Dr.-Ing. André Lindemann

Titel der Dissertation

Simulation der Drahtabkühlung nach dem Warmwalzen im Bereich der Luftkühlstrecke

Verteidigung am

13.08.2003,
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Gutachter

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schmidt
Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Lehnert (Technische Universität Bergakademie Freiberg)

Kurzfassung

Durch die Simulation der Abkühlung von Walzdraht im Bereich der Luftkühlstrecke soll es möglich sein, die verschiedenen Prozesseinflüsse im Zuge der Fertigung quantitativ zu erfassen, wodurch Maßnahmen hinsichtlich einer Optimierung der Abkühlbedingungen abgeleitet werden können. Es können Aussagen über die Auswirkungen von Schwankungen getroffen werden, und bei Entwicklungsarbeiten lässt sich der Versuchs- und Messaufwand durch vorhergehende Simulationsrechnungen verringern. Die Simulation der Drahtabkühlung erleichtert die Entscheidungsfindung für die Einstellung der Prozessparameter und bildet gleichzeitig eine wesentliche Grundlage für die Optimierung der Technologie nach verfahrens- und werkstoffbezogenen Kriterien sowie die Kühlstrecken-auslegung. Aufbauend auf dem derzeitigen Erkenntnisstand wird ein Modell zur Beschreibung des Wärmetransportes im Bereich der Luftkühlstrecke entwickelt, das die relevanten Einflussparameter berücksichtigt. Für die Abkühlung des Walzdrahtes ist insbesondere die Packungsdichte der Drahtwindungen auf dem Rollgang bedeutsam. Unter diesem Aspekt wird eine Analyse der dreidimensionalen Struktur der Drahtwindungen vorgenommen. Dabei werden die geometrischen Abhängigkeiten im Sinne einer kontinuierlichen Beschreibung der Verteilung der Drahtmasse auf dem Rollgang in Abhängigkeit der technologischen Parameter herausgestellt. Dieses bildet die Grundlage für die Modellierung der Wärmetransportvorgänge auf dem Rollgang. Für die numerische Berechnung der zweidimensionalen Temperaturverteilung des Drahtes auf dem Rollgang in Längs- und Querrichtung wird ein Berechnungsprogramm entwickelt, welches durch einen modularen Aufbau auch flexibel für die Projektierung von derartigen Anlagen einsetzbar ist. Die Verifizierung und Anpassung des Modells erfolgt auf Basis experimenteller Untersuchungen in einem Drahtwalzwerk. Dabei stehen infrarotthermografische Messungen des abkühlenden Walzdrahtes im Vordergrund. Wesentlich ist die Erfassung eines möglichst breiten Spektrums der technologischen Parameter wie Drahtdurchmesser, Rollganggeschwindigkeit und Lüftereinstellungen. Aber auch Temperaturmessungen bestimmter Anlagenbauteile, die im Wärmeaustausch mit den Drahtwindungen stehen, sind im Hinblick auf die Modellanpassung von Bedeutung. Die zur Auswertung der Infrarotaufnahmen benötigten Emissionsgrade der gewalzten Drähte werden über Laborversuche ermittelt. Weitere für die Simulation relevante materialspezifische Stoffdaten wie spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Dichte werden unter Anwendung thermoanalytischer Messmethoden bestimmt.

Wechsel zu

NETZSCH, Selb