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07.06.2021

Wie generiert man ROI mit EMG IMPOC?

Online-Messung der Materialeigenschaften von ferromagnetischen Stählen

Entwicklung des IMPOC-Rohwerts über die Bandlänge gemessen in einer Feuerverzinkungslinie

Flachstahlproduzenten sind in hohem Maße auf Online-Qualitätsdaten angewiesen, um die Produktionsprozesse auf einem optimalen Niveau zu halten und kostspielige Nacharbeiten oder eine Herabstufung des Materials zu vermeiden. Wie bereits in früheren Artikeln beschrieben, liefert das EMG IMPOC-System (Impulse Magnetic Process Online Control) zuverlässige Online-Ergebnisse für Zugfestigkeit und Streckgrenze und ermöglicht sofortige Prozessinteraktionen.

Heute sind mehr als 70 EMG IMPOC-Systeme in HDG-, CAL-, Beiz- und Verzinnungslinien sowie in Presslinien in der Automobilindustrie im Einsatz. 

EMG IMPOC deckt ein breites Materialspektrum von IF-Stählen, Dualphasenstählen, TRIP-Stählen und AHSS-Güten der 3. Generation mit Zugfestigkeitswerten bis zu 1600 MPa ab. Das System kann bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 900 m/min für Materialstärken bis zu 3 mm und bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 600 m/min für dickeres Material bis zu 6 mm eingesetzt werden.

Basierend auf den weltweiten Anwendungsszenarien wurden die wichtigsten Return-of-Investment-Faktoren für EMG IMPOC klar identifiziert und analysiert: Reduzierung der zerstörenden Prüfungen, schnellere und genauere Coil-Freigabe, Minimierung des Ausschusses, effizientere und kostengünstigere Nacharbeit, höhere Ausbeute und enorme Kostenreduktion in der Entwicklungsphase neuer Stahlsorten.

Aber warum ist EMG IMPOC ein so mächtiges Werkzeug?

Wie der Leser vielleicht schon weiß, erlaubt EMG IMPOC keine direkte Messung von Materialeigenschaften (d.h. Zugfestigkeit und Streckgrenze). Der direkte IMPOC-Messwert ist der Gradient der magnetischen Restfeldstärke in A/m² auf der Ober- und Unterseite des Stahlbandes (der sogenannte IMPOC-Rohwert). Ausgehend von diesem Rohwert können dann über Korrelationen mit den Ergebnissen der zerstörenden Prüfung und mathematischer Modellierung unter Berücksichtigung der Stahlgruppe, der Banddicke, des Dressier- und des Streckgrades, entweder in Kombination oder einzeln die mechanischen Parameter des Stahlbandes (d.h. Zugfestigkeit und Streckgrenze) diesem Gradienten zugeordnet und Absolutwerte in MPa berechnet werden.

Aber auch ohne mathematische Modellierung liefert EMG IMPOC wertvolle Daten. Der IMPOC-Rohwert kann unmittelbar nach der Inbetriebnahme des Systems über die gesamte Bandlänge gemessen werden und ermöglicht so eine relative Aussage über das Materialverhalten im Band.

Der monetäre Wert der IMPOC-Rohdaten für die Entwicklung von neuen Stahlsorten

Das Bild zeigt eine typische Kurve für den IMPOC-Messrohwert über die Bandlänge. 

In diesem Diagramm zeigt die typische Badewannenform den Einfluss des unterschiedlichen Kühlschemas am Anfang und Ende des Bandes durch das Aufwickeln am Ausgang des Warmwalzwerks. Der Streckgrad ist über diesen Zeitraum unverändert. Die Schwankungen über die Bandlänge liegen in diesem speziellen Fall im Bereich von 10 %. Dies macht Prozessschwankungen und selbst kleinere Abweichungen sichtbar und ermöglicht angemessene und sofortige Reaktionen. Die Hersteller müssen nicht auf die Ergebnisse der zerstörenden Prüfung warten, die erst Stunden später vorliegen, und intensive zerstörende Prüfvorgänge können reduziert werden; ein unschätzbarer Vorteil für die Entwicklung neuer Werkstoffe, insbesondere für AHSS-Güten (Advanced High Strength Steels).

Prozessoptimierung auf Basis von IMPOC-Messungen in der Beizlinie 

Eine weitere spezifische Anwendung ist der Einsatz von EMG IMPOC in Beizlinien. Beizlinien sind das erste Element in der Prozesskette, um Abweichungen von den gewünschten Materialeigenschaften zu erkennen. Da an Beizlinien zerstörende Prüfergebnisse nicht (oder in geringerer Menge) zur Verfügung stehen, hat EMG "Standardkoeffizienten" für Regressionsmodelle generiert, die in Beizlinien angewendet werden können. Langzeitanalysen zeigten, dass diese "Standardkoeffizienten (IMPOC express)" absolute Werte für die Zugfestigkeit liefern, die sich von relativen Änderungen in vollwertigen Modellen nur im Bereich von +-5 % unterscheiden. Am Ende erhält der Anwender einen perfekten Überblick über die relativen Änderungen der Zugfestigkeit über die Bandlänge und einen guten Hinweis auf die absoluten Werte. Sofortige Reaktionen hinsichtlich Bandfreigabe und Blockierung oder Alarme bei Kühlproblemen in der Warmwalzanlage sind daher eine direkte Folge der IMPOC-Anwendung in Beizlinien. Auch für diese Anwendung ist keine weitere Modellentwicklung erforderlich und der Anwender erhält die Ergebnisse sofort nach Inbetriebnahme der Anlage.

Weitere Return-of-Invest-Faktoren ergeben sich aus der Modellentwicklung

Entscheidet sich der Anwender, die Entwicklung mathematischer Modelle für verschiedene Stahlgruppen zu starten, mit oder ohne Unterstützung von EMG-Experten, ergeben sich weitere ROI-Faktoren. Ohne ins Detail zu gehen, umfassen sie die folgenden Elemente:

  • Volle Online-Transparenz der Materialeigenschaften Zugfestigkeit und Streckgrenze über Bandlänge und -breite (Absolutwerte)
  • Möglichkeit des sofortigen Eingreifens in die Produktion bei Abweichungen der Materialeigenschaften. Dadurch Vermeidung von Fehlproduktionen und Ausschuss.
  • Drastische Reduzierung der Prüf- und Nacharbeitskosten
  • Erhebliche Reduzierung der Kosten für zerstörende Stichproben
  • Perfekte Kontrolle des Ausgangsmaterials zur Weiterverarbeitung intern oder extern (z.B. beim Automobilhersteller)
  • Erfüllung der Anforderungen des Endkunden 
  • Möglichkeit der Übermittlung der Qualitätsaufzeichnungen bezüglich der Materialeigenschaften an den Endkunden; eine zunehmende Forderung der Automobilindustrie

 

Fazit

Natürlich hängt der genaue monetäre Wert der EMG IMPOC-Anwendung stark vom konkreten Anwendungsszenario für die jeweilige Produktionslinie ab. EMG bietet verschiedene Möglichkeiten, Sie bei der Berechnung Ihres eigenen möglichen ROI durch die Einführung von EMG IMPOC zu unterstützen. Dies ist zum einen ein zusammenfassendes EMG Techpaper (IMPOC - HOW TO GENERATE ROI WITH ONLINE MEASUREMENT OF MATERIAL PROPERTIES IN FLAT STEEL PRODUCTION 2021), das tiefer in die Thematik einsteigt und das wir Ihnen auf Anfrage gerne zur Verfügung stellen (senden Sie einfach eine E-Mail an marketing@emg-automation.com unter dem Betreff IMPOC ROI). Zum anderen bieten wir Ihnen direkte Beratung und IMPOC-ROI-Workshops mit einer ROI-Berechnungsvorlage zur direkten Unterstützung an. Sollten Sie an Letzterem interessiert sein, senden Sie einfach eine kurze, formlose E-Mail an matthias.baerwald@emg-automation.com. Wir unterstützen Sie gerne, wann und wo immer Sie wollen, digital oder in Vor-Ort-Terminen. 

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