Physikalische und numerische Simulation von Mehrphasenströmungen in Stahlschmelzen

An den Wänden des Stranggießverteilers werden Partikel durch Adhäsion und Gradientenkollision abgeschieden. Die Partikelverteilung ändert sich in der Schmelze mit der Zeit. Durch Brownsche Molekularbewegung, Auftrieb und Turbulenz kommt es zur Partikelkollision. In Abhängigkeit vom Stoßimpuls bleiben die Partikel aneinander haften. Ziel der numerischen Simulation ist es die Partikelbewegung zu beschreiben und die Anzahl der abgeschiedenen
Partikel zu bestimmen. Daraus berechnet sich die Abscheiderate eines Stranggießverteilers. Die Abscheidebedingungen und Kollisionsraten werden nur teilweise bei der Bestimmung von Abscheideraten berücksichtigt. Nitridische und sulfidische Partikel bilden sich in der Regel bei der Erstarrung in der Kokille und lassen sich nicht vermeiden. Sie sind zudem sehr klein und homogen im Stahl verteilt, was bei der Weiterverarbeitung zu geringeren Problemen führt. Die oxidischen Partikel, wie SiO2 und Al2O3, entstehen bereits in der Pfanne und im Verteiler. Die Aluminiumoxide sind sehr hart und zerstören beim Umformen das Stahlgefüge. Sie sind ein Produkt der Legierungsbestandteile und des Sauerstoffs, der aus Prozessgasen, Luft, Feuerfestmaterial und Schlacke stammen kann, und müssen aus der Schmelze entfernt werden.