Quelle: Foundry Management & Technology
Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird nun vorgeschlagen, den Prozess des Eisengusses zu digitalisieren. "Was genau passiert, wenn das geschmolzene Eisen aus den Öfen in die Form gelangt, war bisher ein großes Geheimnis für die gesamte Gießereiindustrie; man könnte es fast als eine Art Blackbox bezeichnen", erklärt der Forscher Ashish Chawla. "Das hat die Digitalisierung und damit die Automatisierung der Gussproduktion extrem erschwert."
Nach Chawlas Plan, Modelle zu entwickeln und künstliche Intelligenz anzuwenden, wird die Gießerei Tasso A/S in Odense, Dänemark, eine bessere Kontrolle über ihre Fertigungsprozesse erlangen, Arbeitsabläufe rationalisieren, die Produktivität steigern und den Energieverbrauch senken, so die Gießerei.
Chawla hat vor kurzem ein Papier über den ersten Teil seines dreistufigen Forschungsprojekts veröffentlicht, das die Grundlage für sein Promotionsprojekt an der Technischen Universität Dänemark bildet.
Tasso ist einer von sechs Betrieben, die die BIRN-Gruppe von Eisengießereien bilden, aber ihre besondere Spezialität sind Stranggussstangen, einschließlich Wärmebehandlung und Oberflächenbearbeitung, je nach Kundenwunsch. Wie der Forscher feststellte, handelt es sich dabei im Wesentlichen um ein großvolumiges (18.000 Tonnen/Jahr) Dauerformverfahren, bei dem geschmolzenes Metall zu halbfertigen Formen (Knüppeln) verfestigt wird.
Chawlas Forschung begann zwar erst im Jahr 2020, steht aber im Einklang mit einer Digitalisierungsinitiative, die Tasso im Jahr 2014 gestartet hat und die sich auf vorausschauende
Wartung und Analytik basierte Planung konzentriert, um den Arbeitsablauf zu verbessern. Das aktuelle Ziel besteht darin, den horizontalen Strangguss zu optimieren, indem die Beziehung zwischen den betrieblichen Eingangsprozessparametern (z. B. Schmelzgeschwindigkeit, Schmelzeeinlasstemperatur und Wasserdurchflussrate) und der Erstarrung der Außenschale abgebildet wird. Auf dieser Grundlage erstellte Chawla ein präzises Modell für die Bildung von Oberluftspalten, einschließlich der Auswirkungen der Länge und Dicke dieser Spalte auf die Dicke der festen, austenitischen und eutektischen Schale.
Ein von Chawla definiertes dreidimensionales, stationäres numerisches Modell der Erstarrung von Gusseisen berücksichtigt die gekoppelte Flüssigkeitsströmung und Wärmeübertragung. Die Phasenumwandlung der Eisenlegierung wird durch Wärmeabgabe über bestimmte Temperaturspannen in das Modell integriert. Die Simulationen werden anhand experimenteller Daten aus einer industriellen Gießanlage validiert, und das numerische Modell wird zur Untersuchung der Beziehung zwischen den Luftspalten zwischen Schmelze und Form und der Schalendicke eingesetzt.
Mit Hilfe des Modells konnten optimale Standorte für Sensoren ermittelt werden, die die Digitalisierung des Gießprozesses unterstützen, was der nächste Schritt in Chawlas Forschungsbemühungen ist. Wissenschaftliche und physikalische Modelle, die den Gießprozess simulieren, werden mit Datenanalysen und KI-Modellen integriert, um die Steuerung des Gießprozesses zu verbessern und zu Workflow- und Produktivitätssteigerungen beizutragen.
Der Geschäftsführer der Gießerei, Kristian B. Pedersen, sagte, dass die bisherigen Forschungsergebnisse zeigen, dass das Potenzial für die Digitalisierung des Eisengusses vielversprechend ist. "Aus der Sicht von Tasso haben wir das Ziel, durchschnittlich 420 Tonnen Strangguss pro Woche zu produzieren, und eine mögliche Digitalisierung unserer Produktion könnte uns helfen, dieses Ziel zu erreichen."
Quelle: Foundry Management & Technology
