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Akustische und schwingungstechnische Charakterisierung von Flüssigstahlströmungen in Stranggussanlagen


 

Dipl.-Ing. Dr. Thomas Wiesner

Betreuer und 1. Begutachter:

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Zagar

2. Begutachter:

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Alexander Sutor

Rigorosum:

18. Jänner 2019

Strangguss ist gegenwärtig die Technologie, mit der am meisten Stahl vergossen wird. Die hohe Temperatur des flüssigen Stahls und die rauen Umgebungsbedingungen in einem Stahlwerk erschweren die Messung von Parametern des Gießprozesses und der Stahlströmung.

Diese Dissertation wurde durch das Austrian Center of Competence in Mechatronics Projekt "Messtechnische Charakterisierung von Flüssigstahlströmungen" in Kooperation mit der Voestalpine AG und Primetals Technologies Ltd. unterstützt und konzentriert sich auf die Charakterisierung der Stahlströmung im Gießrohr (GR) mittels akustischer Messungen.

Abbildung 1: Beispiel eines zeitlichen Verlaufs der zyklischen spektralen Kohärenz der Gießrohrvibration bei drei unterschiedlichen zyklischen Frequenzen.

Der erste Teil behandelt Laser-Doppler-Vibrometer (LDV) Messungen und kontaktierende Vibrationsmessungen der GR Oberfläche zur Erfassung der akustischen Emissionen (AE) der Stahl/Argon Zweiphasenströmung im GR.
Messungen an einem GR während des Gießbetriebs wurden durchgeführt. Nach der Anwendung von Spikereduktionsalgorithmen war die Auswertung der Messdaten mit konventionellen und zyklostationären (ZS) Frequenzbereichsmethoden möglich. Der Einfluss einer denkbaren Korrelation zwischen Stopfenbewegung und Störsignalen wurde mit einer Simulation des LDV Rauschens untersucht. Der zweite Teil beschäftigt sich mit den durch die Ablösung der Blasen verursachten AE in der Stopfenbohrung. Experimente mit Mikrofonen und einem eigens entwickelten Membrankoppler wurden an einem Labormodell durchgeführt.

Im ersten Teil der Arbeit wurden herkömmliche und ZS Frequenzbereichsmerkmale gefunden.  Abbildung 1 zeigt ein Beispiel eines Messergebnisses. Im zweiten Teil konnten Veränderungen der AE mit dem Gasdurchfluss am Modell beobachtet werden.

Schlagwörter: Stangguss, Stahl, Zyklostationäre Prozesse, Gießrohr, akustische Emissionen, Argon, Laser Dopper Vibrometer, Rauschsimulation, Spikes, Mikrofon

Die Arbeit ist ab 10. Jänner 2019 für die Dauer von 5 Jahren gesperrt.