Kurzbeschreibung der Problemstellung

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Das zentrale Element einer Stranggießanlage ist die Kokille. Sie hat den größten Einfluss auf die Qualität der Bramme und die Anlagenverfügbarkeit. Um den Gießprozess verstehen und optimieren zu können, sind Temperaturdaten eine unabdingbare Voraussetzung.

Eine Alternative zu klassischen Thermoelementen sind Lichtwellenleiter. Vor dem Einsatz in der Kupferplatte wird in die Lichtwellenleiter mit einem Laser an definierten Positionen ein sogenanntes Faser-Bragg-Gitter eingebracht. Jede Position reflektiert nur das Licht einer bestimmten Farbe. Die Faser-Bragg-Gitter ändern zusätzlich die Art der Lichtreflexion in Abhängigkeit der Temperatur.

Durch die Verwendung von Licht in unterschiedlichen Farben entstehen so mehrere unterscheidbare Signale pro Lichtwellenleiter, die von einem Interrogator in Temperatursignale umgewandelt werden. Die speziell entwickelte Software analysiert diese Signale und kann den bekannten Stellen die exakte Temperatur zuordnen. Dadurch entsteht eine sehr präzise grafische Darstellung der Temperaturverteilung in der Kokille.

Im ersten Teil der Arbeit soll eine Messkampagne begleitet werden und die aufgezeichneten Daten mit einer im Vorfeld entwickelten Software in lokale Wärmeübergänge umgerechnet werden [1]. Der Wärmeübergang soll im zweiten Teil mit Daten aus einem Gießpulververbrauchsmodell und aus einem digitalen Beobachter, der Onlinemessdaten zu Aussagen über die Schmierfilmdicke verarbeitet, korreliert werden [2, 3]. Werkzeuge des maschinellen Lernens sollen dabei unterstützen.

Ziel der Arbeit ist es, für Stahlmarken, Gießpulver und Gießbedingungen, ein Werkzeug für die Vorhersage lokaler thermischer Randbedingungen für die Kokille zu generieren, die in Berechnungen mit der Erstarrungssoftware m2CAST genutzt werden können, ohne auf Messdaten zugreifen zu müssen.

[1]  Laschinger, J.: Lokaler Wärmeübergang in der Kokille einer Brammenstranggussanlage auf Basis von Temperaturmessungen mittels Fiber-Bragg-Gitter, Masterarbeit, MU Leoben, Einsen- und Stahlmetallurgie, 2022.

[2]  Deuerling, M.: Modeling and Estimation of Heat Transfer and Solidification in the Mold of a Continuous Casting Machine for Steel, Masterarbeit, TU Wien, 2023.

[3]  Haas, A.: Einfluss von Anlagenparametern auf den durchschnittlichen Gießpulververbrauch an Brammenstranggießanlagen, Masterarbeit, MU Leoben, Einsen- und Stahlmetallurgie, 2022.

Die Arbeit soll zumindest teilweise bei voestalpine Stahl in Linz durchgeführt werden.