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Charakterisierung des Wärmeübergangs bei forcierter Kühlung

Andreas Mittermair

Andreas Mittermair

Zum kontrollierten Abkühlen beim Stranggießen von Stahl wird in der Sekundärkühlung eine Spritzwasserkühlung verwendet. Die Kühlung beeinflusst maßgeblich die spätere Qualität des Produkts. Aus diesem Grund soll der Wärmeübergang bei der Spritzkühlung näher untersucht werden. Dazu wird ein Messkonzept entwickelt, das die Messung des Wärmeübergangskoeffizienten zur Charakterisierung von Wasserdüsen erlaubt.

Das realisierte Konzept verwendet eine Messung bei instationären Verhältnissen, d.h. eine zuvor aufgeheizte Probe wird kurzzeitig abgekühlt. Innerhalb der Probe, bzw. nahe der Oberfläche, befinden sich Sensoren, die die Temperatur beim Abkühlen aufzeichnen. Aus diesen Temperaturverläufen lassen sich, bei bekannten Materialparametern, die Verhältnisse an der Oberfläche und damit der Wärmeübergangskoeffizient bestimmen. Eine Heizung dient dazu, die Probe auf die geforderte Starttemperatur von etwa 1300°C aufzuheizen.

Neben den theoretischen Untersuchungen, wie z. B. der Einfluss der Dynamik der verwendeten Thermoelemente, werden auch Probekörper aus hoch wärmeleitender Keramik hergestellt. Sowohl Probenmaterial an sich, als auch das Messkonzept im Allgemeinen wird auf seine Eignung und Funktion getestet. Dazu wurden Abkühlversuche durchgeführt und ausgewertet.

Abbildung 1: Schemenhafte Darstellung der Spritzkühlung beim Stranggießen vom Stahl. Über dem heißen Strang bildet sich ein stabiler Dampffilm aus.

Schlagworte: Wärmeübergangskoeffizient, Spritzwasserkühlung, Inverse Modellierung

Die Arbeit ist gesperrt ab 25. Juli 2016 für die Dauer von 5 Jahren.

08. Juli 2016