Simulation der Temperaturverteilung - ACR

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Simulation der
Temperaturverteilung
Am ÖSTERREICHISCHEN
GIESSEREIINSTITUT (ÖGI)
erarbeitete ein Team von
Gießprozess
Spezialisten ein revolutionäres
AlSn(Cu)-Legierungen werden in einem
Modell zur Temperaturmessung
Stranggießprozess für bleifreie Hochleistungslager
hergestellt. In einem so genann-
beim Gießprozess. Teure
Versuche gehören somit der
ten „Belt-Caster“ wird ein etwa 400 mm breiter
und 12 mm dicker Strang von AlSn(Cu)-
Vergangenheit an.
Legierung aus einem Gießbehälter abgezogen.
Der Strang bewegt sich zwischen zwei
Glasfasergurten, die in engem Kontakt zu wassergekühlten
Kupferplatten stehen. Nach der anfänglichen Erstarrung wird der
Strang mit einem Luftgebläse zwangsgekühlt.
Zielsetzung
Die Kenntnis der Temperaturverteilung und die Abkühlbedingungen
während der Erstarrung im Strang ist hilfreich, um Prozessparameter
wie z. B. die chemische Zusammensetzung der Legierung
ändern zu können. Jedoch sind direkte Temperaturmessungen
schwierig, da die Gießanlage gänzlich verschlossen ist
und außerdem Gießversuche sehr kostspielig sind. Aus diesen
Gründen entwickelte das ÖGI im Auftrag der MIBA Gleitlager AG
ein nummerisches Modell, um die Temperatur- und Geschwindigkeitsverteilung
im Strang zu simulieren.
Modell
Folgende Schritte waren notwendig, um ein gültiges Modell zu
erhalten:
(a) Bestimmung der thermophysikalischen Daten der verwendeten
Legierungen in der flüssigen Phase, im Erstarrungsintervall
und im festen Zustand
(b) Messung der räumlichen Temperaturverteilung im Strang als
Funktion seiner Geschwindigkeit mit Thermoelementen

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Werkstoffe und Werkstoffverarbeitung
(c) Inverse Simulation mit den Ergebnissen von (a) und (b), um
den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Strang und seiner
Umgebung einschließlich des Glasfasergurts zu erhalten.
Mit diesen Daten kann die Temperaturverteilung in der Stranggießanlage
unter Veränderung der Prozessparameter, wie Strangdicke,
Geschwindigkeit und Legierungszusammensetzung simuliert
werden.
Die erarbeiteten thermophysikalischen Daten der Legierungen
und der umgebenden Werkstoffe sowie die Wärmeübergangskoeffizienten
verwendete das ÖGI im nummerischen Modell dazu,
das Abkühlverhalten des Strangs unter Variation von Stranggeschwindigkeit,
Strangdicke und Legierungszusammensetzung
nachzuvollziehen. Aus diesen Simulationen kann ein optimales
Prozessfenster für die Stranggießanlage abgeleitet werden.
Ansprechpartner
Gerhard Schindelbacher, Tel.: +43 (3842) 43101 20
E-Mail: schindelbacher.ogi@unileoben.ac.at
Erhard Kaschnitz, Tel.: +43 (3842) 43101 35
E-Mail: kaschnitz.ogi@unileoben.ac.at
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Temperatur