sind. Der Fig. 1 ist zu entnehmen, dass eine Steigerung der Streckgrenze um ca. 100 MPa ca. 30,00 EUR Aufpreiskosten bewirkt. Beispielsweise ist die Steigerung der Streckgrenze vom Stahl S420MC zum Stahl S500MC mit einer Kostensteigerung von 65,00 EUR auf 85,00 EUR gleich 20,00 EUR Differenz verbunden. Diese durchschnittlich EUR 30,00 und beim vorstehend genannten Beispiel EUR 20,00 betragende Kostenerhöhung muss in Form eines Zusatzes von Legierungselementen oder in Form einer Erhöhung der Abkühlrate des jeweiligen Stahlbandes bei seiner Herstellung in einer Walzstraße getragen werden, wobei die erhöhte Abkühlrate eine kleinere Ferritkorngröße und eine dadurch bedingte Erhöhung der Festigkeitseigenschaft "Streckgrenze" mit sich bringt. Dieser Zusammenhang ist in dem erfindungsgemäßen Gefügemodell hinterlegt und kann daher auch quantitativ in Form der entsprechend formulierten und bewerteten zählbaren Bewertungseinheiten kenntlich gemacht werden.

[0020] Wenn also der Betreiber einer hüttentechnischen Produktionsanlage in der Lage ist, während der beispielsweise nach einem Walzprozess erfolgenden und notwendigen Abkühlung des erhaltenen Produktes eine höhere Kühlrate zu realisieren, beispielsweise durch einen Umbau der Kühlstrecke mit einer Erhöhung der Kühlkapazitäten, so kann hierdurch ein Festigkeitsanstieg, d.h. eine Erhöhung der betrachteten mechanischen Festigkeitseigenschaft erreicht werden. Der durch diese erhöhte Abkühlrate erreichte Effekt eines Festigkeitsanstieges kann nun dazu genutzt werden, durch Änderung der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten Stahl- und/oder Eisenlegierung einen gegenläufigen Effekt zu erzielen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem dabei angewandte Programm ist es nun möglich, den Einfluss einer geänderten, reduzierte Mengenanteile an Legierungselementen aufweisenden chemischen Zusammensetzung einer eingesetzten Legierung auf die zu erhaltende und betrachtete mechanische Festigkeitseigenschaft des erhaltenen Produktes zu berechnen. Diese Berechnung wird dann so lange wiederholt, bis der durch die erhöhte Kühlrate hervorgerufene Festigkeitsanstieg auf "0" reduziert ist, so dass der durch die erhöhte Abkühlrate bewirkte Festigkeitsanstieg oder Anstieg des Wertes der mechanischen Festigkeitseigenschaft aufgebraucht ist und wieder der ursprüngliche Wert der mechanischen Festigkeitseigenschaft vorliegt. Die durch die Einsparung von Legierungselementen bewirkte Kostenersparnis wiegt dabei die durch die höhere Abkühlrate erforderliche Kostenerhöhung auf. Bei einem typischen Nb legierten Feinkornbaustahl mit ca. 0,07 % C, 0,7 % Mn, 0,2 % Si, 0,04 % Nb, 0,084 % Ni, 0,034 % Mo, 0,084 % Cr, 0,0084 % V und 0,0084 % Ti lassen sich ca. 4 % der üblicherweise 30,00 EUR/t betragenden Legierungskosten auf diese Weise durch verminderte Legierungsgehalte einsparen, so dass die Legierungskosten bei diesem Beispiel auf 28,80 EUR/t abgesenkt werden. Bei dem Betrieb einer hüttentechnischen Produktionsanlage mit einer jährlichen Produktion von 1 Mio t können somit ca. 1,20 Mio EUR an Legierungskosten für einen solchen Feinkornbaustahl pro Jahr eingespart werden.

[0021] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, für jeden Werkstoff die durch die Verminderung der Menge an eingesetzten Legierungselementen möglichen Einsparungen zu ermitteln. Werkstoffe mit hohen Legierungsanteilen bieten dabei ein hohes Einsparpotential, Werkstoffe mit weniger Legierungsanteilen ein entsprechend geringeres Potential. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem darin hinterlegten Programm ist es möglich, die Einsparmöglichkeiten für die gesamte Jahresproduktion einer betrachteten hüttentechnischen Produktionsanlage zu berechnen, wenn die Legierungskosten für den jeweils betrachteten Werkstoff, d.h. die jeweils betrachtete Stahl- und/oder Eisenlegierung, bekannt sind.

[0022] Um den Einfluss der Legierungselemente auf die Streckgrenze als einer mechanischen Festigkeitseigenschaft des erhaltenen Produkts zu berücksichtigen, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass das Programm einen den Einfluss von Massenanteilen an Legierungselementen in der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung auf die Streckgrenze des hergestellten Produktes abbildenden mathematischen Term und/oder Algorithmus umfasst.

[0023] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der Term die Gleichung

aufweist. In der Gleichung sind C_i die Anteile der jeweiligen verschiedenen Legierungselemente i jeweils in Gewichtsprozent, A_i und B_i jeweils entsprechende Regressionskoeffizienten, die durch experimentelle Untersuchungen vorab bestimmt wurden, und ist YS die Streckgrenze (Yield Strength), deren Änderung (Δ) ermittelt wird. Die Regressionskoeffizienten werden anhand von Versuchsreihen ermittelt, in welchen der Einfluss von Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Nickel (Ni), Vanadium (V), Stickstoff (N), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Niob (Nb), Titan (Ti) und Phosphor (P) als Legierungselemente einer Stahl- und/oder Eisenlegierung berücksichtigt werden/wurden, wobei die experimentellen Messdaten für die Ermittlung der Regressionsparameter vorliegen/vorlagen bzw. bekannt sind.

[0024] Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die nach der Umwandlung sich in dem hergestellten Produkt letztendlich einstellende Korngröße mit dem in dem Gefügesimulator und/oder Gefügemonitor und/oder Gefügemodell hinterlegten Programm ebenfalls ermittelt werden kann, da die Korngröße entsprechend der Hall-Petch-Relation von Einfluss auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften ist. Die Erfindung sieht in Ausgestaltung daher weiterhin vor, dass das Programm einen den Einfluss der Ferritkorngröße (d) des sich bei einer abschließenden Kühlung des Produktes bildenden Ferritgefüges auf die Streckgrenze abbildenden Term in Form der Gleichung

umfasst. Neben der Berechnung der Phasenbestandteile und des Einflusses der Legierungselemente ist es auch wichtig, die Korngröße des umgewandelten Metalls zu berechnen. Die Ferrit-Korngröße hat entscheidenden Einfluss auf die resultierenden mechanischen Festigkeitseigenschaften, da nach der Hall-Petch Relation ein Anstieg ΔYS der Festigkeitseigenschaft "Streckgrenze" mit Abnahme der Korngröße zu erwarten ist. In der Gleichung sind d die Ferritkorngröße, A ein Regressionsparameter und YS die Streckgrenze (Yield Strength), deren Änderung (Δ) ermittelt wird.

[0025] Da die sich bildende Ferritkorngröße von der jeweiligen Abkühlrate abhängt, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass das Programm einen den Einfluss der Abkühlrate auf die sich bei einer abschließenden Kühlung des Produktes bildende Ferritkorngröße (d_a) des Ferritgefüges abbildenden Term in Form der Gleichung

umfasst. Hierin sind d_α: die Ferritkorngröße, A_i, die empirische Koeffizienten, C_eq : das Kohlenstoffäquivalent, d_γ : die Austenitkorngröße, ε: die Restverfestigung und CR: die Abkühlrate. Daraus ist ersichtlich, dass eine höhere Abkühlrate zu einem kleineren Ferritkorn führt. Bei der Herstellung verfolgt man üblicherweise das Ziel, einen Werkstoff mit möglichst großer Festigkeit zu produzieren und ein möglichst kleines Ferritkorn einzustellen. Die Ferritkorngröße wird maßgeblich beeinflusst durch die Abkühlrate bzw. die Abkühlgeschwindigkeit, die in der - in der Regel die Walzstraße und damit den Walzprozess des hergestellten Produktes abschließenden - Kühlstrecke je nach verfügbarer Kühlkapazität eingestellt werden kann.

[0026] Da die mechanischen Festigkeitseigenschaften üblicherweise nicht zeitnah gemessen werden können, findet erfindungsgemäß ein Modell Anwendung, das einen Gefügesimulator und/oder Gefügemonitor und/oder ein Gefügemodell umfasst, welcher/welches ein mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft des erzeugten, die metallische Stahl- und/oder Eisenlegierung enthaltenden Produktes berechnendes Programm umfasst, das die mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozesskette der hüttentechnischen Anlage auf Basis errechneter metallurgischer Phasenbestandteile und/oder deren jeweiligen Anteilen am sich einstellenden metallurgischen Gefüge des hergestellten Produktes errechnet. Ein solches Modell ist das sogenannte MPC- (Mechanical Property Calculator) - Programm, das die mechanischen Eigenschaften abhängig von den Prozessbedingungen in der gesamten Prozesskette bestehend aus Ofen, Walzstraße und Kühlstrecke bestimmt. Dies ermöglicht das Einstellen neuer Sollwerte für die Haspeltemperatur bzw. Kühlrate. Zusätzlich ist das Modell für Regelungszwecke in der Trimmwasserzone geeignet. Als Regelungsgrößen können die Streckgrenze bzw. die Zugfestigkeit nach dem Kühlen verwendet werden. Bei Vorgabe dieser Setzwerte berechnet das Modell die dafür notwendigen Prozessparameter. Die Ergebnisse sind sofort sichtbar und werden bei jeder neuen zyklischen Berechnung aktualisiert. Kern des MPC-Programmes ist die Berechnung der mechanischen Festigkeitseigenschaften des produzierten Werkstoffes nach der Abkühlung. Die Berechnung erfolgt über semi-empirische Gleichungen. Die Berechnung erfolgt für verschiedene Volumenelemente des Bandes oder Bleches. Das Band oder Blech wird daher in kleine Elemente unterteilt. Während der Berechnung werden die Prozessgrößen wie Walzgeschwindigkeit und Walztemperatur berücksichtigt. Diese gehen bei einer Änderung sofort in die neue Rechnung ein. Als Ergebnis ergibt sich eine Verteilung von mechanischen (Festigkeits)Eigenschaften im Band oder Blech.

[0027] Basis der Berechnung der mechanischen (Festigkeits)Eigenschaften ist die Berechnung der Phasenbestandteile des produzierten Werkstoffs. Hierzu ist es nötig, den präzisen Abkühlverlauf des Metalls zu berechnen und anhand dieser Kühlkurve, die selbst wiederum durch die metallurgische Gefüge-Umwandlung beeinflusst wird, den Zerfall des Austenits in die Bestandteile Ferrit, Perlit, Bainit und Martensit zu modellieren. Verwendet man dieses Modell für die Berechnung mechanischer (Festigkeits)Eigenschaften, so muss ein Abgleich mit gemessenen Werten stattfinden, um eine gute Vorhersage der mechanischen (Festigkeits)Eigenschaften zu gewährleisten. Es wurden daher mit Hilfe des Modells berechnete Werte mit aus Zugproben ermittelten Werten verglichen und festgestellt, dass eine hervorragende Korrelation zwischen den berechneten und den gemessenen Werten bei einer geringen Streuung der Messwerte besteht. Diese Übereinstimmung ergibt sich bei verschiedenen Anlagentypen (Warmbandstraße, Grobblechstraße und Stranggießanlage, insbesondere CSP-Anlage).

[0028] Mittels der Berechnungen im MPC Modell ist es möglich, eine aktuell bestehende Produktions- oder Prozesssituation zu analysieren und zu optimieren. So können durch eine Verbesserung des Legierungskonzeptes die Kosten für die Legierungselemente reduziert werden, da ein Kosten-Nutzen Verhältnis berechnet werden kann. Die Erfindung zeichnet sich in Weiterbildung daher auch dadurch aus, dass mittels des Programms die Betriebsparameter zumindest bezüglich der mindestens einen zu erreichenden mechanischen Festigkeitseigenschaft optimiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Festigkeitseigenschaften eines herzustellenden Produktes mit gegebener chemischer Zusammensetzung berechnen. Werden die Betriebsparameter wie beispielsweise die Lastverteilung in der Fertigstraße (walzen), die Endwalztemperatur, die Kühlstrategie oder die Haspeltemperatur verändert, ändern sich die erhaltenen mechanischen Festigkeitseigenschaften. Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommende Programm führt eine Optimierung der eingestellten bzw. einzustellenden Betriebsparameter durch und bestimmt so die besten Festigkeitseigenschaften.

[0029] Weiterhin können Auswirkungen einer verbesserten Anlagentechnik berücksichtigt werden, so zum Beispiel eine erhöhte maximale Walzkraft oder eine erhöhte maximale Kühlrate oder ähnliches. Diese verbesserten Produktionsbedingungen ermöglichen die Erzielung verbesserter (Festigkeits)Eigenschaften des Materials bzw. reduzierte Kosten bei dessen Herstellung. Es ist somit möglich, eine Materialentwicklung zu betreiben, indem die Einstellung der Prozessparameter im Walzwerk sowie in der Kühlstrecke optimal in Bezug auf die jeweils gestellten Anforderungen erfolgt.

[0030] Die Betriebsparameter in einzelnen Verarbeitungsschritten der Prozesskette im Stahlwerk, Walzwerk und der Kühlstrecke können im Hinblick auf die jeweils gewünschte mechanische Festigkeitseigenschaft mit dem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommenden Programm dadurch optimiert werden, dass die einzelnen Gefügeänderungen in den einzelnen Verarbeitungsschritten ermittelt und daraus ein Gefüge mit optimierten Eigenschaften iterativ bestimmt wird. Damit können herkömmliche Prozesse optimiert werden oder kann die Entwicklung und Herstellung neuer Werkstoffe beschleunigt werden. Hierdurch lassen sich erhebliche Kosten bei der Materialentwicklung sparen.

[0031] Zudem werden häufig aufgrund großer Konvertergefäße Vormaterial oder Brammen erzeugt, die angesichts kleiner Bestellmengen oder kleiner Losgrößen zum Teil (zwischen)gelagert werden müssen. Dies hat hohe Lagerbestände mit entsprechenden Lagerkosten zur Folge. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, Brammen gleicher Analyse, d.h. gleicher chemischer Zusammensetzung, aber unterschiedlicher Herstellungsparameter, zu verarbeiten und aufgrund der unterschiedlichen Herstellungs- bzw. Betriebsparameter auf verschiedene Festigkeitseigenschaften einzustellen. Dies ist durch Anwendung eines entsprechenden Iterationsverfahrens möglich, mittels welchem mögliche erreichbare mechanische Festigkeitseigenschaften mittels des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung findenden Programms ermittelt werden oder ermittelbar sind. Auf diese Weise kann eine Reduzierung von Lagerbeständen erfolgen bzw. der Lageraufwand vermindert und die Wirtschaftlichkeit erhöht werden.

[0032] Die Erfindung ermöglicht weiterhin die Online-Visualisierung der sich aktuell jeweils einstellenden mechanischen (Festigkeits)Eigenschaften indem in Weiterbildung vorgesehen ist, dass die jeweils berechnete mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft online an einem Steuerstand angezeigt wird. Hierdurch werden manuelle Eingriffe aufgrund von Informations- und Statusmeldungen ermöglicht und führen zu geringerem Produktionsausfall.

[0033] Zusätzlich kann aber auch eine automatische Steuerung der Ziel-Festigkeitseigenschaften Verwendung finden. Dadurch kann in Echtzeit auf Störungen reagiert und der weitere Produktionsablauf so optimiert werden, dass die gewünschte mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft erreicht wird. Dies geschieht durch eine automatische Korrektur zumindest der oder einiger Verfahrensparameter im Walzwerk und in der Kühlstrecke. So wird über der Band- bzw. Blechlänge für eine homogene Eigenschaftsverteilung gesorgt. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin auch dadurch aus, dass mittels der berechneten mindestens einen mechanischen Festigkeitseigenschaft Betriebsparameter der hüttentechnischen Anlage gesteuert werden und die gewünschte mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft automatisch angesteuert wird. Falls vorgegebene Soll-Betriebsparameter (beispielsweise die vorgesehene Endwalztemperatur) beispielsweise aufgrund eine Betriebsstörung nicht eingehalten werden, werden möglicherweise auch die vorgesehenen mechanischen Festigkeitseigenschaft(en) nicht mehr erreicht. In einem solchen Fall führt das Programm bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den jeweils aktuell gemessenen Werten/Daten eine Berechnung durch und verändert die übrigen Betriebsparameter (z.B. die Kühlstrategie und die Haspeltemperatur) derart, dass die gewünschten mechanischen Soll-Festigkeitseigenschaften (möglichst) dennoch erreicht werden. Die mechanische(n) Festigkeitseigenschaft(en) wird/werden so automatisch angesteuert.

[0034] Die Erfindung kann in einem Walzwerk, beispielsweise einem Warmband- und Grobblechwalzwerk, bei der Herstellung von metallischen Bändern und Blechen aus Stahl- und Eisenlegierungen sowie an allen Stellen eines Produktionsprozesses, an denen stahl- oder eisenhaltige Werkstoffe gekühlt werden, insbesondere einer Warmband- und Grobblechstraße mit jeweils zugehörigen Aggregaten, Verwendung bzw. Anwendung finden. Vorzugsweise umfasst eine hüttentechnische Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Warmwalz- und/oder Grobblechwerk, bei welchem nach einem Ofen eine Umformung in einer beliebigen Anzahl an Gerüsten stattfindet, die sich auch in ein oder mehrere Vorgerüste und ein oder mehrere Fertiggerüste aufteilen können, und wobei das umgeformte Material anschließend in einer Kühlstrecke auf Haspeltemperatur bzw. Kühlstopptemperatur abgekühlt wird. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin auch dadurch aus, dass die hüttentechnische Produktionsanlage eine einen Ofen, ein Walzwerk, insbesondere das Warmwalz- und/oder Grobblechwalzwerk, und eine Kühlstrecke umfassende Prozesskette aufweist und dass in das Programm Betriebsparameter der gesamten Prozesskette dieser hüttentechnischen Anlage eingehen.

[0035] Es ist aber auch möglich, dass die hüttentechnische Produktionsanlage ein Stahlwerk und/oder eine Stranggießanlage umfasst, die ebenfalls von dem Gefügesimulator und/oder Gefügemonitor und/oder Gefügemodell umfasst ist/sind, der/das dann ein sogenanntes Level 3 tool ausbildet. Die Erfindung sieht daher schließlich auch vor, dass die hüttentechnische Anlage einen Bereich, insbesondere ein Stahlwerk und/oder eine Stranggießanlage, umfasst, in dem die metallische Stahl- und/oder Eisenlegierung schmelzflüssig vorliegt und dass in das Programm Betriebsparameter der gesamten Prozesskette der diesen Bereich umfassenden hüttentechnischen Anlage eingehen.

[0036] Insgesamt ergeben sich durch die Erfindung folgende Vorteile:

• Optimierung der Legierungskosten aufgrund eines verbesserten Legierungskonzepts
• Materialentwicklung durch optimale Einstellung der Prozessparameter
• Echtzeit-Visualisierung der mechanischen Eigenschaften und Anzeige von Informationsmeldungen
• Vollautomatische Echtzeit Steuerung der oder mindestens einer mechanischen Festigkeitseigenschaft(en)
• Durch den Einsatz des Gefügesimulators und/oder Gefügemonitors und/oder Gefügemodells ist es möglich, Betriebskosten zu senken sowie den Nutzen von Investitionskosten quantitativ zu beurteilen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer hüttentechnischen Produktionsanlage zur Herstellung eines Produktes aus einer metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung, wobei der Herstellprozess zumindest teilweise mittels eines Gefügesimulators und/oder Gefügemonitors und/oder Gefügemodells gesteuert wird, welcher/welches ein mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft des erzeugten, die metallische Stahl- und/oder Eisenlegierung enthaltenden Produktes berechnendes Programm umfasst, mittels welchem die mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft in Abhängigkeit von einer jeweiligen Prozesskette auf Basis errechneter metallurgischer Phasenbestandteile und/oder deren jeweiliger Anteile am sich einstellenden metallurgischen Gefüge des hergestellten Produktes berechnet wird, wobei die Prozesskette der hüttentechnischen Produktionsanlage ein Warmwalz- und/oder Grobblechwalzwerk mit einer abschließenden Kühlstrecke umfasst und in die Berechnung der mindestens einen mechanischen Festigkeitseigenschaft Betriebsparameter der hüttentechnischen Produktionsanlage, von welchen die erhaltene mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft abhängt, mit zumindest teilweise vorab gesetzten, anpassbaren Ausgangswerten eingehen,
dadurch gekennzeichnet,
dass als in die Berechnung der mindestens einen Festigkeitseigenschaft eingehender Betriebsparameter der hüttentechnischen Produktionsanlage der jeweilige Massenanteil mindestens eines Legierungselementes, vorzugsweise aller Legierungselemente, das/die in der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung vorhanden ist/sind, und als weiterer Betriebsparameter mindestens eine sich im Rahmen einer nach einem Walzprozess durchgeführten Abkühlung einstellende Abkühlrate, erfasst werden und eine durch eine Änderung mindestens dieses weiteren Betriebsparameters, insbesondere eine Erhöhung der Abkühlrate erzielbare oder erzielte Erhöhung der betrachteten Festigkeitseigenschaft des hergestellten Produkts durch eine Verminderung des Massenanteils eines oder mehrerer der Legierungselemente an der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung zumindest teilweise kompensiert und/oder ausgeglichen wird, wobei der jeweilige erfasste Massenanteil an Legierungselemente(n) und die jeweils erfasste Abkühlrate mit einer zählbaren Anzahl einer einen Bewertungsmaßstab abbildenden Bewertungseinheit bewertet werden und mittels des Programms die jeweiligen Summenwerte der zählbaren Bewertungseinheiten, die sich für die jeweils betrachtete Festigkeitseigenschaft bei unterschiedlichen Kombinationen aus jeweils einem mit einer Anzahl an zählbaren Bewertungseinheiten bewerteten Massenanteil an Legierungsmittel(n) und einer mit einer Anzahl an zählbaren Bewertungseinheiten bewerteten, einer Abkühlrate ergeben, ermittelt und/oder dargestellt werden, wobei das Programm einen mathematischen Term und/oder Algorithmus umfasst, mittels welchem die jeweilige Anzahl an Bewertungseinheiten und/oder die verschiedenen ermittelten Summenwerte miteinander verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm einen den Einfluss von Massenanteilen an Legierungselementen in der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten metallischen Stahl- und/oder Eisenlegierung auf die Streckgrenze des hergestellten Produkts abbildenden mathematischen Term und/oder Algorithmus umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Term die Gleichung

aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm einen den Einfluss der Ferritkorngröße (d) des sich bei einer abschließenden Kühlung des Produktes bildenden Ferritgefüges auf die Streckgrenze abbildenden Term in Form der Gleichung

umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm einen den Einfluss der Abkühlrate auf die sich bei einer abschließenden Kühlung des Produktes bildende Ferritkorngröße (d_a) des Ferritgefüges abbildenden Term in Form der Gleichung

umfasst.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Programms die Betriebsparameter zumindest bezüglich der mindestens einen zu erreichenden mechanischen Festigkeitseigenschaft optimiert werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils berechnete mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft online an einem Steuerstand der hüttentechnischen Produktionsanlage angezeigt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der berechneten mindestens einen mechanischen Festigkeitseigenschaft Betriebsparameter der hüttentechnischen Produktionsanlage gesteuert werden und die gewünschte mindestens eine mechanische Festigkeitseigenschaft automatisch angesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hüttentechnische Produktionsanlage eine einen Ofen, ein Walzwerk, insbesondere das Warmwalz- und/oder Grobblechwalzwerk, und eine Kühlstrecke umfassende Prozesskette aufweist und dass in das Programm Betriebsparameter der gesamten Prozesskette dieser hüttentechnischen Produktionsanlage eingehen.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hüttentechnische Produktionsanlage einen Bereich, insbesondere ein Stahlwerk und/oder eine Stranggießanlage, umfasst, in dem die metallische Stahl- und/oder Eisenlegierung schmelzflüssig vorliegt und dass in das Programm Betriebsparameter der gesamten Prozesskette der diesen Bereich umfassenden hüttentechnischen Produktionsanlage eingehen.

Claims

1. Method of controlling a metallurgical production plant for producing a product from a metallic steel alloy and/or iron alloy, wherein the production process is controlled at least partly by means of a structure simulator and/or structure monitor and/or structure model, which comprises a program calculating at least one mechanical strength property of the produced product containing the metallic steel and/or iron alloy, by means of which program the at least one mechanical strength property is calculated in dependence on a respective process chain on the basis of calculated metallurgical phase components and/or the respective proportions thereof at the resulting metallurgical structure of the produced product, wherein the process chain of the metallurgical production plant comprises a hot rolling mill and/or heavy plate rolling mill with a concluding cooling path and operating parameters of the metallurgical production plant, on which the obtained at least one mechanical strength property depends, together with at least partly preset, adaptable start values are included in the calculation of the at least one mechanical strength property, characterised in that the respective mass proportion of at least one alloying element, preferably all alloying elements, present in the chemical composition of the metallic steel and/or iron alloy used is detected as operating parameter, which is included in the calculation of the at least one strength property, of the metallurgical production plant and at least one cooling rate arising in the context of cooling carried out after a rolling process is detected as further operating parameter, and an increase, which is achievable or achieved by a change in at least this further operating parameter, particularly an increase in the cooling rate, of the relevant strength property of the produced product is at least partly compensated for and/or evened out by a reduction in the mass proportion of one or more of the alloying elements of the chemical composition of the metallic steel and/or iron alloy used, wherein the respective detected mass proportion of alloying element or elements and the respectively detected cooling rate are evaluated by a countable number of an evaluating unit reproducing an evaluation scale and by means of the program the respective summation values of the countable evaluating units, which for the respective relevant strength property in the case of different combinations respectively result from a mass proportion of alloying medium or media evaluated by a number of countable evaluating units and from a cooling rate evaluated by a number of countable evaluating units, are ascertained and/or represented, wherein the program comprises a mathematical term and/or algorithm by means of which the respective number of evaluating units and/or the differently determined summation values are compared with one another.

2. Method according to claim 1, characterised in that the program comprises a mathematical term and/or algorithm reproducing the influence of mass proportions of alloying elements in the chemical composition of the metallic steel and/or iron alloy, which is used, on the yield strength of the product produced.

3. Method according to claim 2, characterised in that the term comprises the equation

4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the program comprises a term which reproduces the influence of the ferrite grain size (d) of the ferrite structure, which forms in the case of a concluding cooling of the product, on the yield strength and which is in the form of the equation

5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the program comprises a term which reproduces the influence of the cooling rate on the ferrite grain size (d_a), which forms in the case of a concluding cooling of the product, of the ferrite structure and which is in the form of the equation

6. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that by means of the program the operating parameters are optimised at least with respect to at least one mechanical strength property to be achieved.

7. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the respectively calculated at least one mechanical strength property is displayed on-line at a control stand of the metallurgical production plant.

8. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that operating parameters of the metallurgical production plant are controlled by means of the calculated at least one mechanical strength property and that the desired at least one mechanical strength property is automatically controlled.

9. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the metallurgical production plant comprises a process chain comprising a furnace, a rolling mill, particularly the hot rolling mill and/or heavy plate rolling mill, and a cooling path and that operating parameters of the entire process chain of this metallurgical production plant are included in the program.

10. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the metallurgical production plant comprises a region, particularly a steel works and/or a continuous casting plant, in which the metallic steel and/or iron alloy is present in molten state and that operating parameters of the entire process chain of the metallurgical production plant comprising this region are included in the program.

Revendications

1. Procédé pour la commande d'une installation de production de type sidérurgique pour la fabrication d'un produit constitué d'un alliage métallique d'acier et/ou de fer, dans lequel le procédé de fabrication est commandé au moins en partie au moyen d'un simulateur de structure et/ou d'un moniteur de structure et/ou d'un modèle de structure qui comprend un programme calculant au moins une propriété de résistance mécanique du produit obtenu comprenant l'alliage métallique d'acier et/ou de fer, programme au moyen duquel on calcule ladite au moins une propriété de résistance mécanique en fonction d'une chaîne de traitement respective, à partir des parties de phases métallurgiques calculées et/ou de leurs fractions respectives de la structure métallurgique du produit fabriqué en train de se stabiliser, dans lequel la chaîne de traitement de l'installation de production de type sidérurgique comprend un laminoir à chaud et/ou un laminoir pour des tôles épaisses, auquel se raccorde un tronçon de refroidissement, et dans le calcul de ladite au moins une propriété de résistance mécanique, interviennent des paramètres de fonctionnement de l'installation de production de type sidérurgique dont dépend ladite au moins une propriété de résistance mécanique obtenue, avec des valeurs de départ adaptables définies au préalable au moins en partie, caractérisé en ce que, à titre de paramètres de fonctionnement de l'installation de production de type sidérurgique intervenant dans le calcul de ladite au moins une propriété de résistance, on détecte la fraction massique respective d'au moins un élément d'alliage de préférence de tous les éléments d'alliage qui est/sont présents dans la composition chimique de l'alliage métallique d'acier et/ou de fer mis en oeuvre et, à titre de paramètre de fonctionnement supplémentaire, on détecte au moins une vitesse de refroidissement qui s'établit dans le cadre d'un refroidissement mis en oeuvre après un processus de laminage et on équilibre et/ou on compense au moins en partie une augmentation, qui peut être atteinte ou qui a été atteinte, de la propriété de résistance observée du produit fabriqué via une modification d'au moins ce paramètre de fonctionnement supplémentaire, en particulier une augmentation de la vitesse de refroidissement, via une diminution de la fraction massique d'un ou de plusieurs éléments d'alliage parmi les éléments d'alliage dans la composition chimique de l'alliage métallique d'acier et/ou de fer mis en oeuvre, procédé dans lequel on évalue la fraction massique du/des élément(s) d'alliage respectivement détectée et la vitesse de refroidissement respectivement détectée avec une quantité dénombrable d'une unité d'évaluation reproduisant une échelle d'évaluation et, au moyen du programme, on détermine et/ou on représente les valeurs cumulatives respectives des unités d'évaluation dénombrables qui en résultent pour la propriété de résistance respectivement observée par différentes combinaisons d'une fraction massique de l'agent/des agents d'alliage évaluée avec une quantité d'unités d'évaluation dénombrables et d'une vitesse de refroidissement évaluée avec un certain nombre d'unités d'évaluation dénombrables, dans lequel le programme comprend un algorithme et/ou un terme mathématique avec lesquels on compare les unes aux autres la quantité respective d'unités d'évaluation et/ou les différentes valeurs cumulatives déterminées.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le programme comprend un algorithme et/ou un terme mathématique représentant l'influence des fractions massiques des éléments d'alliage dans la composition chimique de l'alliage métallique d'acier et/ou de fer mis en oeuvre, sur la limite d'élasticité du produit obtenu.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le terme présente l'équation :

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le programme comprend un terme représentant l'influence de la granulométrie de la ferrite (d) du produit à base de ferrite que l'on obtient lors d'un refroidissement final du produit, sous la forme de l'équation :

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le programme comprend un terme représentant l'influence de la vitesse de refroidissement sur la granulométrie de la ferrite (d_a) du produit à base de ferrite que l'on obtient lors d'un refroidissement final du produit, sous la forme de l'équation :

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au moyen du programme, les paramètres de fonctionnement sont optimisés au moins en ce qui concerne ladite au moins une propriété de résistance mécanique à atteindre.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une propriété de résistance mécanique respectivement calculée est affichée en ligne sur un poste de commande de l'installation de production de type sidérurgique.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moyen de ladite au moins une propriété de résistance mécanique respectivement calculée, on commande des paramètres de fonctionnement de l'installation de production de type sidérurgique et on cible de manière automatique ladite au moins une propriété de résistance mécanique désirée.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'installation de production de type sidérurgique présente un four, un laminoir, en particulier le laminoir à chaud et/ou le laminoir pour tôles épaisses et une chaîne de traitement comprenant des tronçons de refroidissement, et en ce que les paramètres de fonctionnement de la chaîne de traitement dans son ensemble de cette installation de production de type sidérurgique interviennent dans le programme.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'installation de production de type sidérurgique comprend une zone, en particulier une aciérie et/ou une installation de coulée continue, dans laquelle est présent l'alliage métallique d'acier et/ou de fer sous forme liquide ou en fusion, et en ce que les paramètres de fonctionnement de la chaîne de traitement dans son ensemble de l'installation de production de type sidérurgique comprenant cette zone interviennent dans le programme.

Zeichnung