Numerische Untersuchungen des Elektroschlacke-Umschmelzprozesses für Alloy 718

Metallraffinationsverfahren, wie der Elektroschlacke-Umschmelzprozess (ESU), können dazu beitragen, die hohen Ansprüche an den Reinheitsgrad und an die Makroseigerung der Werkstoffe zu erfüllen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Abbildung des ESU-Prozesses durch die Kombination verschiedener Teilmodelle mit Hilfe numerischer Simulationen. Im Vordergrund steht hier zunächst die Erarbeitung einer Simulationstrategie, die es ermöglicht, wichtige Bereiche detailliert zu beschreiben, jedoch zugleich effizient genug ist, um umfangreiche Parameterstudien durchführen zu können.
Die Teilmodelle umfassen die Beschreibung der Ausbildung der Metalltropfen in der Schlackenschicht, die Berechnung der Erstarrung und des Temperaturfelds im Metall unterhalb der Schlacke sowie weitere vereinfachte Modellierungen der Temperaturverteilung in der Elektrode und der Wärmeabfuhr durch den Kokillenboden. Die Validierung des Modells durch reale Versuchschargen wird so umfangreich wie möglich durchgeführt, um ausgewählte Modellparameter zu kalibrieren. Zu diesem Zweck ist es wichtig, die experimentell gewonnenen Schliffbilder aufzubereiten und bestmöglich auszuwerten. Es werden daher Ansätze zur Vermessung der Poolgeometrie und der charakteristischen Erstarrungstruktur erarbeitet.