Optimierung des LD-Stahlproduktionsverfahrens
29.09.2016
Der Welser FH-Maschinenbau-Student Rudolf Schwaha (29) hat im Rahmen seiner Masterarbeit für Primetals Technologies die Rührwirkung eines LD-Lanzenkopfs mit sechs Überschalldüsen berechnet und einen Optimierungsvorschlag erstellt. Der Großteil der Weltstahlproduktion wird derzeit im Linz-Donawitz (LD)-Verfahren erzeugt. Dabei wird auf das in einem speziellen Behälter befindliche Roheisen mit einer wassergekühlten Lanze reiner Sauerstoff auf die Eisenschmelze geblasen. Kohlenstoffreiches Roheisen wird so in kohlenstoffarmen Stahl umgewandelt. Derzeit wird am Einsatz von sogenannten Laval-Düsen geforscht, die den Sauerstoff mit 2,5-facher Schallgeschwindigkeit auf das Stahlbad blasen. Der aus Lasberg stammende Rudolf Schwaha hat nun wertvolle Optimierungsmöglichkeiten herausgefunden. Die Ergebnisse werden auf internationalen Tagungen präsentiert. Mittlerweile hat er das Maschinenbau-Studium mit Auszeichnung abgeschlossen.
Im Rahmen seiner ausgezeichneten Masterarbeit hat sich der frisch gebackene Diplomingenieur mit den Strömungsvorgängen in einem LD-Konverter befasst. Im ersten Teil wurde die Sauerstofflanze näher betrachtet. Hierfür wurden mehrere Varianten einer sogenannten Lavaldüse berechnet, in der Sauerstoff auf bis zu 2,5-fache Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird.
Gasstrahlen rühren Stahlbad
„Mit meinen Berechnungen konnte ich zeigen, wie die Gasstrahlen aus sechs Lavaldüsen am Lanzenkopf die Schlackeschicht durchdringen und das Stahlbad rühren. Da die Sauerstofflanze nicht immer am optimalen Auslegungsdruck betrieben werden kann, wurde auch die Wirkung von dann auftretenden Verdichtungsstößen und sogenannten "Prandtl-Meyer Expansionswellen" berechnet“, erklärt der 29-jährige Maschinenbauer.
Lavaldüsen verschleißbeständiger gemacht
Lavaldüsen unterliegen im Stahltiegel auch erhöhtem Verschleiß durch Abrieb, weil ständig Staubpartikel sowie Stahl- und Schlacketröpfchen aus der Umgebung angesaugt werden. „Auch dazu habe ich gemeinsam mit Primetals einen Vorschlag erstellt und in einer weiteren numerischen Strömungsberechnung bestätigt, wie die Geometrie geändert werden könnte, damit der Lanzenkopf mit den sechs Lavaldüsen noch verschleißbeständiger wird“, berichtet Schwaha.
Top secret
Der zweite Teil der Masterarbeit beinhaltete eine Berechnung und Abbildung der Stahlbadströmung im LD-Konverter. Diese Ergebnisse des zweiten Teils der Arbeit sind äußerst interessant und werden demnächst sogar auf internationalen Fachkonferenzen veröffentlicht. Die Masterarbeit musste jedoch für die Öffentlichkeit gesperrt werden. Nähere Infos zum FH-Studium EntwicklungsingenieurIn Maschinenbau sind unter www.fh-ooe.at/mb erhältlich.
Rudolf Schwaha, 29 Jahre wohnt in 4291 Lasberg.
Rückfragekontakte:
Mag. Peter Helmberger, Marketing/PR, peter.helmberger@fh-wels.at ; Fakultät für Technik und Angewandte Naturwissenschaften am FH OÖ Campus Wels, Tel. 050804/43120, Mobil 0664/8048443120
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