Entwicklung und Konstruktion einer vakuumtauglichen Gieß- und Abkühleinheit zur Herstellung dünner Metallbänder

Die Firma INTECO melting and casting technologies führt die Planung und Konstruktion einer Anlage zur Herstellung einer Titan-Eisen-Mangan-Legierung (TiFeMn) in der Form von Metallplättchen (Flakes) durch. Teil dieser Anlage ist das Gießrad, an welchem mit Dünnbandgießen (Strip casting) die Schmelze der Legierung abgekühlt und erstarrt wird. Das Metallband wird nachfolgend zerkleinert und zur weiteren Nutzung als Wasserstoffspeicher aufbereitet. Die Kühlung des Gießrades erfolgt durch das Durchleiten von Kühlwasser unter der Oberfläche der Mantelfläche. Um die Einflussfaktoren auf den Prozess und das Abkühlverhalten herauszuarbeiten, wurde eine Literaturrecherche durchgeführt. Es wurde in COMSOL Multiphysics ein grundlegendes Simulationsmodell erstellt, welches für die Simulation des Wärmeübergangs und des Abkühlverhaltens der Schmelze verwendet wurde. Zusätzlich wurde die thermische Spannung im Gießrad dargestellt. Als Einflussfaktoren auf den Gießprozess wurden die Gestalt und der Werkstoff des Gießradmantels sowie die Eigenschaften des Kühlwassers identifiziert. Darauf aufbauend wurde eine Baugruppe des Gießrades konstruiert, wobei der Gießradmantel als abziehbare Hülse auf dem Radkörper ausgeführt wurde. Die relevanten Bauteile wurden rechnerisch dimensioniert und die Baugruppe einer Simulation der mechanischen Belastung unterzogen.