IGF-Projekt Wärmebehandlung in Banddurchlaufanlagen

Definierte Einstellung von Wärmeübergangsprofilen in Sprühdüsenfeldern zur Optimierung der Wärmebehandlung in Banddurchlaufanlagen

Forschungsstellen
RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik
OvGU Magdeburg, Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik

Laufzeit
01.08.2019 – 31.01.2022

Zusammenfassung

Bei industrieller Fertigung von hochfesten metallischen Flach- und Langprodukten in kontinuierlichen Anlagen ist die Abkühlung im Rahmen der Wärmebehandlung ein entscheidender Prozessschritt. Hohe Abkühlraten können nur mit einer Wasserkühlung realisiert werden. Dazu wird das Wasser mit Hilfe von Sprühdüsen zu Tropfen zerstäubt. In kontinuierlichen Anlagen werden Arrays aus Sprühdüsen verwendet, wobei die Düsenkegel und Auftreffbereiche der einzelnen Düsen überlappen. In der Folge entstehen auf der Produktoberfläche komplexe Strömungsphänomene (Wasserberge, Ablaufwasser, etc.), die den Wärmeübergang und die Abkühlgeschwindigkeit beeinflussen.
Im vorgestellten Projekt sollen die Strömungsphänomene und deren Einfluss auf den Wärmeübergang beschrieben werden, um anschließend die Wärmeübergänge auf der Oberfläche definiert einzustellen. Zur Umsetzung des Projektziels wird ein Versuchsstand des Lehrstuhls für Thermodynamik und Verbrennung der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg umgebaut. Ziel ist die Bestimmung der integralen und lokalen Wärmeübergänge im Sprühdüsenfeld unter dem Einfluss veränderlicher Eingangsparameter. Am Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen wird ein Versuchsstand aufgebaut, mit dem die Charakterisierung der Strömungsphänomene in kontinuierlichen Anlagen möglich ist. Anschließend werden die Erkenntnisse beider Forschungsstellen zusammengeführt, um im ersten Schritt den Einfluss der Strömung auf den Wärmeübergang bestimmen zu können. Anschließend werden die wichtigsten Einflussparameter identifiziert und im Hinblick auf eine homogene Abkühlung optimiert.
Damit leistet das angestrebte Forschungsvorhaben einen Beitrag zum besseren Prozessverständnis von Wasserkühlungen. Anlagenbetreibern der Leichtmetall-, Buntmetall- und Stahlindustrie ermöglichen die angestrebten Forschungsergebnisse ihre Produkte energie- und ressourceneffizienter herzustellen. Halbzeugfertiger und Dienstleister in der Wärmebehandlung profitieren ebenso wie Anlagenbauer, Anlagenbauzulieferer und Ingenieurdienstleister von verbessertem Prozessverständnis und verringertem Ausschuss.


Das IGF-Vorhaben 20782 BG der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Weitere Informationen erhalten Sie über das Forschungskuratorium Maschinenbau e.V., Lyoner Straße 18, 60528 Frankfurt oder info@fkm-net.de