Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

TU Wien und voestalpine verbessern Stahlproduktion

09.05.2014

Mit Unterstützung der voestalpine und des Wissenschafts-, Forschungs- und Wirtschaftsministeriums wird an der TU Wien ein Christian Doppler Labor für modellbasierte Prozessregelung in der Stahlindustrie eingerichtet.

Mit gewaltigen Kräften und extremen Temperaturen hat man es in der Stahlindustrie zu tun. Tonnenschwere Stahlbänder und mächtige Walzen müssen so gesteuert werden, dass die Dicke des Endprodukts auf Bruchteile eines Millimeters genau passt. Kein Mensch kann eine solche Stahlproduktionsanlage per Hand regeln.


In der Warmwalzstraße der voestalpine wird Stahlband auf eine Ausgangsdicke von 1 bis 20 Millimeter gewalzt.

Copyright: voestalpine Stahl GmbH

Zuverlässig hohe Produktqualität und Genauigkeit ist nur möglich, wenn man den Produktionsablauf permanent mit Sensoren beobachtet, mit Hilfe mathematischer Modelle kontrolliert und in Echtzeit automatisch steuert. Solche Regelungssysteme werden am Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (ACIN) der TU Wien entwickelt.

Gefördert vom Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW) wird nun am 9. Mai 2014 an der TU Wien in Zusammenarbeit mit der voestalpine Stahl GmbH ein neues Christian Doppler Labor für modellbasierte Prozessregelung in der Stahlindustrie eröffnet.

„Im internationalen Wettstreit der Ideen sind CD-Labors wichtiger denn je, weil sie neues Wissen marktfähig und somit für Unternehmen nutzbar machen. Das sichert Wachstum, Wettbewerbsfähigkeit und Arbeitsplätze am Standort Österreich", unterstreicht Wissenschafts-, Forschungs- und Wirtschaftsminister Dr. Reinhold Mitterlehner die Bedeutung des Förderprogramms.

Ressourceneinsatz, Energiebedarf und CO2-Ausstoß minimieren

„In den letzten Jahren gab es bedeutende Fortschritte in der Regelungstheorie, viele der neuen Erkenntnisse wurden in der Stahlindustrie aber bisher noch nicht umgesetzt“, sagt Prof. Andreas Kugi, Vorstand des ACIN an der TU Wien und Leiter des neuen CD Labors. Das liegt einerseits an der Komplexität der Herstellungsprozesse, andererseits aber auch an den extremen Bedingungen in der Anlage: Hitze, Staub und Dampf, große Kräften und Vibrationen sowie starke elektromagnetische Felder erschweren dort oft den Einsatz von Sensoren und Aktuatoren.

Die voestalpine will nun mit Hilfe der TU Wien neue Erkenntnisse aus der Regelungstechnik nutzen: In dem neuen Christian Doppler Labor (CD-Labor) an der TU Wien wird das Team von Andreas Kugi in den nächsten Jahren basierend auf physikalischen Grundprinzipien die Arbeitsprozesse in der Warmbreitbandstraße und der Feuerverzinkungsanlage der voestalpine mathematisch beschreiben.

Was am Ende zählt, ist allerdings nicht eine physikalisch möglichst detaillierte Berechnung und Simulation des Prozesses. Entscheidend ist, ein mathematisches Modell zu finden, das den Prozess gut beschreibt und gleichzeitig einfach genug ist, um in Echtzeit zur Steuerung des Prozesses verwendet werden zu können. Eine Computersimulation, die die Kräfte oder den Temperaturverlauf nach stundenlanger Rechenarbeit hochpräzise berechnet, wäre nutzlos, wenn bereits innerhalb von Sekundenbruchteilen steuernd eingegriffen werden muss.

Walzen, verzinken, experimentieren

Eines der großen Themen, die im neuen CD Labor untersucht werden sollen, ist die Steuerung, Regelung, Diagnose und Prozessoptimierung von Warmbreitbandstraßen. Dort werden mit großen Walzen die Bleche auf die gewünschte Dicke ausgewalzt. Die Position der vielen verschiedenen Walzen, der Zug des Stahlbandes, die Temperatur – viele Parameter müssen dabei ständig aufeinander abgestimmt werden. „Beim Warmwalzen sind mehr als 50 Aktoren im Einsatz, die optimal miteinander interagieren müssen“, erklärt Prof. Andreas Kugi. Kräfte im Meganewton-Bereich treten hier auf, das entspricht der Gewichtskraft von hunderten Tonnen. Gleichzeitig muss mit einer Genauigkeit von Zehntelmillimetern gearbeitet werden.

Optimierungspotenzial gibt es auch bei der Feuerverzinkung: Das Stahlband wird in einem Bad mit flüssigem Zink überzogen, überschüssiges Zink wird mit einem hochpräzisen Druckluftstrahl entfernt. Dem Kunden wird eine Mindestdicke der Zink-Schicht garantiert – das Ziel ist diesen Wert möglichst genau zu erreichen. Eine unnötig dicke Zinkschicht kostet Geld und Ressourcen und belastet letztlich die Umwelt. „Wir glauben, dass man mit optimaler Steuerung rund 5% Zink sparen kann, das entspricht ca. einem halben Kilogramm Zink pro produziertem Auto“, meint Andreas Kugi. Wichtig dabei ist, dass das Stahlband im Bereich des Druckluftstrahls in genau der richtigen Position gehalten wird, also komplett eben ist und nicht vibriert.

Die TU Wien wird die voestalpine auch bei der Entwicklung von experimentellen Simulatoren unterstützen: Um bestimmte Prozesse noch besser zu verstehen, werden spezielle Geräte gebaut, in denen man verschiedene Produktionsparameter testen und so die Verfahren gezielt weiterentwickeln kann. Im CD Labor sollen die zugehörigen mathematischen Modelle und die dafür benötigten Steuerungen und Regelungen entwickelt werden.

Über Christian Doppler Labors:

In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende WissenschafterInnen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert, wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW).

Rückfragehinweis:
Prof. Andreas Kugi
Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik
Technische Universität Wien
Gußhausstr. 25-29, 1040 Wien
T: +43-1-58801-37614
andreas.kugi@tuwien.ac.at

Weitere Informationen:

http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2014/stahlproduktion/ weitere Fotos

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Ein leistungsfähiges Lasersystem für anspruchsvolle Experimente in der Attosekunden-Forschung
19.07.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Solarenergie unterstützt Industrieprozesse
17.07.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten