Erzeugung räumlich einstellbarer Kraftdichteverteilungen und Strömungsfelder beim elektromagnetischen Rühren und Fördern von Metallschmelzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Schwerdtfeger
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5292148

Ein verbreitetes Verfahren in der Technik ist der induktive Antrieb von elektrisch leitenden Flüssigkeiten. Durch Wechselwirkung zwischen dem von einem Induktor erzeugten Magnetfeld und den im Fluid induzierten Strömen werden auf das Flüssigmetall (Metallschmelze) Kräfte ausgeübt, die das Metall in Strömung versetzen. Beim konventionellen Induktionsrühren ist die räumliche Verteilung der Kraftdichte durch die Geometrie des Induktors und die elektro-magnetischen Parameter (Frequenz, magnetische Induktion) vorgegeben. Dieses "starre" Kraftdichteprofil kann technische Nachteile ergeben, z.B. - beim Stahlstranggießen mit Tauchrohrbetrieb kann das Rühren im Kokillenbereich dazu führen, daß das Abdeckpulver in die Schmelze hineingerührt wird, - beim Stranggießen von Stählen führt das Rühren zu einem legierungs- und kohlenstoffverarmten Streifen, der beim Schwefelabdruck als "weißes Band" erscheint, - beim induktiven Rühren in Öfen, z.B. in Lichtbogenöfen für Stahlschmelzen, ergibt sich wegen der Badbewegung ein Verschleiß der feuerfesten Zustellung. Ziel des Vorhabens ist, verschiedene Möglichkeiten zur Einstellung manipulierbarer Kraftdichteverteilungen zu untersuchen. Es wäre wünschenswert, Rührer zu konzipieren, mit denen das Kraftdichteprofil gezielt eingestellt werden kann, so daß optimale metallurgische Bedingungen hergestellt werden können, z.B. Rühren nur am Rand der Schmelze (Vermeidung von Einrühren von Gießpulver), Rühren nur im Innern (Vermeidung von weißen Streifen, Schutz von Feuerfest-Material), entgegengesetzt gerichtetes Rühren am Rand und im Inneren. Weitere Ziele bestehen darin, zusätzliche Kraftdichtekomponenten normal zur Antriebsrichtung zu erzeugen, die nützliche Sekundärströmungen verursachen oder nachteilige Nebenströmungen unterdrücken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen