Erzeugung ablauffreier Tragkraftverteilungen beim induktiven Schwebeschmelzen elektrisch leitender Stoffe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Egbert Baake
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 167940432

In konventionellen rotationssymmetrischen Induktions-Schwebeschmelzanlagen für metallische Werkstoffe [1] werden stets räumliche Verteilungen der elektromagnetischen Kraftdichte erzeugt, bei denen die vertikale Kraftdichte entlang der Rotationsachse Oz auf null abfällt [2]. In dem untersten Punkt P auf der Symmetrieachse Oz einer vollständig levitierten Schmelze kann somit der Ablauf und das Abtropfen nur durch die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls verhindert werden, wodurch das Gewicht der geschmolzenen Charge begrenzt wird. Dieselbe Begrenzung des Schmelzengewichtes ergibt sich auch in den Kalttiegel-Schwebeschmelzöfen.Das Hauptziel des hier beantragten Forschungsvorhabens ist es tiegellose Levitations- und Kalttiegel-Schwebeschmelzöfen zu konzipieren und zu projektieren, bei denen auch in dem untersten Mittelpunkt P eine Tragkraftdichte realisiert wird [3]. Somit können die Gewichte der in Schwebe geschmolzenen Chargen erheblich vergrößert werden, wodurch die industrielle prozesstechnische Anwendung von Schwebeschmelzanlagen und Kalttiegel-Schmelzöfen erstmals ermöglicht wird. Für die beiden hier ausgewählten Induktionsanlagen sollen Simulationsprogramme zur Berechnung des elektromagnetischen Feldes, der turbulenten Flüssigmetallströmung und der Form der freien Oberfläche entwickelt werden. Die berechneten Ergebnisse sollen an verschiedenen aufzubauenden Laborvorrichtungen überprüft werden. Abschließend sollen hinsichtlich Prozessstabilität optimierte Anlagenausführungen und deren elektrische Betriebsparameter zum praktischen Einsatz der neu entwickelten Konstruktionen ermittelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen