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entdeckt_02_2012

entdeckt 02 .12 Titel WWW.Hzdr.DE Berechnungen angestellt. Unsere Ergebnisse berücksichtigen erstmals die Leitfähigkeit der Kokillen-Wand als Einflussgröße für die strömende Schmelze.“ Die Gruppe um Sven Eckert plant weitere Experimente zur Wirkung von Magnetbremsen, beispielsweise mit unterschiedlichen Kokillenvolumen und -formen. Aber sie hat auch neuartige Magnetrührer im Sinn. Während die heutigen Magnetbremsen die Strömung der Stahlschmelze am Eintritt in die Kokille kontrollieren sollen, könnten im unteren Teil des Strangs zukünftig Magnetrührer zum Einsatz gelangen. Durch elektromagnetisches Rühren in der Erstarrungszone können die Kornstruktur des Metalls günstig beeinflusst und Materialinhomogenitäten vermieden werden. Doch zurück zu den elektromagnetischen Bremsen, die ja selbst auch wieder Energie verbrauchen. Sven Eckert träumt davon, dass eines Tages die Bremsen immer nur dann zuge- schaltet werden, wenn sie wirklich benötigt werden. Dazu müsste man aber in Echtzeit in die Stahlschmelze hinein- schauen und Strömungen messen können, doch bei 1.500 Grad Celsius versagt jegliches Material, das direkt mit der Schmelze in Berührung kommt. Deshalb stehen auch innova- tive Messtechniken auf der Forschungs- und Entwicklungs- agenda. Bereits patentiert ist eine neue magnetische Metho- de, die berührungslos von außen funktioniert. Magnetfelder können die Strömung von leitfähigen Flüssigkeiten beeinflus- sen, aber auch der umgekehrte Prozess ist möglich, denn die Strömung verzerrt ein Magnetfeld in spezifischer Weise. Die strömungsbedingte Verzerrung kann außerhalb der Stahl- schmelze gemessen werden. So gelang es dem MHD-Team, namentlich Frank Stefani und Thomas Wondrak, den ersten Tomographen überhaupt zu entwickeln, der aus externen Magnetfeld-Signalen die Strömung der Flüssigkeit errechnen und sichtbar machen kann. Die Technik heißt CIFT (Contact- less Inductive Flow Tomography) oder auf Deutsch: kontakt- lose induktive Strömungstomographie. Die ersten Industrieprojekte mit der CIFT-Technik verliefen äußerst vielversprechend, so dass jetzt daran gearbeitet wird, einen Sensor auf CIFT-Basis für Stahlschmelzen zu entwi- ckeln. In Zukunft soll solch ein Sensor immer nur dann die Magnetbremsen zuschalten, wenn die bis dahin ruhige Strö- mung im flüssigen Metall turbulent zu werden droht. Und die allerneueste Idee sieht ein Sensor-Aktuatorsystem vor, also magnetischer Sensor und Magnetbremse vereint in einem System, das im realen Gussprozess die Stahlschmelze jeder- zeit überwachen und, wo nötig, kontrolliert eingreifen kann. Die Metallerzeugung und -bearbeitung nimmt den Spitzen- platz ein, wenn es um den Anteil der Energiekosten an der Bruttowertschöpfung im verarbeitenden Gewerbe geht. Dies ist ebenso im sechsten Energieforschungsprogramm der Bundesregierung vom Juli 2011 nachzulesen wie das Ziel, mit innovativen Entwicklungen den Energiehunger in der metaller- zeugenden Industrie Deutschlands deutlich zu bremsen. Die Arbeitsgruppe um Sven Eckert will den Einsatz von Magnet- feldern im Metallguss weiter erforschen, um einen wichtigen Beitrag zur Energiewende zu leisten. PUBLIKATION: K. Timmel, S. Eckert, G. Gerbeth: “Experimental investigation of the flow in a countinuous-casting mold under the influence of a transverse, direct current magnetic field”, in Metallurgical and Materials Transactions B, Bd. 42B (2012), S. 68 - 80 (DOI 10.1007/s11663-010-9458-1) Kontakt _ Institut für Fluiddynamik im HZDR Dr. Gunter Gerbeth g.gerbeth@hzdr.de MULTIMAG: An dieser Anlage sind Modellexperimente für opti- mierte Prozesse in der Kristallzucht möglich. Das Gesicht des Wissenschaftlers spiegelt sich an der freien Oberfläche des mit einer Legierung gefüllten Tiegels. Foto: Rainer Weisflog

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