Fotos: © LAP GmbH Laser Applikationen
Die Metallindustrie – und insbesondere der Stahlsektor – sieht sich mit Herausforderungen hinsichtlich Lieferzeiten, Produktionskosten und Produktqualität konfrontiert. Grund dafür sind die hohen Anforderungen, die unter anderem vonseiten der Automobilindustrie gestellt werden. Eine Möglichkeit zur Bewältigung dieser Herausforderungen ist die Automatisierung der Produktion. Grundlage dafür ist ein umfassendes Verständnis des Werkstoffverhaltens bei bestimmten Steuerungsmaßnahmen in Walzproduktionsstraßen für Langstahlprodukte.
Ein Beitrag von Johann Peters, LAP GmbH Laser Applikationen.
Kontaktlose Inline-Messsysteme spielen eine Schlüsselrolle für die Optimierung der Produktion. Laserbasierte Systeme sind die Lösung für verlässliche und hochpräzise Informationen zu Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit des Produkts. Die Erkennung von Abweichungen von Profil und Oberfläche sowie eine Analyse der Ursachen für die Abweichungen mit Bezug auf das Kaliber sind von entscheidender Bedeutung, um die richtigen Steuerungsmaßnahmen in der Walzstraße einzuleiten. Eine intelligente Auswertung und Datenverarbeitung ermöglichen es, Produktparameter in Echtzeit zu analysieren und Bedienern des Prozessleitsystems prozessrelevante Details bereitzustellen.
Herausforderungen in Warmwalzstraßen
Warmwalzstraßen sind der letzte Produktionsschritt, in dem Produktqualität und Produktkosten signifikant beeinflusst werden. Abnutzung, Schäden, haftender Abbrand und Fehler am Walzkaliber sowie Veränderungen der Bedingungen des Produktionsprozesses wie Temperaturveränderungen, unvorhergesehene Unterbrechungen der Produktion oder Belastungsschwankungen am Kaliber wirken sich auf die Qualität der gewalzten Produkte aus. Die Folgen für das gewalzte Produkt sind Profilabweichungen, Durchbrüche, Splittern oder Platzen des Produkts, Dellen, Kratzer und Risse. Die strengen Toleranzkriterien erfordern extrem kurze Reaktionszeiten bei Veränderungen der Produktionsbedingungen.
Laserbasierte Lösungen
Bei Inline-Profilmesssystemen sind zwei kontaktlose Lasermessprinzipien üblich: das Abschattungs- und das Lichtschnitt-Prinzip. LAP bietet Profilmesssystemlösungen mit beiden Prinzipien an. Die neueste Anwendung kombiniert in einem einzigen Messrahmen Profilmessung, Identifizierung von Walzfehlern und Walzspalt sowie Oberflächenfehler-Erkennung an Walzprodukten.
Vorteile in Warmwalzstraßen
Diese Systeme werden überwiegend in Warmwalzstraßen für Langstahlprodukte, Rippenstähle und Rohre verwendet, insbesondere für hochwertige Materialien wie SBQ-Produkte (Special Bar Quality). Das Lichtschnitt-System CC SHAPE von LAP kann Walzfehler hinsichtlich der Position der Walzkaliber zueinander und hinsichtlich ihres Füllfaktors identifizieren und visualisieren. Insbesondere in Walzdrahtstraßen mit einem Windungsleger wird mit der Bestimmung des Walzspalts und dem Bezug der gemessenen Daten zu dem Spalt ein wichtiges Produktionsproblem gelöst.
In Produktionen mit hohen Anforderungen an die Materialoberfläche wird das CC SHAPE System zusätzlich für die Erkennung von Oberflächenfehlern verwendet. Oberflächenfehler bis zu einer Tiefe von 100 μm oder einer Breite von 200 μm lassen sich über die Länge des Materials hinweg identifizieren. Um die strengen industriellen Anforderungen an die Produktionstoleranzen zu erfüllen, werden Steuerungs- und Regelsysteme für Walzstraßen immer wichtiger. LAP bietet Messrahmen für Feedback- und Feedforward-Steuerung (Rückkopplung und Vorsteuerung) jeweils mit dem gleichen Echtzeit-Setup und der gleichen definierten Kommunikationsarchitektur.
Über den Autor
Johann Peters ist seit 2018 Produktmanager für Lasermesssysteme in der Stahlindustrie bei LAP. Vor seiner Position bei LAP arbeitete er jeweils zwei Jahre lang als Applikationsingenieur in der Automobilindustrie und
als Produktionsingenieur in der blechverarbeitenden Industrie.
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