DFG-Projekt PF 394/3–1

Simulation von Strömung, Erstarrung und Bandformung bei der Erzeugung von Breitband mit dem Zwei-Rollen-Gießverfahren

Die Strö­mung, die makro­sko­pi­sche Erstar­rung und die Band­for­mung wur­den für das Band­gie­ßen mit­tels phy­si­ka­li­scher und nume­ri­scher Simu­la­ti­on unter­sucht. Am phy­si­ka­li­schen Was­ser­mo­dell des Schmel­zen­pools kamen laser­op­ti­sche Strö­mungs­mess­tech­ni­ken (DPIV, LDA) zum Ein­satz. Hier wur­den die grund­le­gen­den Strö­mungs- und Tur­bu­lenz­struk­tu­ren bestimmt. Über die vali­dier­te CFD-Simu­la­ti­on der Was­ser­strö­mung wur­den die Strö­mung und die makro­sko­pi­sche Erstar­rung der Stahl­schmel­ze auf den Gieß­rol­len simu­liert. Den wesent­li­chen Ein­fluss auf das Strö­mungs­feld im Schmel­zen­pool übt das Tauchrohr­kon­zept aus. Die in den Pool ein­tre­ten­den Frei­strah­len erzeu­gen Berei­che hoher Fluid­ge­schwin­dig­kei­ten und hoher Tur­bu­lenz. Dies führt auf­grund der Durch­mi­schung zu gerin­ger Unter­küh­lung der Stahl­schmel­ze und bewirkt ein ver­lang­sam­tes Band­scha­len­wachs­tum. In beru­hig­ten Berei­chen wächst die Band­scha­le schnel­ler auf. Dies führt zu ungleich­mä­ßi­ger Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur des gegos­se­nen Ban­des. Hier wird eine prin­zi­pi­el­le Über­ein­stim­mung zwi­schen den Ergeb­nis­sen der CFD-Simu­la­ti­on und der Mes­sung der Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur gefun­den. Die Ver­grö­ße­rung der Pool­hö­he führt unab­hän­gig vom Tauchrohr­kon­zept trotz erhöh­tem Mas­sen­strom zu einer Ver­gleich­mä­ßi­gung der Er-star­rung auf den Gieß­rol­len. Der Ein­fluss der Strö­mung sinkt.

Die CFD-Simu­la­ti­on der insta­tio­nä­ren Pool­strö­mung wur­de sowohl für Was­ser als auch Stahl­schmel­ze unter Berück­sich­ti­gung der Erstar­rung durch­ge­führt. Die Form der frei­en Ober­flä­che wird durch die nume­ri­sche Simu­la­ti­on wie­der­ge­ge­ben. Wäh­rend bei der Simu­la­ti­on der Was­ser­strö­mung ein sta­tio­nä­res Strö­mungs­feld gefun­den wird, wer­den bei der Simu­la­ti­on der Stahl­schmel­ze zykli­sche Schwan­kun­gen vorgefunden.

Das Ver­ständ­nis über die Zusam­men­hän­ge von Strö­mung und Erstar­rung und die Aus­wir­kung auf die Band­for­mung wur­de wesent­lich erwei­tert. Die Zusam­men­ar­beit der betei­lig­ten Insti­tu­te IBF und IOB wur­de als sehr för­der­lich für den wis­sen­schaft­li­chen Fort­schritt empfunden.


Logo DFGDas Pro­jekt wur­de durch die Deut­sche For­schungs­ge­mein­schaft (DFG) unter dem Geschäfts­zei­chen PF 394/3–1 gefördert.