CO2-Minderung und Energieeffizienz

ProcT­win - In­te­grier­te Mo­del­lie­rung für nach­hal­ti­ge und op­ti­mier­te Stahl­her­stel­lungs­pro­zes­se

Die Stahl­pro­duk­ti­on um­fasst meh­re­re Ver­a­r­bei­tungs­schrit­te – wie Strang­gie­ßen, Wie­der­er­wär­men, War­mum­for­men, Ab­schre­cken und Rich­ten – die zwar se­pa­rat ge­steu­ert wer­den, je­doch stark über ge­mein­sa­me Pa­ra­me­ter mit­ein­an­der ver­knüpft sind. Diese Ab­hän­gig­kei­ten er­schwe­ren eine durch­gän­gi­ge Op­ti­mie­rung der ge­sam­ten Pro­zess­ket­te, ob­wohl be­kannt ist, dass Pro­zes­s­op­ti­mie­rung den CO₂-Fuß­ab­druck er­heb­lich re­du­zie­ren kann. Viele kri­ti­sche Pro­zess­da­ten sind nicht di­rekt mess­bar, und neue di­gi­ta­le Werk­zeu­ge wer­den be­nö­tigt, um den Über­g­ang zu einer nach­hal­ti­ge­ren Stahl­pro­duk­ti­on zu be­schleu­ni­gen.

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De­ep­Sche­du­ling - Er­klär­ba­re KI und mensch­zen­trier­tes Lern­lö­sungs-Fra­me­work für die Op­ti­mie­rung in­dus­tri­el­ler Ein­satz- und Pro­duk­ti­ons­pla­nung

Edel­stahl­pro­duk­te für Luft- und Raum­fahrt er­for­dern eine äu­ßerst prä­zi­se Pro­zess­füh­rung beim Glü­hen, Här­ten, An­las­sen und Ab­schre­cken. Es müs­sen ex­trem enge Tem­pe­ra­tur­fens­ter von nur we­ni­gen Kel­vin ein­ge­hal­ten wer­den. Die not­wen­di­gen Auf­heiz- und Ab­kühl­zei­ten der Öfen füh­ren zu Pro­duk­ti­ons­s­till­stän­den, ge­rin­gem Durch­satz und hohen Ener­gie­kos­ten.

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Safe H-DRI - Si­che­rer Trans­port von DRI aus der H2-ba­sier­ten Di­rekt­re­duk­ti­on unter Be­rück­sich­ti­gung der qua­li­täts­be­zo­ge­nen H-DRI Re­ak­ti­vi­tät, der Sta­bi­li­tät, der Ef­fi­zi­enz von Pas­si­vie­rungs­ver­fah­ren sowie von Ge­sund­heits- und Re­cy­clin­ga­spek­ten

Das Pro­jekt kon­zen­triert sich auf die Be­wäl­ti­gung zen­tra­ler Her­aus­for­de­run­gen bei der si­che­ren Hand­ha­bung, dem Trans­port und der La­ge­rung von H-DRI sowie der Mi­ni­mie­rung von Ri­si­ken wie Selbs­t­er­hit­zung, Ent­zün­dung und Ex­plo­si­o­nen. Durch die Er­for­schung in­no­va­ti­ver Pas­si­vie­rungs­me­tho­den und der Wie­der­ver­wen­dung von H-DRI Fein­an­tei­len sol­len die Si­cher­heit, Nach­hal­tig­keit und Ef­fi­zi­enz in der ge­sam­ten Wert­schöp­fungs­ket­te der Stahl­er­zeu­gung ver­bes­sert wer­den.

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Digitalisierung und Prozessmesstechnik

AgiFlex: Agen­ten­ba­sier­te Mo­del­le zur Mi­ni­mie­rung des Koh­len­stoff­ver­brauchs in fle­xi­blen und ef­fi­zi­en­ten zu­künf­ti­gen in­te­grier­ten Stahl­wer­ken

Zur Re­du­zie­rung der CO2-Emis­si­o­nen sind um­fas­sen­de Än­de­run­gen in den Pro­duk­ti­ons­ket­ten der Stahl­in­dus­trie not­wen­dig. Vor die­sem Hin­ter­grund muss die Pro­zes­sin­te­gra­ti­on neu op­ti­miert wer­den, ins­be­son­de­re im Hin­blick auf Gas- und Ener­gief­lüs­se. Be­ste­hen­de Werk­zeu­ge der ak­tu­el­len In­for­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gi­en sind für diese neuen Auf­ga­ben nicht ge­eig­net, da es an Fle­xi­bi­li­tät und Op­ti­mie­rungs­fä­hig­keit man­gelt.

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Suf­Con­In­spect - Er­mög­li­chung einer Null-Feh­ler-Fer­ti­gung für die Flach­stahl­pro­duk­ti­on durch op­ti­mier­te In­spek­ti­ons­er­geb­nis­se und eine neue Stufe der On­line-Ober­flä­chen­qua­li­täts­kon­trol­le

Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz und Wett­be­werbs­fä­hig­keit sind die Haupt­zie­le des eu­ro­pä­i­schen Green Deal. In die­sem glo­ba­len Um­struk­tu­rie­rungs­pro­zess sind die Ver­bes­se­rung des Aus­brin­gens und die Ver­rin­ge­rung des Ab­falls, die durch eine Null-Feh­ler-Pro­duk­ti­on an­ge­strebt wird, eine kos­ten­güns­ti­ge Mög­lich­keit für eu­ro­pä­i­sche Stahl­her­stel­ler, eine nach­hal­ti­ge­re Pro­duk­ti­on zu re­a­li­sie­ren. Das Surf­Con­In­spect-Pro­jekt zielt dar­auf ab, die eu­ro­pä­i­sche Stahl­in­dus­trie mit einem ver­teil­ten On­line-Kon­troll­sys­tem zu un­ter­stüt­zen, das prä­zi­se Qua­li­täts­in­for­ma­ti­o­nen für ro­bus­te Kon­troll­maß­nah­men lie­fert.

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Steam­Dry - Über­hitz­te Dampf­trock­nung für nach­hal­ti­ge und wie­der­ver­wert­ba­re bahn­för­mi­ge Ma­te­ri­a­li­en

Das Steam­Dry-Pro­jekt zielt dar­auf ab, den Ener­gie­ver­brauch und die CO2-Emis­si­o­nen in der Pa­pier- und Kar­ton­in­dus­trie er­heb­lich zu sen­ken, indem es ein Kon­zept vor­stellt, das be­acht­li­che 60 % Ener­gie­ein­spa­run­gen bei der ther­mi­schen Trock­nung und 40 % Ener­gie­ein­spa­run­gen in einer Pro­duk­ti­ons­li­nie er­zielt, mit dem Po­ten­zi­al für eine bis hun­dert­pro­zen­ti­ge Re­du­zie­rung der CO2-Emis­si­o­nen.

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Kreislaufwirtschaft

Geo­CRM - Geo­me­tall­ur­gi­sche Auf­be­rei­tung von Stahl­werk­schla­cken zur Kreis­l­auf­füh­rung von Kri­ti­schen Roh­stof­fen und CO2-Bin­dung

Die deut­sche Stahl­her­stel­lung bil­det mit einer jähr­li­chen Roh­stahl­pro­duk­ti­on von 37 Mt/a (2022), was ca. 27% der eu­ro­pä­i­schen Pro­duk­ti­ons­men­ge ent­spricht, einen es­sen­ti­ell wich­ti­gen Wirt­schafts- und Werk­stoff­zweig. Kri­ti­sche Roh­stof­fe („cri­ti­cal raw ma­te­ri­a­ls“-CRM), wie Va­na­di­um und Phos­phor sind so­wohl in den ein­ge­setz­ten Roh­stof­fen (z.B. Erze) als auch dem men­gen­mä­ßig größ­ten Ne­ben­pro­dukt Schla­cke ent­hal­ten.

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Flu­o­rid­S­e­lek­tiv - Ver­fah­rens­ent­wick­lung zur se­lek­ti­ven Flu­o­ridab­tren­nung aus in­dus­tri­el­len Pro­zess­wäs­sern

Pro­zess­wäs­ser der Roh­ei­sen- und Stahl­er­zeu­gung wei­sen Flu­o­ridge­hal­te bis 100 mg/L auf. Zur Ab­lei­tung oder Kreis­l­auf­füh­rung ist eine se­lek­ti­ve Ab­tren­nung des Flu­o­rids not­wen­dig und sinn­voll. Ver­bleibt Flu­o­rid im Rah­men der Pro­zess­was­se­rent­sa­l­zung im Kon­zen­trat, ist die­ses viel­fach nicht ver­wert­bar und zu ent­sor­gen. Ver­füg­ba­re Be­hand­lungs­ver­fah­ren tren­nen in der Regel das Flu­o­rid un­s­e­lek­tiv ab, es ent­steht ein zu ent­sor­gen­des Misch­kon­zen­trat. Für die ef­fek­ti­ve Flu­o­ridab­tren­nung sind die Ver­fah­ren se­lek­ti­ve Ad­sorp­ti­on bzw. se­lek­ti­ve Fäl­lung ge­eig­net.

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Zin­kAt­li­ne - Ent­wick­lung eines At­li­ne-Mess­ver­fah­rens zur schnel­len Ana­ly­se des Ge­samt­zink­ge­hal­tes in Pro­zess­wäs­sern

Die in der Stahl­pro­duk­ti­on und Ober­flä­chen­be­hand­lung (Ver­zin­kung) auf­tre­ten­den Pro­zess­wäs­ser kön­nen mit er­höh­ten Zink­ge­hal­ten be­las­tet sein. Es wird zudem dis­ku­tiert, die für die Ober­flä­chen­be­hand­lung der­zeit gül­ti­gen Ein­leit-Grenz­wer­te von 2 mg/L auf 1 mg/L bis 0,1 mg/L deut­lich ab­zu­sen­ken, was einen un­mit­tel­ba­ren Hand­lungs­be­da­rf in der Pro­zess­füh­rung und Ab­was­ser­be­hand­lung er­for­dert.

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Prozessoptimierung

Per­Mon­LiSt - Kon­ti­nu­ier­li­che Über­wa­chung der Mo­dell­ge­nau­ig­keit und Ka­li­brie­rung von Mo­dell- und Steu­e­rungs­funk­ti­o­nen für Pro­zes­se der Flüs­sig­stahl­er­zeu­gung

Ana­ly­ti­sche Pro­zess­mo­del­le wer­den im Rah­men der Level-2-Au­to­ma­ti­sie­rung zur Be­ob­ach­tung und Steu­e­rung von Stahl­er­zeu­gungs­pro­zes­sen ein­ge­setzt. Auf­grund von Än­de­run­gen in den Be­trieb­sprak­ti­ken, den Ein­satz­stof­fen oder den her­ge­stell­ten Qua­li­tä­ten ver­schlech­tert sich die Vor­her­sa­ge­ge­nau­ig­keit der Mo­del­le und die Zu­ver­läs­sig­keit der Soll­wert­be­rech­nun­gen. Für die kon­ti­nu­ier­li­che Über­wa­chung der Pro­zess­per­for­man­ce sowie der Mo­dell­ge­nau­ig­keit und der An­pas­sung von Mo­dell- und Ma­te­ri­al­pa­ra­me­tern feh­len ge­eig­ne­te Ana­ly­se­werk­zeu­ge. Somit ist die Zu­ver­läs­sig­keit von Pro­zess­mo­del­len in­ner­halb eines Level-2-Au­to­ma­ti­sie­rungs­sys­tems nicht dau­e­r­haft ge­währ­leis­tet.

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Hy­dro­Pic - Ana­ly­se und Kon­trol­le des Was­ser­stoff­ge­halts bei der Stahl­er­zeu­gung

Der im Stahl ge­lös­te Was­ser­stoff kann in­ters­ti­ti­ell in das Ge­fü­ge ein­ge­bet­tet wer­den, was zu einer Ver­rin­ge­rung der Zug- und Dau­e­r­fes­tig­keit und damit zu Fehl­funk­ti­o­nen der Bau­tei­le führt. Die An­for­de­run­gen an ge­rings­te Was­ser­stoff­ge­hal­te im Stahl­end­pro­dukt stei­gen immer mehr, ins­be­son­de­re bei hoch­fes­ten Stäh­len. Eine ge­ziel­te Steu­e­rung des Was­ser­stoff­ge­halts in der Flüs­sig­stahl­er­zeu­gung ist je­doch schwie­rig, da die Höhe der Was­ser­stof­f­auf­nah­me nach der Va­ku­um­be­hand­lung nur mit hoher Un­si­cher­heit vor­her­ge­sagt wer­den kann und nur punk­tu­el­le H-Mes­sun­gen zur Ver­fü­gung ste­hen.

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Tri­bo­Sim - Ver­schleiß von Wa­l­zen­be­schich­tun­gen ex­pe­ri­men­tell und si­mu­la­tiv be­wer­ten

Auf­grund des er­höh­ten Ver­schlei­ßes an Ar­beits­wa­l­zen durch ver­mehr­ten Ein­satz von höchst­fes­ten Stäh­len im Au­to­mo­bil­bau sowie den Ein­satz der to­xi­schen und krebs­er­re­gen­den Chrom­säu­re für die ver­schleiß­min­dern­de Hart­ver­chro­mung von Wa­l­zen sind auf­wän­di­ge Be­triebs­ver­su­che für die Ent­wick­lung von neuen Wa­l­zen­be­schich­tun­gen er­for­der­lich.

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