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1 Thermomechanisch gekoppelte Simulation des horizontalen Stranggießens mit Wincast-Conti Dipl.-Ing. Hartmut Ricken Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen.

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Präsentation zum Thema: "1 Thermomechanisch gekoppelte Simulation des horizontalen Stranggießens mit Wincast-Conti Dipl.-Ing. Hartmut Ricken Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen."—  Präsentation transkript:

1 1 Thermomechanisch gekoppelte Simulation des horizontalen Stranggießens mit Wincast-Conti Dipl.-Ing. Hartmut Ricken Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen Dr. Christoph Honsel RWP GmbH

2 2 Inhalt Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

3 3 Die utg Stranggießanlage (Demag Technica) Abzugsrollen Kokille GießofenSchmelzofen Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

4 4 Die utg Stranggießanlage (Demag Technica) Gießofen Kühler Kokille Kaltstrang Abzugsrollen Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

5 5 Die Kühler-Kokillen-Baugruppe – Schnitt quer zum Strang Obere Kühlerplatte Obere Kokillenplatte Kokille Seitenleiste Untere Kühlerplatte Untere Kokillenplatte Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

6 6 Verzug der Graphitkokille durch Temperaturgradient Obere Kokillenplatte bei Raumtemperatur Obere Kokillenplatte mit Verzug durch Temperaturgradient Dicke Temperatur Dicke Temperatur Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

7 7 Die Kühler-Kokillen-Baugruppe mit Kokillenverzug Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

8 8 Fußabdruck des Spaltes Durch die Kokille diffundierendes Kupfer lagert sich auf der Außenseite der Kokille ab, wo kein Kontakt zum Kühler besteht. Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

9 9 Zusammenfassung der Problemstellung und Lösungsansatz Der Wärmetransport von der Schmelze zum Kühlwasser wird durch die Spaltbildung zwischen Kokille und Kühler behindert Das Atmen der Kokille verursacht instationäre Wärmeabfuhrbedingungen Qualitätsminderung am Gussstrang Verlängerung der Erstarrungszeit Reduktion der Mengenleistung Verstehen und eliminieren des Kokillenatmens durch thermomechanische FEM-Simulation Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

10 10 Simulation eines einfachen Aufbaus Temperaturen und Spannungen stress t=300s temperature rot: Zugspannungen grün: Druckspannungen Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

11 11 Simulation Geometrisches Modell – Schnitt parallel zum Strang Kühlwasser Kühler Kokille Strang Verschraubung Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

12 12 Versuchsparameter Abzugsgeschwindigkeit200 mm/min Abzugskinematikgostop back 4 mm0,6 sec 0,5mm Schmelzetemperatur °C Kühlwasser9 l/min at 22°C Versuchsergebnisse Strangtemperatur 500°C Kühlwassererwärmung58 K Simulationsparameter Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

13 13 Startbedingungen für die Simulation

14 14 Temperature – strand and mould parallel to strand Introduction Gap formation Modelling and Simulation Summary

15 15

16 16 Stress and distortion - strand and mould parallel to strand Introduction Gap formation Modelling and Simulation Summary

17 17

18 18 Aufheizung des Kühlwassers, Kühlwassererwärmung Obere Kühlwasser- schleife Untere Kühlwasser- schleife Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

19 19 Spezielle Abkühlkurven Linie 1 Linie 2 Linie 3 Strangmitte Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung Linie 1 Linie 2 Linie 3

20 20 Zusammenfassung Die Rechenergebnisse der thermomechanischen Simulation stimmen mit den Messergebnissen des Gießversuches überein. Das Modell ist geeignet, den Wärme- und Stofftransport von Schmelze, Strang, Kühler und Kühlwasser zu optimieren. Des Modell berücksichtigt das Kokillenatmen am Beginn der Gießprozesses. Optimierung der Kühler-Kokillen-Baugruppe zur Reduktion des Kokillenatmens Umsetzung der optimierten Konfiguration an der utg-Stranggießanlage Nächste Schritte: Einleitung Spaltbildung Modellierung und Simulation Zusammenfassung

21 21 Dipl.-Ing. Hartmut Ricken Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen Technische Universität München Walther-Meißner-Straße Garching Phone: (+49) Fax: Dr.-Ing. Christoph Honsel RWP GmbH Am Münsterwald Roetgen Phone: (+49) Fax: Thermomechanisch gekoppelte Simulation des horizontalen Stranggießens mit Wincast-Conti


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