Modellierung einer kontinuierlichen Feuerverzinkungsanlage für Warmband

Die Dissertation befasst sich mit der Optimierung des Feuerverzinkungsprozesses bei der Beschichtung von warmgewalzten Stahlbändern mit einer Zink-Aluminium-Magnesium (ZM) Legierung. Ziel ist es, die Oberflächenqualität des Produktes zu verbessern und die Prozessstabilität zu erhöhen, indem thermodynamische und kinetische Aspekte der Oxidations- und Reduktionsreaktionen auf Stahl untersucht werden. Die beiden Schwerpunkte der Arbeit sind die Analyse von Oxidations- und Reduktionsreaktionen bei relevanten Prozesstemperaturen bis maximal 500 °C und die mathematische Modellierung der die Heißphase des Stahls betreffenden Anlagenteile. In der Literaturrecherche soll die Fragestellung beantwortet werden, ob und in welchem Ausmaß Oxidations- und Reduktionsreaktionen im genannten Temperaturbereich möglich sind und ob sich aus diesen Arbeiten bereits Hinweise auf deren Kinetik ableiten lassen. Zusätzlich erfolgt für eine mögliche spätere Bewertung von Versuchsergebnissen die grundsätzliche Beschreibung unterschiedlicher Modelle für die Reaktionskinetik. Der experimentelle Teil soll es wiederum ermöglichen, den Einfluss unterschiedlicher Atmosphärenzusammensetzungen auf die Stahlbandoberfläche darzulegen, um auf Basis dieser Erkenntnisse ein Modell der Oxidation und der Reduktion zu entwickeln. Die dafür durchgeführten Versuche erfolgten an einem eigens für diese Arbeit konzipierten und aufgebauten Versuchsstand, der ermöglichen sollte, alle Produktionsparameter ausreichend abzubilden. Das daraus resultierende Modell soll sowohl in ein digitales Abbild der Prozessteile Ofen, Kessel und Kühlstrecke integriert werden sowie im Zuge eine CFD-Simulation die Vorgänge im Ofen bei der Bandkonditionierung beschreiben. Damit ist es möglich, Know-how über die zugrundeliegenden Prozesse im Ofen aufzubauen. Außerdem soll gewährleistet werden, aufgrund dieser neuen Erkenntnisse zukünftig Adaptierungen der Anlage anzustoßen und deren Nutzen beziehungsweise deren Machbarkeit zu bewerten.