Produktion

Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

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ASRA - Adaptive Regelung von Stahlbändern in Warmwalzstraßen auf Basis hochpräziser Radarsignalverarbeitungsverfahren

NRW ist für seine Stahlproduktion international bekannt. Um die Effizienz in der Produktion nachhaltig zu steigern, kooperieren die IMS Messsysteme GmbH, die SMS Group GmbH, die IMST GmbH, die Ruhr-Universität Bochum sowie das Fraunhofer FHR im Projekt "ASRA" um erstmals mittels Radarverfahren eine Konturmessung der Walzgutkante innerhalb einer Warmwalzstraße zu realisieren. Variable Kantenformen, Skibildung sowie die Erkennung des Walzgutkopfes und -fußes nebst Geschwindigkeitsmessung ermöglichen dank Echtzeitregelung hohe Energie- und Kosteneinsparungen aufgrund signifikant reduzierten Ausschusses.

Aufbau der Radarbreitenmessung am Vorgerüst der Salzgitter Flachstahl GmbH.
© Fraunhofer FHR

Aufbau der Radarbreitenmessung am Vorgerüst der Salzgitter Flachstahl GmbH.

ln dem Vorhaben ASRA soll zum ersten Mal ein Radarverfahren zur Konturmessung der Walzgutkante im Vorgerüst einer Warmwalzstraße entwickelt werden. Auf diese Weise soll eine genaue und stabile Breitenmessung über die gesamte Walzgutlänge auch bei Skibildung (Aufbiegung der Walzgutvorderkante) und variablen Kantenformen erreicht werden. ln Kombination mit einer Geschwindigkeitsmessung sowie einer genauen Erkennung des Walzgutkopfes und -fußes, wird so erstmals eine an die aktuellen Walzgutparameter angepasste Breitenregelung an den Walzgutenden (Short-Stroke-Regelung) ermöglicht. Der Walzgutbereich, der die Sollbereite unterschreitet und entfernt werden muss, wird so verringert und ermöglicht hohe Energie- und Kosteneinsparungen aufgrund des deutlich geringeren Ausschusses.

Konventionelle, wie optische und radiometrische, Messsysteme wurden bereits getestet, konnten jedoch aufgrund der rauen Einbauumgebungsbedingungen nicht stabil betrieben werden. Im Rahmen des Projektes wird ein hochauflösendes, modulares und vollintegriertes mehrkanaliges Radarsystem entwickelt, welches eine adaptive Echtzeitregelung der Walzen des Vorgerüsts ermöglicht. Neben optimierten Regelalgorithmen, welche erstmals auf realen Messdaten basieren, werden hochauflösende Radarsignalverarbeitungsverfahren entworfen und innerhalb eines FPGAs zur Echtzeitprozessierung implementiert.

Das Projekt ASRA nutzt die SiGe-Chip Technologie der Ruhr-Universität Bochum, die Algorithmen/Radarexpertise und Echtzeitsignalverarbeitungskompetenz des Fraunhofer FHR sowie die Expertise des IMST zur elektromagnetischen Simulation und Herstellung komplexer integrierter Antennenstrukturen und Linsen zur Realisierung des hochauflösenden Sensormoduls. Durch die Erfahrung der SMS Group im Bereich Walzprozessmodellierung und -regelung und der IMS Messsysteme in der Herstellung und Integration unterschiedlicher Messsysteme in Warmwalzwerken kann der hier entwickelte Demonstrator in ein realistisches Testszenario integriert und getestet werden.

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