Stahlindustrie

Das Fraunhofer FHR befasst sich seit über einem Jahrzehnt erfolgreich mit der Entwicklung von Radarmesssystemen für die Stahlindustrie. In rauen Warmwalzstraßen stoßen herkömmliche, optische Messsysteme oft an ihre Grenzen. Unsere radarbasierten Lösungen bieten robuste, präzise Messungen direkt in der Produktionslinie – selbst unter Dampf, Nebel, Staub, Vibrationen und hohen Temperaturen. Sie liefern laufend verlässliche Daten mit hoher Messgenauigkeit und ermöglichen so eine verbesserte Prozesssteuerung. Es reduzieren sich Ausschuss, Energieverbrauch, CO²-Ausstoß, Maschinenverschleiß und Stillstände, während Qualität und Durchsatz steigen. Die Systeme leisten damit einen nicht unerheblichen Beitrag zu einer umweltfreundlicheren Stahlproduktion.

Die Sensoren bieten flexible Einsatzmöglichkeiten in der gesamten Prozesskette der Walzproduktion, lassen sich einfach und nahtlos in bestehende Anlagen integrieren, ohne größere Stillstandszeiten zu verursachen, und benötigen geringen Wartungsaufwand im laufenden Betrieb. Auch Messungen an Öfen sind möglich. Durch den Verzicht auf ionisierende Strahlung zahlt die Sensorik außerdem auf die Arbeitssicherheit ein.

Systeme zur Dickenmessung

Beim Walzen von Stahlbändern erfolgt die radarbasierte Dickenmessung mit zwei gegenüberliegenden Sensoren, während das Band mit hoher Geschwindigkeit von bis zu 20 km/h vorbeizieht. Die Messung erfolgt in Echtzeit, synchron auf Ober- und Unterseite, bei einer Messrate von 1 kHz. Neueste Radar- und Signalverarbeitungstechnologie ermöglicht außerdem eine hochpräzise Dickenmessung bei einer herausragenden Genauigkeit von unter 100 μm bei Ebenheit und ±150 μm bei Neigung von +-3°.

Radarbasierte Breitenmessung & Adaptive Konturführung

Unser Breitenmess-System kommt direkt am Vorgerüst der Bandstraße zum Einsatz. Mit zwei seitlich platzierten Radarsensoren kann es über beidseitige Distanzmessungen gemeinsam die Breite und die Mittenposition des Bandes über die gesamte Länge zuverlässig auf ±0,5 mm bestimmen. Der Stahl muss nicht mehr breiter gewalzt werden als nötig, das Material wird so vollständig in der Länge genutzt, aufwändige Nachbearbeitungen entfallen und ersparen so Ressourcen wie Energie, Material, Arbeitskraft und Maschinenstunden sowie CO².

Erweitert wird das System durch eine adaptiven Breitenführung auf Basis einer Kanten- und Konturmessung, die anhand der erfassten Kantenausformung, Skibildung sowie Kopf- und Fußkante die Walzregelung in Echtzeit und über die gesamte Bandlänge hinweg noch besser anpasst. So können neben der weiteren Ausschussreduktion auch Schäden am Rollgang und Walzgerüst vermieden werden, die sonst durch Ausformungen an den Materialrändern entstünden. Möglich wird dies durch eine Kombination von hochauflösenden Radar-Signalverarbeitungsverfahren und FPGA-basierter Auswertung.

Ganzheitliche Inline-Messsysteme – modulare Sensorik und Digitalisierung

Die einzelnen Sensorsysteme zur Breiten-, Mittenpositions- und Dickenmessung können entlang der gesamten Produktionslinie (Vorgerüst, Ofen, Zwischen- und Fertigstraße) platziert werden. Gemeinsam bilden sie eine Messlandschaft, die den gesamten Produktionsprozess erfasst und datenbasiert optimieren lässt. Diese ganzheitliche Prozesskontrolle erlaubt eine optimale Aussteuerung für höheren Durchsatz, weniger Saumschrott, bessere Produktqualität und schnellere Produktionszeiten.