Messungen der Vorgänge in einer Stahlschmelze sind gelinde gesagt herausfordernd. Bei Temperaturen größer als 1600 Grad Celsius, Staub und diversen chemischen Prozessen stoßen Sensoren an ihre Grenzen und erschweren die Prozessanalyse.
Hier setzt das Projekt OpTwinFlow des COMET-Kompetenzzentrums K1-MET GmbH an. Mit verbesserten Computersimulationen werden dabei die Prozesse im Modell dargestellt und so Möglichkeiten entwickelt, Ressourcen, Energie und CO2 einzusparen. Dafür müssen die Simulationen in Echtzeit ablaufen und mit Daten aus der realen Anlage gefüttert werden.
„Wir beschäftigen uns mit dem Ruhrstahl-Heraeus- (RH)-Prozess. Dieser ist der letzte Prozess in der Flüssigphase vor dem Strangguss und die letzte Möglichkeit, unerwünschte Elemente aus dem Stahl herauszuholen“, schildert Magdalena Schatzl, Senior Expert Digitalisation am K1-MET. Beim RH-Verfahren wird das Edelgas Argon in die Stahlschmelze eingeblasen, um einen Umwälzprozess zu starten. In der Prozessanlage selbst herrscht Unterdruck, damit diverse Begleitelemente aus der Schmelze ausgasen.
Die Strömungen im geschmolzenen Stahl sind einerseits wichtig für den Prozess, andererseits hochkomplex. Hier kommt die Arbeit vom Schatzl und ihrem Team ins Spiel: „Wir messen das Abgas, analysieren Videoaufnahmen aus dem Inneren der Anlage und bringen das in unsere digitale Simulation ein. So können wir den Prozess effizienter gestalten.“
Dadurch, so Schatzl, kann Energie und Zeit eingespart werden. „Wenn wir bei 30 Minuten Prozessdauer eine Minute schneller werden können, klingt das auf den ersten Blick nicht nach viel. Es entspricht pro Jahr aber dem Energieverbrauch von 1500 4‑Personen-Haushalten.“ Verringert wird in weiterer Folge natürlich auch der CO2-Ausstoß.
Am OpTwinFlow-Projekt des K1-MET-Kompetenzzentrums sind auch Industriepartner aus der Stahlbranche und die Johannes Kepler Universität in Linz beteiligt. Die strömungsbasierten digitalen Zwillinge sind branchenübergreifend interessant. Sie könnten ihren Einsatz im Speziellen bei strömungsbasierten Prozessen in den ressourcenintensiven Industrien finden.
Info: k1-met.com
