Das Stranggießen ist ein sehr schwer zu simulierender Prozess: um die gesamte Gießmaschine zu modellieren, angefangen beim Verteiler bis hin zur Erstarrung der Bramme, sind relativ lange Berechnungszeiten erforderlich. Die Simulation basiert auf einem Finite-Elemente-Modell, das mit zunehmender Gusslänge ein immer dichteres Netz erzeugt.CC_casting_simu-1

Um dieser Herausforderung zu begegnen, bietet die THERCAST®-Software drei Berechnungsmethoden:

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Diagramm zum Vergleich der drei Berechnungsmethoden in THERCAST® in Bezug auf Geschwindigkeit, Genauigkeit und Funktionsfähigkeit

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Deutliche Reduzierung der Berechnungszeiten und Genauigkeit der Ergebnisse mit GSC

Jede der angebotenen Berechnungsmethoden für die Stranggusssimulation bietet Vorteile, abhängig von den Zielen und der Art der Ergebnisse, die der Anwender erreichen möchte.

Die neueste Methode, die heute ein exklusives Merkmal von THERCAST® darstellt, ist jedoch die sogenannte „Globale Scheibenberechnungsmethode" (GSC). Seit 2020 in die Version THERCAST® NxT 2.0 integriert, kombiniert sie die beiden anderen Methoden „Global" und „Nach Scheiben" und ermöglicht so eine drastische Reduzierung der Rechenzeiten (CPU) bei gleichbleibender Genauigkeit der thermomechanischen Ergebnisse.

Diese von den wissenschaftlichen Teams von Transvalor entwickelte Methode ist nur in unserer THERCAST®-Software verfügbar.

Um die Funktionsweise und die Vorteile des GSC-Ansatzes besser zu verstehen, ist es wichtig, die drei in THERCAST® angebotenen Methoden zu kennen.

 

Globale Methode

Die Globale Methode/Global Computation besteht darin, die Entwicklung des Gussprodukts vom Austritt aus der Kokille bis zum Ende der Sekundärkühlzone zu simulieren.

Sie ermöglicht eine vollständige thermomechanische Berechnung über die gesamte Länge des Gussprodukts. Die Größe des Finite-Elemente-Modells wächst also mit dem Fortschritt des Gusses.

Diese Methode ist daher hinsichtlich der numerischen Auflösung die genauest mögliche, da alle thermophysikalischen Phänomene und Kontaktereignisse berücksichtigt werden. Der einzige Nachteil ist, dass sie ziemlich lange Berechnungszeiten erzeugen kann, insbesondere wenn sich die Gusslänge als signifikant erweist.

 

Berechnungsmethode nach Scheiben

Bei der „Scheibenberechnung" wird nur eine Scheibe des Produkts simuliert, die von der Kokille über die gesamte Gusslänge „zirkuliert".

Dabei handelt es sich um eine vereinfachte Methode, die die Berechnungszeiten erheblich beschleunigt, die aber in der Regel nur der thermischen Berechnung vorbehalten ist. In diesem Fall hält die Software eine vorgegebene Gießgeschwindigkeit am Kokillenauslauf ein und wendet Grenzbedingungen auf die vorgelagerte Seite der Scheibe an (z. B. adiabatischer Wechsel, vorgegebener Druck).

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Globale Scheibenberechnungsmethode (GSC)

Die neue Globale Scheibenberechnungsmethode/Global Slice Computation (GSC) kombiniert die Vorteile der beiden bisherigen Methoden, um eine vollständige thermomechanische Auflösung mit stark beschleunigten Rechenzeiten zu verknüpfen.

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Wie funktioniert die GSC-Methode?

  • Die gewünschte Gusslänge wird an vom Anwender definierten strategischen Punkten in mehrere aufeinanderfolgende Abschnitte unterteilt.
  • Am Anfang eines jeden Abschnitts beginnt die Berechnung mit einer Scheibe, wie in der Scheibenberechnungsmethode beschrieben.
  • Diese Scheibe wächst dann über die Länge des Abschnitts, wie in der Globalen Methode beschrieben.
  • Am Ende des Abschnitts extrahiert die Software automatisch eine neue Scheibe, die der nachgelagerten Seite des Gussprodukts entspricht, um sie wieder in die Berechnung des nächsten Abschnitts einzuführen. Für diese neue Scheibe werden die gesamte bisherige thermomechanische Historie und die auferlegten Grenzbedingungen beibehalten.

 

Warum reduziert diese Methode die Berechnungszeiten?

Dank der innovativen GSC-Methode nimmt die Größe des Finite-Elemente-Modells nicht ständig zu. Zu Beginn eines jeden Abschnitts wird das Modell auf die Größe einer Scheibe reduziert und somit entwickeln sich die Rechenzeiten nicht mehr nahezu exponentiell, sondern linear mit der Gusslänge. Diese Methode ist der optimale Kompromiss zwischen Genauigkeit, Geschwindigkeit und Funktionsfähigkeit.

 

Um wie viel können die Berechnungszeiten reduziert werden?

Eine definierte Zeitverkürzung gibt es nicht, da die Dauer der Berechnung auch von Ihren Prozessparametern und der gewünschten Analyse abhängt.

Zum Beispiel erfolgten die Berechnungen für einen industriellen Fall bei einer Gusslänge von 35 Metern mit der Globalen Scheibenberechnungsmethode (GSC) 10 Mal schneller als mit der Globalen Methode, bei gleicher Genauigkeit der berechneten Ergebnisse.

 

THERCAST® für eine realistische Darstellung des Stranggussprozesses

Dank der thermomechanischen Flüssig/Fest-Kopplung ermöglicht THERCAST® eine genaue Modellierung des Stranggussprozesses vom Verteiler bis zum Flüssigkeitssumpf unter Berücksichtigung der Primär- und Sekundärkühlung.

Über die spezielle Schnittstelle können Sie alle Parameter der Gießmaschine für eine realistische Darstellung Ihres Prozesses konfigurieren: Geometrie und Maschinenparameter (Eingänge, Rollen, Sprays, usw.).

Die Software bietet außerdem Funktionalitäten die es ermöglichen, jede Art von Phänomen zu berücksichtigen, wie z. B. die Verformung beim Kontakt mit Rollen, Weichreduktion, Sprühkühlung, Bruch usw. Beachten Sie, dass unsere Entwicklungsplanung das elektromagnetische Rühren einschließt, das eine der wichtigsten neuen Funktionen unserer nächsten Version sein wird.

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