Online-Messung der Materialeigenschaften: EMG IMPOC verstehen

In dem sich rasch entwickelnden Sektor der Flachstahlproduktion hat die Nachfrage nach hochwertigen und hochfesten Stählen, wie z. B. Advanced High Strength Steels (AHSS), deutlich zugenommen. Dieser Anstieg wird von Industriebereichen vorangetrieben, die Präzision, Qualität und Zuverlässigkeit erfordern, wie z. B. die Automobilhersteller und ihre Zulieferer.  In diesen Branchen sind nur minimale Abweichungen in den Materialeigenschaften erlaubt, sowohl entlang eines einzelnen Bandes als auch über Bandserien. Klassisch werden bei der mechanischen zerstörenden Prüfung dieser Stahlbänder einzelne Proben entnommen, was zwar effektiv ist, aber nur begrenzte Daten über das gesamte Band liefert. Die Fortschritte in der Messtechnologie ermöglichen jedoch die kontinuierliche Online-Bestimmung der Festigkeitseigenschaften über die gesamte Länge und Breite eines Stahlbandes. Die etablierte Technologie in diesem Bereich ist die EMG IMPOC-Lösung.

EMG IMPOC: Hintergrund und Technologie

Die EMG Automation GmbH hat Ende der 1990er Jahre den Impulse Magnetic Process Online Controller (IMPOC) als innovative Lösung für die Online-Materialprüfung in der Flachstahlproduktion eingeführt. EMG IMPOC wird vorwiegend in kontinuierlichen Galvanisierungs- und Glühanlagen eingesetzt, um zuverlässige Online-Messungen der Zugfestigkeit und Streckgrenze für ferromagnetische Stahlsorten zu ermöglichen. Heute gilt EMG IMPOC mit rund 80 Installationen weltweit als Quasi-Standard für die Online-Messung von Werkstoffeigenschaften.

Wie EMG IMPOC funktioniert

Das Messprinzip des EMG IMPOC-Systems ist sowohl ausgeklügelt als auch benutzerfreundlich. Es verwendet zwei identische Sensoren, die auf der Ober- und Unterseite des Stahlbandes angebracht sind. Jeder Messkopf besteht aus einer Magnetisierungsspule, die zur Kühlung in Transformatorenöl eingebettet ist und die Wärme über einen Kühlkörper an die Umgebung oder das Kühlsystem abgibt, und einer Magnetfeldsonde zur Aufzeichnung der Messwerte. Das Band wird durch die beiden Magnetisierungsspulen lokal periodisch, impulsartig bis zur Sättigung magnetisiert.

Die hochempfindlichen Magnetfeldsensoren messen den Gradienten der Restmagnetfeldstärke (in A/m²) sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite des Bandes. Durch die Mittelwertbildung dieser Messungen werden eventuelle Schwingungseinflüsse auf das Band kompensiert. Der resultierende Gradient (IMPOC-Rohwert) korreliert mit den mechanischen Eigenschaften  Zugfestigkeit und Streckgrenze des Bandes.

Modellerstellung und Korrelationsanalyse

Die Ermittlung absoluter Werte für Zugfestigkeit und Streckgrenze mit dem EMG IMPOC-System  erfordert eine Korrelationsanalyse zwischen den Ergebnissen der zerstörenden Prüfung und dem IMPOC-Rohwert. Zerstörende Prüfungen werden in der Regel an Durchlaufglühanlagen (CAL) oder Feuerverzinkungsanlagen (HDGL ) durchgeführt. Die Korrelation zwischen den EMG IMPOC-Rohwerten und den Ergebnissen dieser Tests ist robust und zeigt eine schmale Abweichung in einem Band von ±5 %.

Die für diese Korrelationsanalyse verwendeten Modelle basieren auf linearer Regression und bei Bedarf können komplexere Modelle des maschinellen Lernens angewandt werden. Um die statistische Zuverlässigkeit zu gewährleisten, werden für jede Regressionsgruppe mindestens 300 Datensätze benötigt, die verschiedenen Materialklassen entsprechen. Eine typische Anwendung könnte 10 bis 15 Regressionsmodelle umfassen. Zu den für die Regressionsanalyse erforderlichen Daten gehören die Ergebnisse der zerstörenden Prüfung, die IMPOC-Rohwerte, die Blechdicke und optional der Grad des Dressierens und der Streckgrad des Streckbiegerichters.

Breite Anwendung und Auswirkungen auf die Industrie

Die Vielseitigkeit des EMG IMPOC-Systems ermöglicht den Einsatz in einer Vielzahl von Produktionslinien. Derzeit sind etwa 80 Systeme in HDGL, CAL, Beizlinien und Presslinien in der Automobilindustrie im Einsatz. Die breite Anwendung des EMG IMPOC-Systems unterstreicht seine Zuverlässigkeit und Effektivität bei der Einhaltung der hohen Standards, die von in der heutigen Stahlproduktion gefordert werden.

Schlussfolgerung

Das EMG IMPOC-System stellt einen bedeutenden und etablierten Fortschritt bei der kontinuierlichen Messung von Materialeigenschaften in der Produktion von ferromagnetischem Flachstahl dar. Seine Fähigkeit, genaue Messungen der Zug- und Streckgrenze in Echtzeit zu liefern, macht es zu einem unschätzbaren Werkzeug für Branchen, die Präzision und Konsistenz verlangen. Da die Nachfrage nach hochfesten Stählen weiter steigt, werden Technologien wie EMG IMPOC eine immer wichtigere Rolle spielen, um sicherzustellen, dass die Produktionsstandards mit minimalen Abweichungen eingehalten werden.

Weitere Informationen zu EMG IMPOC hier in der Produktbroschüre zum Download

Quelle und Vorschaubild: EMG Automation GmbH