Numerische Modellierung ersetzt experimentelle Optimierungen
Die hohe Zahl an Einflussgrößen während des Kühlprozesses zieht einen hohen Kostenaufwand bei Großversuchen fu?r experimentelle Optimierungen nach sich. An diesem Punkt setzen virtuelle Techniken an, da es wesentlich einfacher ist, Variationen der Prozessparameter am Computer durchzuführen. Die Herausforderung ist dabei, Computermodelle zu entwickeln, die den zu untersuchenden Produktionsschritt qualitativ und quantitativ möglichst genau abbilden und so kurze Rechenzeiten aufweisen, dass Parameterstudien durchgeführt werden können.
Die besondere Herausforderung im vorliegenden Fall der beschleunigten Grobblechkühlung ist die effiziente, numerische Beschreibung des mechanischen Verhaltens der gesamten Struktur während des Kühlens. Dieses ist während des Kühlvorgangs vor allem durch eine Phasentransformation (Gitterumwandlung) gekennzeichnet, die von einer Reihe von Rahmenbedingungen wie dem Gefügezustand vor der beschleunigten Abkühlung und von der Kühlrate des Bleches abhängt. Die Phasentransformation führt nicht nur dazu, dass eine Umwandlung des Austenits in festere Produktphasen erfolgt, sondern auch zu einer Volumenzunahme. Ein weiteres Phänomen, das mit der Phasentransformation einhergeht, ist das Auftreten von transformationsinduzierter Plastizität (TRIP). Erst die physikalisch richtige Beschreibung all dieser Phänomene erlaubt zuverlässige, virtuelle Prozesssimulationen.
Egal wie dick und fest, das Grobblech muss immer weitgehend eben sein
Im Rahmen eines kooperativen Projektes haben die Montanuniversität Leoben und das Materials Center Leoben in enger Abstimmung mit der voestalpine Grobblech GmbH ein umfassendes 3D Finite - Elemente – Modell sowie ein rechenzeitoptimiertes, echtzeittaugliches 1D-Modell der Schnellkühlung aufgebaut. Mit Hilfe dieser Modelle wurden wichtige Erkenntnisse über die Evolution der Geometrie des Grobbleches und der mechanischen Eigenschaften während der Schnellkühlung gewonnen sowie eine deutliche Verkürzung der Prozessentwicklungszeiten erzielt.
Bedeutung
Eine durch die Simulationsmodelle m.glich gewordene, zuverlässigere Einstellung der gewünschten Eigenschaften mit geringen Schwankungsbreiten ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal und ist ein wichtiger Faktor zur Steigerung der Konkurrenzfähigkeit der voestalpine Grobblech GmbH.