CD-Labor für Prozesssimulation von Erstarrungs- und Umschmelzvorgängen

Erstarrungs- und Umschmelzvorgänge bei der Herstellung industrieller Metalle werden mittels numerischer Methoden beschrieben und analysiert. Die Ergebnisse werden anschließend in etablierten Produktionsprozessen auf ihre Praxistauglichkeit hin getestet.

Fast jeder metallische Werkstoff wird während seiner Herstellung mindestens einmal geschmolzen und anschließend erstarrt. Das so entstehende Gussgefüge gibt dem Werkstoff anschließend bestimmte charakteristische Merkmale. Dazu gehören z. B. die Korngröße von Kristallen, die Materialtextur oder auch die Gussfehler. Für die Gebrauchseigenschaften der Metalle sind diese Merkmale von grundlegender Bedeutung.

Die hier durchgeführte Untersuchung von Erstarrungs- und Umschmelzprozessen mittels numerischer Methoden wird als Basis für Modelle dienen, die eine bessere Kontrolle von Produktionsprozessen erlauben. Dabei werden bereits validierte oder experimentell erprobte Modelle optimiert und bis zur Praxistauglichkeit weiterentwickelt.

Im Speziellen wird die Hydrodynamik beim Gießen von Dünnbrammen (Blöcken) aus sogenannten peritektischen Stählen analysiert. In diesem Bereich interessiert dabei ganz besonders die Weiterentwicklung eines Modells für spezielle Erstarrungsprozesse. Auch wird ein numerisches Strömungsmodell (Computational Fluid Dynamics, CFD) installiert, adaptiert und zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Schmelzen- und Schlackenströmungen angewendet. Zusätzlich wird die Auslegung spezieller Systeme (Tauchrohr-Kokille) beim Stranggießen von Stahl optimiert.

In einem zweiten Bereich geht es um die numerische Beschreibung von Prozessen der Elektroschlacke-Umschmelzung (ESU). In diesem Bereich werden ein Simulationsmodell validiert, physikalische Phänomene untersucht und innovative Prozesse entwickelt. Zu diesen gehören ESU-Prozesse für extrem große oder hohle Blöcke oder das Electroslag Rapid Remelting und der Current Conductive Mold-Prozess.