Untersuchung der Mechnismen zur strömungsinduzierten Emulgierung von Gießpulverschlacken in Stranggießkokillen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Projekt wurden die Zusammenhänge zwischen der Strömung von flüssigem Stahl in der Stranggußkokille und der Emulgierung von Gießpulverschlacke untersucht. Die Materialparameter Dichte, Viskosität, Oberflächen- und Grenzflächenspannung wurden für verschiedene Stoffsysteme aus aus flüssigem Stahl und Gießpulverschlacke in geeigneten Messeinrichtungen experimentell ermittelt. Zum Teil wurden Messmethoden neu konfiguriert und erstmalig auf diese Stoffsysteme angewandt. In der Kokillenströmung wurden die Muster Scherströmung, Strahlströmung und Nachlaufwirbel als wesentlich für die Emulgierung identifiziert. Für jedes Strömungsmuster wurde ein Modellexperiment bzw. ein CFD-Modell konzipiert. Dabei wurden Modellstoffsysteme aus destilliertem Wasser und Silikonölen eingesetzt. In Experimenten und numerischen Simulationen wurde ermittelt, bei welchen kritischen Bedingungen die Emulgierung beginnt. Aus der Dimensionsanalyse wurden Kennzahlen entwickelt, die eine dimensionslose Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Kinetik der grenzflächennahen Strömung und den Stoffeigenschaften der in Kontakt stehenden Phasen erlauben. Für die Übertragung der gefundenen Zusammenhänge zwischen den Strömungs- und Stoffparametern auf andere Strömungskonfigurationen und Stoffsysteme wurden die Resultate in dimensionsloser Form aufgetragen. Anhand von numerischen Simulationen für das Stoffsystem aus Stahl und Gießpulverschlacke konnte gezeigt werden, dass die gefundenen Zusammenhänge auf realitätsnähere Bedingungen im Hinblick auf den Stranggießprozess übertragbar sind. Durch die CFD-Simulation einer Kokillenströmung mit prozesstypischen Parametern konnte schließlich nachgewiesen werden, dass der Stranggießprozess wie erwartet im unterkritischen Bereich im Hinblick auf die Emulgierung von Gießpulverschlacke gefahren wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Numerical Analysis of flow-induced Gas Entrainment in Roll Coating. Applied Mathematical Modelling (2011) 35:3516-3526
Maiwald A, Schwarze R
- Slag Entrainment in continuous Casting and Effect of Interfacial Tension. Ironmaking and Steelmaking (2012) 39:508-513
Hagemann R, Heller HP, Lachmann S, Seetharaman S, Scheller PR
(Siehe online unter https://doi.org/10.1179/1743281212Y.0000000018)
