Spring Coils

Titel in Übersetzung: Spring Coils

Almir Begovic

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

¿Spring Coils¿, zu deutsch Springbunde, werden als aufspringende Bunde oder herunterfallende Bunde definiert, die nach dem Aufwickeln, dem Transport, der Lagerung oder weiteren Prozessschritten vom warmgewalzten Stahl auftreten können. Diese Bunde stellen ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar und der Wegtransport dieser problematischen Coils vom Walzwerk erweist sich als schwierig. Zusätzlich kann die Produktivität des gesamten Downstream-Prozesses durch das Auftreten von Springbunden beeinflusst werden. Die Parameter mit dem höchsten Einfluss auf die Stabilität des Coils sind die Banddicke, das Bundgewicht bzw. der Banddurchmesser, der Deformationswiderstand bzw. die Streckgrenze unter den spezifischen Prozessparametern, der temperaturabhängige Elastizitätsmodul, die geometrische Anordnung der Bodenrollen und der Reibkoeffizient zwischen den Lagen und der externen Kontaktpunkte der Rollen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Finite Elemente (FE) Simulationsmodell des Wickelprozesses in Abaqus abgebildet, das den allgemeinen Aufbau und die Herangehensweise zum Analysieren und Vorhersagen des Aufspringeffekts erklärt. Dieses Simulationsmodell liefert erste Ergebnisse bezüglich der Banddicken- und Materialeigenschaftsvariation. Im Allgemeinen nimmt der Aufspringeffekt ab, wenn die Banddicke oder die Streckgrenze abnimmt. Dieses Grundmodell wurde erweitert, um die Prozessbedingungen am besten abzubilden, da es damit in regelmäßigen Abständen zu Simulationsabbrüchen kam. Nach der erfolgreichen Implementierung der Modifikationen wurde die Parametervariation fortgesetzt, um ein besseres Verständnis für das Aufspringverhalten und dessen Einflussparameter zu erzielen. Im Laufe dieser Parametervariation wurden der Bandzug, die Bandlänge, die Position des Bandendes und der Abstand der Bodenrollen variiert. Ein Simulationsergebnis war zum Beispiel, dass in der Übergangszone (kein Aufspringen zu Aufspringen) ein höherer Bandzug tendenziell den Wickelprozess stabilisiert und somit kein Aufspringverhalten beobachtet werden kann. Während die durchschnittliche Rechenzeit einer Simulation für beispielsweise ein Coil mit 45 m Länge und einer Banddicke von 16 mm mehr als zehn Stunden in Anspruch nimmt, wurde an einem neuen Ansatz gearbeitet. Die Einführung einer Abaqus Benutzer-Subroutine mit dem Namen SIGINI in das Simulationsmodell wurde präsentiert. Mithilfe dieser Subroutine können die Simulationsergebnisse schneller erhalten werden. Im Beispiel von oben dauert die ganze Simulation nun weniger als eine Stunde. Darüber hinaus wurde ein Spannungsvergleich zwischen dem Grundsimulationsmodell und dem Modell mit der Subroutine durchgeführt. Die Spannungswerte zeigten eine gute Korrelation und grundsätzlich ist mit einer maximalen Spannungsabweichung von ± 14 % über dem gesamten Coil im Vergleich zum Coil des Grundmodells zu rechnen. Die mittlere MIses-Spannungsabweichung beträgt 5,38 % über die gesamte Zahl der zufällig gewählten Referenzpunkte der Coils.
Titel in ÜbersetzungSpring Coils
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Krimpelstätter, Konrad, Betreuer (extern), Externe Person
  • Stockinger, Martin, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung31 März 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 20-02-2028

Schlagwörter

  • Spring Coils
  • Warmgewalzter Stahl
  • Aufsprungwirkung
  • Aufsprungverhalten
  • Advanced High Strength Steel (AHSS)
  • Wickelprozess
  • Coil-Stabilität
  • Banddicke
  • Coilgewicht
  • Finite-Elemente-Simulationsmodell
  • Abaqus
  • Parametervariation
  • Bandzug
  • Bandlänge
  • Bandendposition
  • Bodenrollenabstand
  • SIGINI
  • Spannungsvergleich

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