Impuls-, Wärme- und Stofftransport bei der Argon-ESU-Raffination am Beispiel vonTitan

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Herbert Pfeifer
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5422915

• Erstellungsjahr: 2007

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Elektroschlackeumschmelzen von Titan-Legierungen ist aufgrund der starken Änderung des Schlackensystems durch Desoxidationsreaktionen sehr anspruchsvoll. Daher muss eine Simulation des Impuls-, Stoff- und Wärmetransports die Möglichkeiten und Grenzen des Prozesses aufzeigen. Die hierfür notwendigen Stoffdaten des Schlackensystems konnten im Rahmen dieser Arbeit nur teilweise ermittelt werden, so dass die Berechnungen auf Literaturstudien basieren. Die Modellierung des Umschmelzprozesses wurde zunächst für Stahl durchgeführt, da hier parallel experimentelle Daten und Randbedingungen zur Validierung erhoben werden konnten. Die Ergebnisse der Modellierung wurden anschaulich anhand der Pooltiefe mit experimentellen Daten validiert und zeigen eine gute Übereinstimmung. Basierend auf diesem Modell und der erfolgten Erweiterung der experimentellen Ausrüstung ist eine Übertragung von Modellierung und Experiment auf Titan-Werkstoffe vorgesehen. Besonders interessant ist in dieser Hinsicht die Erweiterung des Modells auf den Stofftransport in Schmelze und Schlacke um kinetische Effekte, wie sie in Industrieanlagen auftreten, beschreiben zu können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Advances in Contactless Online-Temperature-Measurement with IR-Pyrometry. Erzmetall 58 (2005), H 3, 129-134
  Stoephasius, J.-C.; Friedrich, B.
  
• Numerical Modelling of the Electroslag Remelting Process of TiAI. FLUENT Anwendertreffen, 2006
  Rückert, A., Pfeifer, H.
  
• CFD Methods to Model the Momentum and Heat Transfer of the Electroslag Remelting Process. Multiphase Flows: Simulation, Experiment and Application, Dresden 25 -27 April 2007
  Rückert, A.; Pfeifer H.
  
• ESR Refining Potential for Titanium Alloys using a CaF2-based slag. Advanced Engineering Materials 2007, Volume 9, No. 4,8.246-252
  Stoephasius, J.-C.; Reitz, J., Friedrich, B.
  
• Mathematical Modelling of the Momentum and Heat Transfer in the Electroslag Remelting Process. 2nd STEELSIM Conference, Castle Seggauberg, Graz, Austria, 12-14 September 2007
  Rückert, A.; Pfeifer H.
  
• Numerical Modelling of the Electroslag Remelting Process. Metal 2007, Hradec nad Moravici, 22. - 24.5.2007
  Rückert, A.; Pfeifer H.
  
• Numerical Simulation of the Influence of Different Parameters at the Electroslag Remelting Process. ANSYS Conference & CADFEM Users' Meeting, Dresden, Germany, 21 - 23 November 2007
  Rückert, A.; Pfeifer, H.; Reitz, J.; Morscheiser, J.; Friedrich, B.