本發(fā)明涉及一種用于控制冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的方法，該生產(chǎn)設(shè)備用于由金屬的鋼合金和/或鐵合金制造產(chǎn)品，其中，制造過程至少部分地借助組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型來控制，組織模擬器/組織監(jiān)視器/組織模型包括計(jì)算生產(chǎn)出的、含有金屬的鋼合金和/或鐵合金的產(chǎn)品的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能的程序，借助該程序根據(jù)相應(yīng)的過程環(huán)節(jié)、基于計(jì)算的在制造的產(chǎn)品的出現(xiàn)的冶金組織中的金相成分和/或金相成分的相應(yīng)份額計(jì)算至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能，其中，冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的過程環(huán)節(jié)包括熱軋機(jī)構(gòu)和/或厚板材軋制機(jī)構(gòu)和最后的冷卻工段，并且冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以至少部分地預(yù)設(shè)的、可調(diào)節(jié)的初始值用于對至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能的計(jì)算，獲得的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能取決于冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

背景技術(shù)：

在運(yùn)行熱軋帶材軋制機(jī)組和/或厚板材軋制機(jī)組時(shí)，除了成型之外，在軋制機(jī)構(gòu)中將卷取溫度或冷卻停止溫度以及冷卻速率設(shè)為重要的目標(biāo)參數(shù)，因?yàn)橛纱丝稍诤艽蟪潭壬险{(diào)節(jié)獲得的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度性能。因此，這些參數(shù)的變化迫使機(jī)械強(qiáng)度性能也發(fā)生明顯的變化，然而，隨后僅根據(jù)對取自制造的產(chǎn)品的拉伸試樣的拉伸試驗(yàn)才可確定該機(jī)械強(qiáng)度性能的變化。相應(yīng)地把期望的機(jī)械強(qiáng)度性能調(diào)節(jié)到期望的程度，是軋制過程的重要目標(biāo)之一，因?yàn)檫@些性能相當(dāng)大地還決定了制造的產(chǎn)品在市場上可獲得的價(jià)格。在冶金技術(shù)的設(shè)備中由金屬的鋼合金和/或鐵合金制造產(chǎn)品時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度性能受另外的(運(yùn)行)參數(shù)影響，例如軋制速度或最終軋制溫度。因此，恒定的卷取溫度也并不一定確保相應(yīng)期望的類型的恒定的機(jī)械強(qiáng)度性能。雖然，制造的產(chǎn)品的溫度可在軋制之后或者在卷取之前立即在線地直接地例如借助高溫計(jì)或其他溫度測量裝置來測量，并且因此可直接用于調(diào)節(jié)。但是，通常要以大的時(shí)間延遲借助拉伸試驗(yàn)來測量機(jī)械強(qiáng)度性能，并且因此不可直接將其用于調(diào)節(jié)相應(yīng)的冶金技術(shù)過程。因此，對軋制機(jī)構(gòu)中的金屬加工機(jī)組和緊接著的冷卻工段確定地預(yù)設(shè)過程參數(shù)或方法參數(shù)并不必然引起維持期望的機(jī)械(強(qiáng)度)性能的目標(biāo)值。此外，也不可直接并且立即測量機(jī)械強(qiáng)度性能，使得不能立即修正冶金技術(shù)的設(shè)備的過程參數(shù)或方法參數(shù)或運(yùn)行參數(shù)。

因此，在現(xiàn)有技術(shù)中開發(fā)了模型以及組織模型，其實(shí)現(xiàn)了計(jì)算獲得的機(jī)械強(qiáng)度數(shù)值并在線地立即影響冶金工作設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

因此，文獻(xiàn)DE 198 81 711 B4公開了一種這種類型的用于控制冶金技術(shù)的設(shè)備、尤其是軋制機(jī)構(gòu)的方法，該設(shè)備用于生產(chǎn)鋼或鋁。在此，在冶金技術(shù)的設(shè)備中將原材料制造成具有一定的與鋼或鋁的組織相關(guān)的材料性能的鋼或鋁，所述材料性能與冶金技術(shù)的設(shè)備運(yùn)行的運(yùn)行參數(shù)相關(guān)。在此，借助組織優(yōu)化器根據(jù)鋼或鋁的期望的材料特性決定運(yùn)行參數(shù)，其中，材料特性可以是鋼或鋁的屈服極限、蠕變極限、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長量、硬度、相變溫度、各向異性或硬化指數(shù)。

從文獻(xiàn)DE 10 2007 007 560 A1中已知一種用于對金屬加工機(jī)組的至少部分人工的控制進(jìn)行支持的方法，在該金屬加工機(jī)組中加工帶狀或鑄錠狀或預(yù)成型的材料。在此，在考慮金屬加工機(jī)組的影響相狀態(tài)的運(yùn)行參數(shù)的情況下和/或在考慮金屬的狀態(tài)參數(shù)的情況下，基于包括用于確定相狀態(tài)的模型的模型，關(guān)于金屬加工機(jī)組的確定的位置連續(xù)地以計(jì)算的方式確定金屬的至少一個(gè)金相份額；并且關(guān)于金屬加工機(jī)組的確定的位置，對操作者顯示至少一個(gè)相的份額。因此例如顯示鐵素體、奧氏體、珠光體和滲碳體的份額。

文獻(xiàn)WO 2005/099923 A1公開了在制造鋼時(shí)將相變模型應(yīng)用于軋制機(jī)組的冷卻工段，利用該相變模型除了鋼的溫度之外還可實(shí)時(shí)計(jì)算鋼沿著鋼帶材的金相份額。說明了一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)使卷繞在卷取裝置上的鋼帶材的相份額保持恒定。為此，在下列步驟中進(jìn)行：在第一步驟中，根據(jù)數(shù)據(jù)確定相變度和確定的相份額；在第二步驟中，在帶材進(jìn)入軋制機(jī)組的冷卻工段時(shí)為了調(diào)節(jié)而在線地這樣匹配冷卻策略的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(調(diào)節(jié)變量)，即，使得在卷取裝置處的冷卻的鋼期望的相份額保持恒定。目標(biāo)是，盡可能準(zhǔn)確地維持生產(chǎn)的金屬具有所要求的性能或材料性能。

通過在合適的模型中直接計(jì)算機(jī)械性能，能以盡可能高的準(zhǔn)確性確定為此所需的過程參數(shù)。在此，對于鋼來說，奧氏體、鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體的相成分基本上對于最終的機(jī)械強(qiáng)度性能具有決定性意義。

對鋼材添加合金元素，以在相應(yīng)給出的過程條件和方法條件下使由此制造的產(chǎn)品具有最佳的機(jī)械強(qiáng)度性能。需對相應(yīng)的鋼材添加的合金元素的量尤其取決于在相應(yīng)的應(yīng)用情況下期望的機(jī)械強(qiáng)度性能。合金元素非常昂貴，因此試圖降低或優(yōu)化用于合金的成本。因?yàn)槠駷橹共荒軐νㄟ^添加合金元素所達(dá)到的、就相應(yīng)的鋼產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度值方面的結(jié)果做出相應(yīng)具體的預(yù)測，而必須借助實(shí)驗(yàn)性的試驗(yàn)對此進(jìn)行確定，多少量的相應(yīng)的合金元素會對相應(yīng)的鋼產(chǎn)品的機(jī)械性能或機(jī)械強(qiáng)度性能產(chǎn)生何種影響。

從文獻(xiàn)WO 98/18970A1中已知一種用于檢測并且控制源自熱軋過程的軋制產(chǎn)品的質(zhì)量的方法，在其中，在整個(gè)軋制過程中在線地獲取生產(chǎn)條件，如溫度、道次壓下量等，并且借助彼此鏈接的并且描述整個(gè)軋制過程的物理/冶金的和/或統(tǒng)計(jì)的模型，從中預(yù)先計(jì)算軋制產(chǎn)品的期望的機(jī)械/技術(shù)的材料性能，尤其是屈服極限、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長量。通過在線獲取實(shí)際的和瞬時(shí)的生產(chǎn)條件，可利用該方法預(yù)先計(jì)算期望的材料性能。在此，對于每種原材料來說尤其還鑒別其化學(xué)分析成分并且將其提供給物理/冶金的奧氏體化模型和析出模型。此外，計(jì)算為了維持所要求的機(jī)械/技術(shù)的材料性能所需的、用于加熱的時(shí)間-溫度-變化曲線的變化；在軋制時(shí)的時(shí)間-溫度-形變變化曲線的變化；在冷卻時(shí)的時(shí)間-溫度-變化曲線的變化，并且將它們傳遞給加熱設(shè)備、軋制設(shè)備和冷卻設(shè)備的控制系統(tǒng)。由此，確保維持軋制過程的所要求的機(jī)械技術(shù)的材料性能。利用從該文獻(xiàn)中已知的方法，在使用物理/冶金的奧氏體化模型、形變模型、再結(jié)晶模型、相變模型、析出模型、冷卻模型和材料模型的情況下，優(yōu)化原材料的理論化學(xué)分析成分和生產(chǎn)條件，并且對其進(jìn)行確定以用于新的有關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量。在該方法中，在計(jì)算強(qiáng)度性能時(shí)考慮例如使用的材料的碳含量或錳含量，從而從該模型中還已經(jīng)可見合金元素對獲得的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度性能的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種解決方案，其相對于迄今為止的方法能夠有利地調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，以在軋制機(jī)組中制造由金屬的鋼合金和/或鐵合金制成的產(chǎn)品時(shí)獲得產(chǎn)品的期望的機(jī)械強(qiáng)度性能和在產(chǎn)品中期望的金相份額。

在開始時(shí)詳細(xì)描述的類型的方法中，該目的根據(jù)本發(fā)明通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，即，獲取至少一種合金元素、優(yōu)選為所有合金元素的相應(yīng)的質(zhì)量份額和至少一個(gè)另外的運(yùn)行參數(shù)作為冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的用于計(jì)算至少一個(gè)強(qiáng)度性能的運(yùn)行參數(shù)，其中，合金元素存在于使用的金屬的鋼合金和/或鐵合金的化學(xué)組成中，并且至少一個(gè)另外的運(yùn)行參數(shù)尤其是在制造產(chǎn)品時(shí)影響該產(chǎn)品的冷卻速率，優(yōu)選為在軋制過程之后執(zhí)行的冷卻的過程中出現(xiàn)的冷卻速率，并且通過減少合金元素中的一種或多種合金元素在使用的金屬的鋼合金和/或鐵合金的化學(xué)組成中的質(zhì)量份額，至少部分地補(bǔ)償和/或平衡由于至少該另外的運(yùn)行參數(shù)的變化、尤其是冷卻速率的提高而可獲得的或獲得的所考量的強(qiáng)度性能的提高。

因此，利用本發(fā)明可行的是，優(yōu)化一種或多種合金元素的使用，使得在設(shè)置可達(dá)到的冷卻率時(shí)或者在設(shè)置另外的運(yùn)行參數(shù)中的一個(gè)時(shí)，在相應(yīng)的鋼合金和/或鐵合金的化學(xué)組成中僅相應(yīng)存在至少為了達(dá)到所考量的強(qiáng)度性能必然所需的一種或多種合金元素的質(zhì)量份額。因此，例如通過可行的或所設(shè)定的冷卻速率確定、決定并且調(diào)節(jié)制成的產(chǎn)品的所考量的、需達(dá)到的強(qiáng)度性能，而化學(xué)組成與此相匹配。

根據(jù)本發(fā)明，由于相應(yīng)存在的合金元素引起或影響混晶析出硬化在計(jì)算機(jī)械強(qiáng)度性能或至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能時(shí)，考慮相應(yīng)存在的合金元素對生產(chǎn)出的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度性能的影響和作用。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，可準(zhǔn)確確定合金元素對機(jī)械強(qiáng)度性能的影響。如果例如添加了一些錳，則利用存儲在組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型中的程序可立即得知該變化，使得可確定該變化對生產(chǎn)的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度性能或至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能的影響。

操作者可利用該知識實(shí)現(xiàn)軋制機(jī)構(gòu)的冷卻工段的現(xiàn)代化，以例如提高冷卻速率。該更高的冷卻速率對機(jī)械強(qiáng)度性能有影響并且可有針對性地用于改變機(jī)械強(qiáng)度性能。為此，組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型利用存儲于其中的程序提供必需的信息。程序考慮更高的冷卻速率并且確定由此引起的強(qiáng)度性能的變化。因此，在所使用的合金的化學(xué)分析成分或組成保持相同并且冷卻速率更高的情況下得出了不同的機(jī)械強(qiáng)度性能，或者利用少的合金元素，即利用更小的合金元素質(zhì)量份額或重量份額(重量百分?jǐn)?shù))可實(shí)現(xiàn)相同的機(jī)械強(qiáng)度性能，從而節(jié)省了成本?？衫么鎯υ诮M織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型中的程序確定成本，該程序根據(jù)軋制機(jī)構(gòu)的相應(yīng)的過程環(huán)節(jié)、基于計(jì)算出的制造的產(chǎn)品的所出現(xiàn)的冶金組織的金相成分和/或金相成分的相應(yīng)的份額計(jì)算、量化制造的產(chǎn)品的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能。

此外可行的是，利用存儲的程序計(jì)算過程參數(shù)改變產(chǎn)生的作用。如果例如軋制機(jī)組溫度或終軋機(jī)組溫度提高并且同時(shí)卷取溫度下降，則存儲的程序確定過程參數(shù)或運(yùn)行參數(shù)必然的變化并且相應(yīng)地計(jì)算由該變化而得出的機(jī)械強(qiáng)度性能。利用組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型和存儲于其中的程序，給操作者提供了新的工具，從而通過最佳地調(diào)節(jié)冶金技術(shù)的設(shè)備的包括具有冷卻工段的軋制機(jī)構(gòu)的過程環(huán)節(jié)的過程參數(shù)、方法參數(shù)和/或運(yùn)行參數(shù)可進(jìn)行材料開發(fā)，并且使材料具有期望的機(jī)械強(qiáng)度性能。

在本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，利用可數(shù)數(shù)量的反映評定標(biāo)準(zhǔn)的評定單元評定相應(yīng)獲取的一種或多種合金元素的質(zhì)量份額和/或相應(yīng)獲取的至少一個(gè)另外的運(yùn)行參數(shù)、尤其是相應(yīng)獲取的冷卻速率。因此，則不僅可使由于合金組成的變化對制造的產(chǎn)品的所考量的機(jī)械強(qiáng)度性能的變化的影響與成本數(shù)值相關(guān)聯(lián)，而且可使由于另外的運(yùn)行參數(shù)、尤其是冷卻速率的變化所引起的對制造的產(chǎn)品的所考量的機(jī)械強(qiáng)度性能的變化的影響也與成本數(shù)值相關(guān)聯(lián)。

為了能夠在所使用的鋼合金材料和/或鐵合金材料的化學(xué)組成變化與冷卻速率的變化的不同組合之間直接地進(jìn)行評定比較，本發(fā)明在另外的設(shè)計(jì)方案中還規(guī)定，借助程序確定和/或呈現(xiàn)可數(shù)的評定單元的相應(yīng)的總和數(shù)值，在分別由利用可數(shù)數(shù)量的評定單元評定的一種或多種合金元素的質(zhì)量份額和利用可數(shù)數(shù)量的評定單元評定的另一運(yùn)行參數(shù)、尤其是冷卻速率形成不同組合的情況下得出相應(yīng)的總和數(shù)值用于相應(yīng)所考量的強(qiáng)度性能。

為了可執(zhí)行比較評定，適宜的是，程序包括數(shù)學(xué)的項(xiàng)和/或算法，借助其使相應(yīng)數(shù)量的評定單元和/或確定的不同的總和數(shù)值彼此進(jìn)行比較。

因此補(bǔ)充地，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括評定合金組成和冷卻速率對一個(gè)或多個(gè)分別需達(dá)到的期望的機(jī)械強(qiáng)度性能的影響。借助反映評定標(biāo)準(zhǔn)的評定單元進(jìn)行評定，利用這些評定單元評定合金組成和冷卻速率。評定單元可以是在技術(shù)上定量的類型，例如Δ強(qiáng)度增加/Δ合金元素的總和的質(zhì)量百分比份額相對于Δ強(qiáng)度增加/Δ冷卻水量。但是，這些評定單元(附加地)還可與成本、即資金數(shù)值有關(guān)，如從圖1中可得悉的那樣。此處標(biāo)繪了對于屈服極限朝高強(qiáng)度鋼品級的變化(從S315MC到S650MC)分別必須的附加資金成本(歐元40.00至歐元215.00)。接下來，可使合金組成與冷卻速率的各種不同組合借助與合金組成和冷卻速率分別相關(guān)的評定單元進(jìn)行相互比較。然后可使用可數(shù)的評定單元的分別形成為比較值的總和數(shù)值，以選擇對于執(zhí)行生產(chǎn)過程特別(成本)有利的或合適的、由合金組成和冷卻速率形成的確定的組合。反映評定標(biāo)準(zhǔn)的評定單元例如可為貨幣單元或與評定單元相關(guān)的評定單元。因此可行的是，給不同的冷卻速率和不同的合金組成分別分配單獨(dú)的成本數(shù)值，但也可將二者相加再分配一個(gè)成本數(shù)值。因此，利用根據(jù)本發(fā)明的方法可將合金成本的影響與從用于實(shí)現(xiàn)確定的冷卻速率的成本中得出的用于獲得相應(yīng)期望的機(jī)械強(qiáng)度性能的成本進(jìn)行比較。因此，利用根據(jù)本發(fā)明的方法可確定用于調(diào)節(jié)確定的期望的機(jī)械性能的合金成本數(shù)值。同樣，也可確定為設(shè)定期望的機(jī)械強(qiáng)度性能而用于執(zhí)行必要的冷卻速率的成本數(shù)值。因?yàn)楦叩睦鋮s速率以及鋼合金或鐵合金的合金元素顯著影響得到的產(chǎn)品的機(jī)械性能，通過利用根據(jù)本發(fā)明的方法的比較可準(zhǔn)確確定相對于機(jī)械強(qiáng)度性能的變化的合金變化的成本數(shù)值。因此，例如在將現(xiàn)有的冷卻工段改造成具有而今更高的、可調(diào)節(jié)的冷卻速率之后，期望的機(jī)械強(qiáng)度性能的數(shù)值能夠上升。該上升可用于減少在所使用的鋼材料和/或鐵材料的合金組成中的各個(gè)合金元素，由此實(shí)現(xiàn)整個(gè)方法的成本節(jié)約，這樣的成本節(jié)約通過使用一種或多種合金元素的減少的量而得到。利用根據(jù)本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)這種評估和評定。

在本發(fā)明中，該評估和評定可借助組織模型和/或組織監(jiān)視器和/或組織模擬器來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)如從圖1中可得知的那樣，這種經(jīng)濟(jì)的或資金的相關(guān)關(guān)系存儲于組織模型和/或組織監(jiān)視器和/或組織模擬器中時(shí)，尤其在根據(jù)本發(fā)明的意義中，此時(shí)借助反映評定標(biāo)準(zhǔn)的評定單元還可量化相應(yīng)的參數(shù)在資金方面的影響。從圖1中可得知，屈服極限上升約100MPa引起追加價(jià)格成本約30.00歐元。例如屈服極限從鋼S420MC上升至鋼S500MC，伴隨著成本從65.00歐元上升至85.00歐元，等于有20.00歐元的差值。該平均為30.00歐元的成本增加和在上文提及的示例中為20.00歐元的成本增加必須體現(xiàn)為以添加合金元素的形式或者以相應(yīng)的鋼帶材在其在軋制機(jī)組中進(jìn)行制造時(shí)的冷卻速率的提高的形式，其中，冷卻速率提高使鐵素體顆粒大小更小并且由此帶來強(qiáng)度性能“屈服極限”的提高。該關(guān)系存儲于根據(jù)本發(fā)明的組織模型中并且因此也可定量地以相應(yīng)設(shè)置的、被評定的可數(shù)的評定單元標(biāo)明。

當(dāng)冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的操作者能夠在例如在軋制過程之后對獲得的產(chǎn)品進(jìn)行的并且必需的冷卻期間實(shí)現(xiàn)更高的冷卻速率，例如通過改造使冷卻工段的冷卻能力提高，則由此可達(dá)到強(qiáng)度提升、即所考量的機(jī)械強(qiáng)度性能的提高。現(xiàn)在可將通過該提高的冷卻速率而達(dá)到的強(qiáng)度提升的效果用來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償通過改變所使用的鋼合金和/或鐵合金的化學(xué)組成取得相反的效果?，F(xiàn)在，利用根據(jù)本發(fā)明的方法和在此使用的程序可計(jì)算所使用的合金的化學(xué)組成具有的合金元素中的改變的、減少的錳份額對獲得的產(chǎn)品的需獲得并且所考量的機(jī)械強(qiáng)度性能的影響。這樣重復(fù)進(jìn)行計(jì)算，直至由于提高的冷卻速率引起的強(qiáng)度提升減少到“0”，使得由于提高的冷卻速率引起的強(qiáng)度提升或機(jī)械強(qiáng)度性能的數(shù)值的提升耗盡并且又存在機(jī)械強(qiáng)度性能的原始數(shù)值。在此，由于節(jié)約合金元素產(chǎn)生的成本節(jié)約與由于更高的冷卻速率所需要的成本提高抵消。在通常加有Nb的、具有約0.07％C、0.7％Mn、0.2％Si、0.04％Nb、0.084％Ni、0.034％Mo、0.084％Cr、0.0084％V和0.0084％Ti的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼中，以該方法通過減少合金含量可節(jié)約通常為30.00歐元/t的合金成本的約4％，使得在該示例中合金成本下降到28.80歐元/t。因此，在運(yùn)行年產(chǎn)量為1百萬噸的冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的情況下，對于這種細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼每年可節(jié)約約1.2百萬歐元的合金成本。

利用根據(jù)本發(fā)明的方法可行的是，對于每種材料確定由于減少使用的合金元素的量可產(chǎn)生的節(jié)約。在此，合金份額大的材料提供高節(jié)約潛力，合金份額小的材料提供相應(yīng)更低的潛力。利用根據(jù)本發(fā)明的方法或存儲于其中的程序可行的是，當(dāng)用于相應(yīng)所考量的材料、即相應(yīng)所考量的鋼合金和/或鐵合金的合金成本是已知的時(shí)，能計(jì)算出所考量的冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的整年產(chǎn)量的節(jié)約能力。

為了考慮合金元素對作為獲得的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度性能的屈服極限的影響，本發(fā)明的特征還在于，程序包括如下的數(shù)學(xué)的項(xiàng)和/或算法，其反映在使用的金屬的鋼合金和/或鐵合金的化學(xué)組成中的合金元素的質(zhì)量份額對制造的產(chǎn)品的屈服極限的影響。

在此，在本發(fā)明的特別有利的設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，項(xiàng)具有等式在等式中C_i為分別以重量百分比表示的相應(yīng)不同的合金元素i的份額，A_i和B_i分別為相應(yīng)的回歸系數(shù)(其通過試驗(yàn)預(yù)先確定)，并且YS為屈服極限(Yield Strength)，確定屈服極限的變化(Δ)?；貧w系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)順序來測定，在其中，考慮/已考慮碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、釩(V)、氮(N)、銅(Cu)、鋁(Al)、鈮(Nb)、鈦(Ti)和磷(P)作為鋼合金和/或鐵合金的合金元素的影響，其中，存在/已存在或已知用于確定回歸參數(shù)的實(shí)驗(yàn)性的測量數(shù)據(jù)。

此外有利的是，利用存儲于組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型中的程序同樣可確定在相變之后在制造的產(chǎn)品中最終形成的顆粒大小，因?yàn)轭w粒大小依據(jù)霍爾-佩奇關(guān)系(Hall-Petch-Relation)對機(jī)械強(qiáng)度性能有影響。因此，本發(fā)明在設(shè)計(jì)方案中還規(guī)定，程序包括如下的項(xiàng)，其反映在產(chǎn)品最終冷卻時(shí)形成的鐵素體組織的鐵素體顆粒大小(d)對屈服極限的影響、呈等式的形式。除了計(jì)算相成分和合金元素的影響之外，還重要的是，計(jì)算轉(zhuǎn)變而成的金屬的顆粒大小。鐵素體顆粒大小對得到的機(jī)械強(qiáng)度性能有重大影響，因?yàn)楦鶕?jù)霍爾-佩奇-關(guān)系，伴隨著顆粒大小的下降，預(yù)期有強(qiáng)度性能“屈服極限”的提升ΔΥ。在等式中，d為鐵素體顆粒大小，A為回歸參數(shù)并且YS為屈服極限(Yield Strength)，確定屈服極限的變化(Δ)。

因?yàn)樾纬傻蔫F素體顆粒大小與相應(yīng)的冷卻速率相關(guān)，本發(fā)明還規(guī)定，程序包括如下的項(xiàng)，其反映冷卻速率對在產(chǎn)品最終冷卻時(shí)形成的鐵素體組織的鐵素體顆粒大小(d_α)的影響、呈等式的形式。在此，d_α為鐵素體顆粒大小，A_i為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，C_eq為碳當(dāng)量，d_γ為奧氏體顆粒大小，ε為殘余硬化并且CR為冷卻速率。由此可見，冷卻速率越高則使得鐵素體顆粒越小。在制造時(shí)，通常追求生產(chǎn)具有盡可能高強(qiáng)度的材料并且調(diào)節(jié)成盡可能小的鐵素體顆粒。鐵素體顆粒大小決定性地受冷卻速率或冷卻速度影響，冷卻速率或冷卻速度可在(通常軋制機(jī)組以及制造的產(chǎn)品的軋制過程結(jié)束之后的)冷卻工段中根據(jù)可供使用的冷卻能力來調(diào)節(jié)。

因?yàn)橥ǔ２豢杉皶r(shí)地測量機(jī)械強(qiáng)度性能，根據(jù)本發(fā)明使用如下的模型，其包括組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型，組織模擬器/組織監(jiān)視器/組織模型包括對產(chǎn)出的、含有金屬的鋼合金和/或鐵合金的產(chǎn)品的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能進(jìn)行計(jì)算的程序，該程序根據(jù)冶金技術(shù)的設(shè)備的相應(yīng)的過程環(huán)節(jié)并基于計(jì)算的、在制造的產(chǎn)品的形成的冶金的組織中的金相成分和/或金相成分的相應(yīng)份額計(jì)算出至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能。這種模型為所謂的MPC(機(jī)械性能計(jì)算器Mechanical Property Calculator)程序，該程序根據(jù)在整個(gè)過程環(huán)節(jié)中的過程條件確定機(jī)械性能，整個(gè)過程環(huán)節(jié)由爐子、軋制機(jī)組和冷卻工段組成。這實(shí)現(xiàn)了設(shè)定卷取溫度或冷卻速率的新的理論值。附加地，該模型適用于在平衡水區(qū)域(Trimmwasserzone)中的調(diào)節(jié)目的。在冷卻之后使用屈服極限或拉伸強(qiáng)度作為調(diào)節(jié)參數(shù)。在預(yù)設(shè)該設(shè)定值時(shí)，模型計(jì)算為此必需的過程參數(shù)。結(jié)果立即可見并且在每個(gè)新的循環(huán)計(jì)算中更新。MPC程序的核心是，計(jì)算生產(chǎn)的材料在冷卻后的機(jī)械強(qiáng)度性能。通過半經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。對帶材或板材的不同的體積單元進(jìn)行計(jì)算。因此，將帶材或板材劃分成小的單元。在計(jì)算期間，考慮過程參數(shù)，例如軋制速度和軋制溫度。如果這些過程參數(shù)發(fā)生變化，則立即進(jìn)入新的計(jì)算。給出性能在帶材或板材中的機(jī)械(強(qiáng)度)分布作為結(jié)果。

機(jī)械(強(qiáng)度)性能的計(jì)算的基礎(chǔ)是計(jì)算產(chǎn)出的材料的相成分。為此，需要計(jì)算金屬的精確的冷卻變化曲線，并且根據(jù)該冷卻曲線(其本身又受冶金的組織轉(zhuǎn)變影響)建立奧氏體分解為成分鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體的模型。如果使用該模型計(jì)算機(jī)械(強(qiáng)度)性能，則必須利用測量的數(shù)值進(jìn)行校正，以確保很好地預(yù)測機(jī)械(強(qiáng)度)性能。因此，將借助模型計(jì)算的數(shù)值與由拉伸試樣確定的數(shù)值進(jìn)行比較并且確定，在測量值的分散度很小的情況下，在計(jì)算的數(shù)值與測量的數(shù)值之間是否存在顯著的相互關(guān)系。在不同的設(shè)備類型(熱軋帶材機(jī)組、厚板材機(jī)組和連續(xù)鑄造設(shè)備、尤其是CSP設(shè)備)中獲得這種一致性。

借助在MPC模型中的計(jì)算可分析并優(yōu)化現(xiàn)有的生產(chǎn)情況和過程情況。因此，通過對合金方案的改進(jìn)可降低用于合金元素的成本，因?yàn)榭捎?jì)算成本-用量比例。因此，在改進(jìn)方案中，本發(fā)明的特征還在于，借助程序至少相對于至少一個(gè)需達(dá)到的機(jī)械強(qiáng)度性能優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，可計(jì)算具有給定的化學(xué)組成的需制造的產(chǎn)品的強(qiáng)度性能。如果運(yùn)行參數(shù)(例如在終軋機(jī)組(軋制)中的負(fù)荷分布、最終軋制溫度、冷卻策略或卷取溫度)改變，則獲得的機(jī)械強(qiáng)度性能改變。在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)使用的程序?qū)φ{(diào)節(jié)的或需調(diào)節(jié)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并且因此決定最佳的強(qiáng)度性能。

此外，可考慮設(shè)備技術(shù)改進(jìn)產(chǎn)生的作用，即例如提高最大軋制力或者提高最大冷卻速率等等。這些改進(jìn)的生產(chǎn)條件使得在制造材料時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)材料的(強(qiáng)度)性能或者降低成本。因此可推動(dòng)材料研發(fā)，為此相對于分別提出的要求以最佳的方式調(diào)節(jié)在軋制機(jī)構(gòu)以及在冷卻工段中的過程參數(shù)。

考慮到相應(yīng)期望的機(jī)械強(qiáng)度性能，利用在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的程序由此可優(yōu)化在煉鋼機(jī)構(gòu)、軋制機(jī)構(gòu)和冷卻工段中的過程環(huán)節(jié)的各個(gè)加工步驟的運(yùn)行參數(shù)，使得確定在各個(gè)加工步驟中的各個(gè)組織變化，并且由此迭代地確定性能優(yōu)化的組織。因此，可優(yōu)化傳統(tǒng)的過程或者加速新材料的研發(fā)和制造。由此，可節(jié)約在材料開發(fā)時(shí)的巨額成本。

此外，由于轉(zhuǎn)化爐爐缸大，通常生產(chǎn)的預(yù)制材料或鑄錠由于訂購量少并且批量小而必須部分(暫時(shí))存放。這導(dǎo)致具有相應(yīng)庫存成本的大的庫存。借助根據(jù)本發(fā)明的方法可行的是，對分析成分相同、即化學(xué)組成相同，但制造參數(shù)不同的鑄錠進(jìn)行加工并且基于不同的制造參數(shù)或運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)到不同的強(qiáng)度性能。這通過使用相應(yīng)的迭代方法來實(shí)現(xiàn)，借助該迭代方法，通過在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的程序確定或可確定可能達(dá)到的機(jī)械強(qiáng)度性能。以該方式可降低庫存或降低庫存成本并且提高經(jīng)濟(jì)性。

此外，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了實(shí)際相應(yīng)出現(xiàn)的機(jī)械(強(qiáng)度)性能的在線可視化，為此在改進(jìn)方案中規(guī)定，在控制臺上在線地顯示相應(yīng)計(jì)算的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能。由此，基于信息和狀態(tài)消息實(shí)現(xiàn)了人工介入并且引起生產(chǎn)中斷的減少。

但是附加地，也可使用目標(biāo)強(qiáng)度性能的自動(dòng)控制。由此可實(shí)時(shí)對干擾做出反應(yīng)并且這樣優(yōu)化另外的生產(chǎn)流程，即，使得達(dá)到期望的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能。這通過自動(dòng)修正在軋制機(jī)構(gòu)和在冷卻工段中的至少一個(gè)或一些方法參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此提供了在帶材長度或板材長度上的均勻的性能分布。因此，本發(fā)明的特征還在于，借助計(jì)算的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能控制冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)并且自動(dòng)地操控期望的至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能。如果例如由于運(yùn)行干擾沒有維持預(yù)設(shè)的理論運(yùn)行參數(shù)(例如預(yù)設(shè)的最終軋制溫度)，可能也不再能達(dá)到一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)的機(jī)械強(qiáng)度性能。在這種情況下，在根據(jù)本發(fā)明的方法中的程序利用相應(yīng)實(shí)際測量的數(shù)值/數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并且這樣改變其余的運(yùn)行參數(shù)(例如冷卻策略和卷取溫度)，即，使得盡管如此也(盡可能)達(dá)到期望的理論機(jī)械強(qiáng)度性能。因此，自動(dòng)地操控一個(gè)或多個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能。

本發(fā)明可用于由鋼合金和鐵合金制造金屬帶材和板材的軋制機(jī)構(gòu)中，例如熱軋帶材機(jī)構(gòu)和厚板材機(jī)構(gòu)中，本發(fā)明還可用于生產(chǎn)過程中的、用于冷卻含鋼或含鐵的材料的所有工位，尤其是相應(yīng)具有相關(guān)的器械的熱軋帶材機(jī)組和厚板材機(jī)組。優(yōu)選地，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的冶金技術(shù)的設(shè)備包括熱軋機(jī)構(gòu)和/或厚板材機(jī)構(gòu)，在其中，在爐子之后在任意數(shù)量的機(jī)架中進(jìn)行成型，機(jī)架也可分成一個(gè)或多個(gè)預(yù)軋機(jī)架和一個(gè)或多個(gè)終軋機(jī)架，并且其中，成型的材料接下來在冷卻工段中在被冷卻到卷取溫度或冷卻停止溫度。因此，本發(fā)明的特征還在于，冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備具有包括爐子、軋制機(jī)構(gòu)(尤其是熱軋機(jī)構(gòu)和/或厚板材軋制機(jī)構(gòu))和冷卻工段的過程環(huán)節(jié)，并且將該冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的整個(gè)過程環(huán)節(jié)的運(yùn)行參數(shù)加入到程序中。

但是也可行的是，冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備包括煉鋼機(jī)構(gòu)和/或連續(xù)鑄造設(shè)備，其同樣包括在組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型中，因此組織模擬器/組織監(jiān)視器/組織模型構(gòu)造成所謂的3級工具。因此，本發(fā)明最后還規(guī)定，冶金技術(shù)的設(shè)備包括如下的區(qū)域、尤其是煉鋼機(jī)構(gòu)和/或連續(xù)鑄造設(shè)備，在其中熔液狀地存在金屬的鋼合金和/或鐵合金，并且將包括該區(qū)域的冶金技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備的整個(gè)過程環(huán)節(jié)的運(yùn)行參數(shù)加入到程序中。

總的來說，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)：

·由于改進(jìn)了合金方案，合金成本得到優(yōu)化

·通過最佳地調(diào)節(jié)過程參數(shù)來開發(fā)材料

·使機(jī)械性能實(shí)時(shí)可視化并且顯示信息消息

·全自動(dòng)地實(shí)時(shí)控制一個(gè)或至少一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度性能

·通過使用組織模擬器和/或組織監(jiān)視器和/或組織模型，能夠降低運(yùn)行成本以及定量評判投資成本的用處。