Isra Parsytec, weltweit führender Anbieter von Oberflächeninspektionssystemen für Bahnwaren, eröffnet eine neue Dimension für die effiziente Flachstahlproduktion: Innovationen ermöglichen nun die Oberflächeninspektion von Brammen und Grobblechen. Mit der Brammeninspektion können Stahlhersteller bereits sehr frühzeitig produktionsrelevante Fehler aufdecken und damit Material und Zeit sparen.

Hersteller von hochqualitativen Stählen untersuchen heute mit Oberflächeninspektionssystemen in den meisten Prozessschritten der Flachstahlproduktion, wie Warmwalzen, Beizen, Kaltverformen, Beschichten usw., die Zwischen- und Endprodukte automatisch auf Fehler. Auf vorgelagerte Prozesse und damit auf Brammen trifft dies bisher allerdings nicht zu.

Produktionsaufwand und Material sparen

Dabei kann gerade die Brammenoberfläche wichtige Informationen zu schwerwiegenden Fehlern enthalten: So werden Längs- und Querrisse sowie bestimmte Einschlüsse häufig durch das nachfolgende Warmwalzen überdeckt und erst viel später bei der Flachstahlherstellung wieder sichtbar. Zu diesem Zeitpunkt ist dann bereits erheblicher Aufwand in die Weiterverarbeitung nutzlos vergeudet worden. Könnten solche Fehler bereits frühzeitig, also auf der Bramme, entdeckt werden, ließe sich Produktionsaufwand und Material sparen und Reparaturmaßnahmen rechtzeitig einplanen.

Die Ursache dafür, dass Brammen heute entweder gar nicht oder - nur sehr ineffizient - visuell kontrolliert werden, liegt in den schwierigen Bedingungen für eine automatische Inspektion begründet: Die Brammenoberfläche ist materialabhängig meist durch eine stark ausgeprägte Struktur gekennzeichnet. Einfache kontrastbasierte Fehlerdetektionsverfahren lassen sich daher kaum sinnvoll einsetzen. Bereits unmittelbar nach Austritt der Bramme aus der Gießanlage findet eine Verzunderung der Oberfläche statt; dies führt sowohl zur Fehlerüberdeckung als auch zu Oberflächenstrukturen, die mit bestimmten Fehlern leicht verwechselt werden können. Weiterhin werden bestimmte Rissfehler erst bei Abkühlung der Bramme ausgeprägt; sie sind in der heißen Bramme zwar bereits angelegt aber nicht sichtbar. Eine Inspektion der abgekühlten Bramme wiederum würde den Produktionsprozess verlangsamen und die Energieeffizienz drastisch verringern. Darüber hinaus stellen die Umweltbedingungen an einer Strangguss-, Gießwalz- oder Warmwalzanlage hohe Anforderungen an das technische Equipment eines Inspektionssystems, die bislang nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand beherrscht wurden.

Basierend auf mehrjährigen Untersuchungen hat Isra Parsytec eine Produktpalette zur Brammeninspektion entwickelt, die die vorgenannten Probleme gelöst hat. Grundlage dafür bilden die espresso-Inspektionssysteme. Bereits heute werden mit diesen Systemen viele wichtige Anwendungsfälle abdeckt. Dazu verhilft auch die umfangreiche Auswahl an Sensoren. Ganz entscheidend ist aber die Software-Intelligenz. Hier steckt das Wissen aus über 400 Installationen im Flachstahlbereich. Die neuen Inspektionssysteme werden kontinuierlich weiterentwickelt.

Mit dem Instant Classifier, einem intelligenten voreinstellbaren Klassifikator, werden basierend auf den umfangreichen Fehlerkatalogen 80 % der Fehler sofort aufgespürt. Nur etwa 20 % der Fehler sind anlagenspezifisch und müssen neu eingelernt werden. Dies beschleunigt die Inbetriebnahme deutlich. Mit der hohen Flexibilität der verwendeten Software-Algorithmen ist es möglich, auch bei sehr stark ausgeprägten Strukturen zwischen Fehler und Nichtfehler klar zu unterscheiden. Bei der Fehler-Klassifikation kann auf 800 verschiedene Merkmale zurückgegriffen werden - die Hälfte davon sind Textur-Merkmale. In der Detektionsphase wird die Empfindlichkeit der Textur angepasst. So können die Inspektionssysteme mit hoher Sicherheit zwischen Fehlern und anderen Strukturen, z.B. Zunderansammlungen, unterscheiden.

Als besonders vielversprechend hat sich die Inspektion der heißen Bramme nach einem Zunderwäscher und vor den Walzgerüsten sowohl in Warmwalzstraßen als auch in kombinierten Gießwalzanlagen herausgestellt, wie bereits erste Applikationen bei Stahlherstellern zeigen. Hier ist die Oberfläche wenig verzundert, die Umweltbedingungen sind schwierig, aber beherrschbar und die Inspektionsergebnisse von Brammen- und Warmbandinspektion können unmittelbar korreliert werden.

Die Eigenstrahlung der rotglühenden Brammen wird mit speziellen optischen Filtern unterdrückt. Eine spezielle Gehäusetechnik schützt die verwendete Hardware vor Hitze und Dampf. Eine Abblaseinrichtung beseitigt - sofern erforderlich - vor der Inspektion das Wasser auf der Bramme. Die Inspektionssoftware berücksichtigt die Längenausdehnung des Materials in den Walzgerüsten, so dass eine positionsgenaue Prüfung zum Beispiel von Rissfehlern auf der Bramme und Schalenfehlern auf dem Warmband möglich wird. In Kürze steht auch eine Lösung mit 3D Inspektion zur Verfügung, um Rissfehler noch sicherer zum Beispiel von Dellen zu unterscheiden.

Grobblechinspektion bereits in der Praxis bewährt

Mit der Inspektion von Grobblechen hat Isra Parsytec ein weiteres sehr komplexes Feld zur Qualitätssicherung von Flachstahlprodukten erfolgreich erschlossen. Obwohl Grobbleche einen dem Warmband sehr ähnlichen Produktionsprozess durchlaufen, weisen sie deutlich andere Verteilungen und Dimensionen der Oberflächenfehler auf. Auch das Zunderaufkommen ist in der Regel viel höher.

Die Isra Parsytec Produktpalette zur Grobblechinspektion erlaubt die Inspektion sowohl von heißen Grobblechen zur schnellen Information über die erzeugte Qualität und raschen Entscheidung über die mögliche Weiterverwendung als auch die Inspektion von kalten Grobblechen zur finalen Auslieferungsbewertung und gezielten Entscheidung über eventuell notwendige Reparaturen. In beiden Anwendungsfällen können Markiersysteme zum einfachen Auffinden von zu reparierenden Bereichen integriert und positionsgenau angesteuert werden. Zahlreiche Stahlhersteller profitieren bereits von der Grobblechinspektion aus dem Hause Isra Parsytec, so zum Beispiel MMK in Russland, NISCO aus China und Columbus Stainless Steel aus Südafrika.

Fazit

Die Lösungen von Isra Parsytec helfen, das Potenzial für Produktivitätssteigerungen effizient auszuschöpfen. Qualität wird besser planbar. Die Prozesse und die Produktion können systematisch optimiert werden.