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.