Hochgenaue Inline-Dimensionsmessung von Stahlhalbzeugen

Arcelor Mittal hat gemeinsam mit dem Radarspezialisten Ondosense eine Radarsensorlösung zur präzisen Vermessung von Stahlhalbzeugen umgesetzt. Basierend auf den Ondosense Apex Radarsensoren konnte Arcelor Mittal die Produktüberwachung wesentlich automatisieren und verbessern – auch in den rauen Bedingungen des Warmwalzwerks mit Staub, Dampf, Vibrationen und glühendem Stahl mit Temperaturen von bis zu 1.300 °C. So werden ab sofort die Abmessungen von Brammen, Knüppeln und Trägern bereits frühzeitig im Walzprozesses zuverlässig mit einer Genauigkeit von weniger als 1 mm erfasst. Das Ergebnis: Die Inline-Dimensionsmessung schont die Maschinen im Walzwerk, senkt Kosten und Emissionen durch weniger Ausschuss und erhöht die Auslastung und Sicherheit der Anlage.

Arcelor Mittal plant, die Radarsensorlösung in naher Zukunft auch in zusätzlichen Warmwalzwerken einzuführen, um die Stahlproduktion weiter zu automatisieren und zu digitalisieren. „Unsere neue Radarsensorlösung trägt dazu bei, die Produktivität unserer Walzwerke für Langprodukte zu erhöhen. Dank des Inline-Messverfahrens können wir das Walzen unserer Produkte frühzeitig im Prozess anpassen, was viele Vorteile mit sich bringt. Ondosense bietet nicht nur ein sehr zuverlässiges und robustes Produkt: Das Ondosense-Team hat uns während des Integrationsprozesses auch sehr effektiv und schnell unterstützt“, sagt Thomas Hilbert, Research & Development Engineer bei Arcelor Mittal Luxembourg.

Vor der Implementierung der Radarsensorlösung wurden Stahl-Langprodukte bei Arcelor Mittal manuell mit einem Messschieber erfasst. Diese Methode gilt als Standardverfahren für die Breiten- und Dickenmessung langer Produkte in der Stahlindustrie. „Die manuelle Prüfung der Produktabmessungen im Anschluss an das Warmwalzen wurde in der Vergangenheit als ausreichend angesehen, da die Walzparameter nach der stichprobenhaften Vermessung der Halbzeuge eines neuen Produktionslaufs angepasst werden können. Allerdings ist diese manuelle Inspektion eine anspruchsvolle Aufgabe mit einigen Sicherheitsherausforderungen. Daher waren wir auf der Suche nach einer modernen Lösung, um diesen Schritt zu automatisieren“, erklärt Thomas Hilbert von Arcelor Mittal. Die Auflösung der manuellen Dickenmessung ist auf 1 mm begrenzt und die Produktabmessungen werden erst nach dem Walzvorgang gemessen, um zu überprüfen, ob die Walzparameter richtig eingestellt sind. Bei Abweichungen können Anpassungen nicht zeitgerecht erfolgen, was zu Schäden an den Walzen der Walzgerüste führen kann, wenn das Produkt die Sollabmessungen überschreitet.

„Wir waren beeindruckt von der Professionalität und Aufmerksamkeit der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Arcelor Mittal für moderne Sensorlösungen“, sagt Axel Hülsmann, CTO bei Ondosense. „Thomas Hilbert hat als damals Erster unsere Sensoren für diese Anwendung identifiziert und sein umfangreiches Wissen über die Automatisierung des Walzprozesses genutzt, um basierend auf unseren Radarsensoren effizient ein wertschaffendes Messsystem zu realisieren.“ Mit der neuen Radarsensorlösung können Stahlbrammen, Knüppel und Träger nun präzise und frühzeitig im Walzprozess vermessen werden. Mit einer hohen Genauigkeit von <1 mm ist das System wesentlich präziser als die Messung mit dem Messschieber.

Für die Messung werden zwei Radar-Distanzsensoren auf beiden Seiten des Produkts angebracht. Über den Abstand zwischen den Sensoren können dann die Produktabmessungen unabhängig von der Legierung der Metallprodukte kontinuierlich gemessen werden. Bei Bedarf schützt ein robustes Heavy-Duty-Gehäuse den Sensor aktiv vor extremen Temperaturen. Die kompakten Sensoren lassen sich einfach in die Produktion integrieren und erfordern einen geringen Wartungsaufwand. Im Vergleich zu optischen Sensortechnologien ist Radar deutlich weniger anfällig für Störungen durch kleine Partikel, die in Staub und Dampf vorhanden sind. Die präzise Messung ermöglicht eine höhere Produktivität der Anlage. „Wenn das Halbzeug fehlerhafte Abmessungen hat, kann es zu Schäden an den Walzlinien kommen und das Endprodukt liegt außerhalb der Toleranzen. Dies führt zu Linienstillständen, Wartungsaufwand und Ausschuss“, sagt Thomas Hilbert.

„Radar hat ohne Zweifel ein großes Potenzial, wenn es darum geht, die Effizienz und Produktivität in der Stahlindustrie zu steigern. Der Einsatz der Ondosense Radartechnologie hat uns bereits dabei geholfen, eine Menge an Zeit, Kosten und Material zu sparen sowie letztendlich den CO₂-Ausstoß zu reduzieren. Ich freue mich auf weitere Projekte mit Ondosense, um den Weg zu einer stärker digitalisierten, nachhaltigeren Stahlproduktion bei Arcelor Mittal fortzusetzen“, erläutert Thomas Hilbert.