Future Challenges in the Steel Industry and Consequences for Rolling Plant Technologies
BHM (
Future Challenges in the Steel Industry and Consequences for Rolling Plant Technologies
Bruno Buchmayr 0 2 4 5
Michael Degner 0 2 3 4
Heinz Palkowski 0 1 2 4
0 Schlüsselwörter: Stahlmarkt , Dünnband, TMB, Moderne Stahlgüten, Walzwerke, Prozessoptimierung
1 Chair of Metal Forming, Clausthal University of Technology , Clausthal-Zellerfeld , Germany
2 Zukünftige Herausforderungen in der Stahlindustrie und deren Konsequenzen für die Walzwerkstechnologien
3 SMS group GmbH , Hilchenbach-Dahlbruch , Germany
4 Univ.-Prof. DI. Dr. B. Buchmayr ( ) Chair of Metal Forming , Montanuniversitaet Leoben, Franz-Josef-Str. 18, 8700 Leoben , Austria
5 Chair of Metal Forming , Montanuniversitaet Leoben, Leoben , Austria
This paper provides an overview of recent steel market developments considering also the global steel oversupply as well as the installed and planned capacity as recessions in some emerging economies. Especially the enormous Chinese investments combined with their actually decreasing demand are a major reason for the deterioration on the steel market. The general steel demand also declines due to slow growth or even reductions in technology fields like ship building, thermal power plants, infrastructural needs, or even the automotive industry. Nevertheless, environmental and energy-efficient production routes are of primary interest, partly handled by thin strip production processes. TMCP (thermo-mechanical controlled processing) remains a main research field for many applications. Increased demands are expected regarding enhanced strength for light-weight design, improved toughness to ensure safety in case of earthquakes and fires, or improved formability to overcome geometrical limits. New steel grades like bainitic steels, nanocrystalline materials, TWIP-steel or grain-oriented electrical sheet metals have led to advanced quality criteria also for rolling plants. Furthermore, steel has to stay competitive against lightweight metals, CFK, and plastics. Some examples of recent innovative processing optimizations are described requiring not only process monitoring but also model-based simulation and real-time online control. Finally, the article states that new holistic strategies are necessary to overcome future challenges.
Steel market; Thin strip; TMCP; Advanced steel grades; Rolling plants; Process optimization
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Zusammenfassung: Dieser Beitrag gibt einen Überblick
über die aktuellen Entwicklungen am Stahlmarkt sowohl
betreffend der globalen Überkapazität als auch der
Konjunkturschwächen in den Entwicklungsländern. Die
enormen Investitionen und der sinkende Eigenbedarf in China
sind Hauptgründe für die angespannte Situation am
Stahlmarkt. Der allgemeine Stahlbedarf sinkt durch ein
langsameres Wachstum oder sogar durch Rückgänge in den
Technologiebereichen wie Schiffsbau, Kraftwerksbau,
Infrastrukturentwicklung und auch in der Automobilindustrie.
Dennoch stehen die umweltschonenden und
energieeffizienten Produktionsrouten, wie bspw. die
Dünnbandtechnologie, im Mittelpunkt des Interesses. Das
thermo-mechanische Walzen bildet immer noch einen
Forschungsschwerpunkt für viele Anwendungen. Verstärkte Nachfragen
bestehen in Bezug auf erhöhte Festigkeiten für den Leichtbau,
verbessertes Zähigkeitsverhalten im Falle von Erdbeben
und Bränden oder Verbesserung der Umformbarkeit zur
Darstellung komplexer Geometrien. Neue Stahlgüten wie
Bainitische Stähle, nanokristalline Werkstoffe,
TWIP-Stähle oder kornorientierte Bleche für Elektromotoren bilden
höhere Qualitätsanforderungen für die Walzwerke. Zudem
müssen Stähle gegenüber anderen Leichtbauwerkstoffen
und verstärkten Kunststoffen wettbewerbsfähig bleiben.
Einige Beispiele von innovativen Verbesserungen der
Herstellrouten zeigen, dass nicht nur die übliche datenbasierte
Prozessüberwachung, sondern viel mehr noch die
modellbasierte Simulation und die Echtzeitkontrolle notwendig
sind. In Zukunft sind neue holistische Ansätze zur
Bewältigung der zukünftigen Anforderungen erforderlich.
1. Introduction
The current economic situation in the steel producing
industry is characterized by a high overcapacity worldwide.
One major reason is the overcapacity of steel in China [
1
],
and, in addition, the lower demand of steel in fields like
ship building, thermal power plants, infrastructure, and the
automotive industry. The development of crude steel
production in the world and in China is given in Fig. 1. There
are two exceptional growth periods, one after the Second
World War and one described as the Chinese steel boom
starting in the late nineties. It is evident that the economic
opening and the new Chinese policy have also brought an
increase of the prosperity [
2
]. Yet, the higher volume of
exports compared to the imports in China, as shown in Fig. 2,
has led to some deterioration, which can be seen in Fig. 3,
with respect to the development of the steel prices for hot
and cold rolled coils in the period between 1998 and 2016.
When doing such a marke (...truncated)