18/05/2018
Door Ad Spijkers
Samen met de AG der Dillinger Hüttenwerke onderzoekt de leerstoel voor Numerieke wiskunde aan de Universität des Saarlandes onderzoekt de modellering van het koelproces voor hoogwaardige zware platen bij Dillinger. Centraal bij de wiskundigen staat de koeling als de platen uit de warmwals komen.
Koeling van de hete staalplaten is een beslissende factor om de eigenschappen van het materiaal in te stellen en daarmee te voldoen aan de veelheid aan eisen van klanten. Om dit te realiseren en bovendien de productie nog verder te automatiseren zijn wiskundige modellen voor het koelproces nodig. Het project is begonnen in 2015, de officiële start van de tweede projectfase was op 1 april 2018.
Steeds hogere eisen
Het koelproces voor zware staalplaten is allesbehalve triviaal. Het gaat er niet alleen om het staal af te koelen om het beter op te kunnen slaan. De eisen aan het staal verschillen sterk van klant tot klant. De ene klant wil bijvoorbeeld een brug bouwen. Dan moet het staal een hoge taaiheid hebben en geschikt zijn om te lassen. Maar voor bijvoorbeeld graafmachines is een andere staalsoort nodig waarvoor de sterkte belangrijker.
Dillinger ziet zich geconfronteerd met het feit, dat de gevraagde eigenschappen en combinaties van eigenschappen steeds complexer worden. Intelligente koeling kan het gebruik van dure legeringsmetalen verminderen en is daardoor bij betere kwaliteitsborging ook economischer. Voor de fabrikant van zware platen is een beter begrip van het koelproces een noodzakelijke stap voorwaarts in het streven naar innovatie.
Van databank naar mathematisch model
Tot nu toe gebruiken de deskundigen van Dillinger een omvangrijke databank voor de besturing van de koelinstallatie. Daarin zijn veel instellingen voor het koelsysteem opgeslagen die bij de koeling worden toegepast, afhankelijk van de eisen van de klant. De databank omvat procesparameters, die echter niet altijd precies passen bij de condities die in de koelinstallatie heersen. Als het zou lukken om een mathematisch model te creëren op basis van productie- en testdata dat de kennis en ervaring van de deskundigen weerspiegelt, dan zou men het koelproces aanzienlijk nauwkeuriger kunnen toesnijden op de eisen van de klant.
In de eerste fase (2015-2018) werd een mathematisch model in de vorm van een niet-lineaire warmtegeleidingsvergelijking ontwikkeld. Met deze vergelijking is het mogelijk het afkoelproces door de totale koelinstallatie heen, afhankelijk van de snelheid en positie, mathematisch te beschrijven. In de tweede fase die nu van start is gegaan, willen de wiskundigen en staalspecialisten een mathematische basis vinden waarmee de besturing van de koeling afhankelijk van de watertoevoer en de doorvoersnelheid van de te koelen plaat zo nauwkeurig mogelijk is, dat de gewenste producteigenschappen veel nauwkeuriger op maat kunnen worden ingesteld. Dit project duurt tot september 2019. (foto: AG der Dillinger Hüttenwerke).