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 Forscher entwickeln effizientere Systeme für Brennstoffzellen und Kraft-Wärme-Kopplung
19.04.2017 | EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e. V.

nachricht Forscher entwickeln Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien aus Lignin aus der Zellstoffherstellung
18.04.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten