Numerische Simulation der Strömung im Kokillenbereich von Stranggießanlagen beeinflusst durch elektromagnetische Felder

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Barna, Martin ; Javurek, Mirko ; Reiter, Jürgen ; Watzinger, Josef ; Kaufmann, Bernhard ; Kirschen, Marcus:
Numerische Simulation der Strömung im Kokillenbereich von Stranggießanlagen beeinflusst durch elektromagnetische Felder.
In: Müller, Hilmar R. (ed.): Stranggießen : Vortragstexte des Symposiums Stranggießen. - Frankfurt am Main : MATINFO Werkstoff-Informationsgesellschaft , 2010 . - pp. 105-110
ISBN 978-3-88355-384-9

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Elektromagnetisches Rühren ist eine weit verbreitete Technik beim Stranggießen von Stahl. Um den Prozess in Bezug auf Qualität und Effizienz optimieren zu können, ist ein fundiertes Verständnis des Wechselspiels zwischen Magnetfeld und der Flüssigstahlströmung notwendig. Angesichts der erschwerten Bedingungen im Stahlwerk sind die Möglichkeiten für Strömungsmessungen an der Anlage stark eingeschränkt. Auf experimenteller Seite werden normalerweise 1:1 Wassermodelle verwendet, um die Strömung im Kokillenbereich zu untersuchen. Da Wasser aber ein schlechter elektrischer Leiter ist, kann dieses Medium nicht für Experimente mit elektromagnetischer Strömungsbeeinflussung eingesetzt werden. Flüssigmetalle, wie Woods Metall oder Galinstan, machen Experimente durch ihre Undurchsichtigkeit und ihre schwierige Handhabung kompliziert oder teuer. Aus diesen Gründen sind numerische Simulationen ein sehr wichtiges Mittel, um einen detaillierten Einblick in das Stranggießen mit elektromagnetischem Rühren zu bekommen. Die Interaktion zwischen Magnetfeld und Strömung wird mit einer voll gekoppelten Methode modelliert. Die Strömung wird mit dem Finite Volumen Programm FLUENT berechnet. Für die Simulation des Magnetfeldes wird ANSYS EMAG ein auf elektromagnetische Probleme spezialisiertes FHM-Programm. verwendet. Die Simulationsergebnisse für das elektromagnetische Rühren werden mit einem vereinfaehten Modell aus der Literatur hinsichtlich Genauigkeit, Performance und Rechenaufwand verglichen und der Einfluss einiger Rührparameter auf die Strömung untersucht.