Strömung von Flüssigstahl und Transport von Einschlüssen in einer Stahl-Stranggussanlage

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Die dreidimensionale, turbulente Strömung des flüssigen Stahls in einer Stranggussanlage wird mit numerischen Modellen berechnet. Geschwindigkeitsfelder an Wassermodellen werden mit transienten Simulationen verglichen. Nichtmetallische Einschlüsse werden als diskrete Sekundärphase modelliert; deren Transport, Abscheidung und Miterstarren werden berechnet. Zusätzlich werden analytische Modelle entwickelt, um die Abscheidung der Einschlüsse besser zu verstehen. Beide Modelle dienen der Untersuchung der Abscheidung im Verteiler, insbesondere Verweilzeitkurven, und der Optimierung der Verteilergeometrie. Im Strang wird die Bildung des Einschlussbandes, eine Akkumulation im oberen Bereich des Strangquerschnitts aufgrund der Strangkrümmung, simuliert. Die Verteilung der Einschlüsse wird für stationäres Gießen und Pfannenwechsel berechnet und mit Anlagenmessungen verglichen. Diese Arbeit erzielt wesentliche Fortschritte im Verständnis und in der Simulation von Strömungsvorgängen beim Stranggießprozess und kombiniert geschickt physikalische Überlegungen, analytische Modelle, numerische Verfahren und umfangreiche Experimente an Wassermodellen. Der Autor, Mirko Javurek, Jahrgang 1973, hat Mechatronik an der Johannes Kepler Universität Linz studiert und ist seit 1999 Forschungsassistent am Institut für Strömungslehre und Wärmeübertragung mit dem Schwerpunkt „Simulation metallurgischer Prozesse“.