{"id":10502,"date":"2022-05-24T09:40:45","date_gmt":"2022-05-24T09:40:45","guid":{"rendered":"https:\/\/pour-tech.com\/?p=10502"},"modified":"2022-06-13T09:46:57","modified_gmt":"2022-06-13T09:46:57","slug":"simulation-of-a-process-step-that-has-been-underestimated-for-a-long-time-pouring","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/simulation-of-a-process-step-that-has-been-underestimated-for-a-long-time-pouring\/","title":{"rendered":"Simulation eines lang untersch\u00e4tzten Prozessschrittes: Gie\u00dfen"},"content":{"rendered":"

Seit Jahren sind die Energiekosten und deren Reduzierung im Gie\u00dfereiprozess die st\u00e4ndig beherrschenden Themen in unserer Branche. Zu etwa 80% wird diese Energie im Bereich des Schmelzens und Warmhaltens der Schmelze eingesetzt. In den Schmelzbetrieben wurden in den vergangenen Jahren immer effizientere Schmelztechnologien eingesetzt, sodass man heutzutage nur noch auf marginale Reduzierungen hoffen kann.<\/p>\n\n\n\n

Mit dem Projekt der ganzheitlichen Simulation des unbeheizten, lasergesteuerten Stopfengie\u00dfens sollten weitere Potentiale zur Energieeinsparung gehoben werden. Dabei wird unter \u201eganzheitlich\u201c der Prozess vom gezielten Nachf\u00fcllen der Schmelze in die Gie\u00dfwanne bis zum F\u00fcllen der Form \u00fcber den Gie\u00dft\u00fcmpel in das Anschnittsystem betrachtet<\/p>\n\n\n\n

Ein weiterer wichtiger Punkt im Projekt war das eigentliche Geheimnis der Gie\u00dfereien zur Herstellung von Gussst\u00fccken hoher Qualit\u00e4t mit geringster Ausschussquote: den konstanten Prozessbedingungen. Nur wer kontinuierlich unter konstanten Prozessbedingungen produziert, kann auch hochwertige Produkte erwarten.<\/p>\n\n\n\n

\n
\n
\"\"
Abbildung 1: Auswechselbares Stopfen-Gie\u00dfgef\u00e4\u00df mit ge\u00f6ffneter hydraulischer Chagierklappe<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
\n
\"\"
Abbildung 2: Lasergesteuertes Stopfengie\u00dfen an vertikaler Formanlage<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Viele Jahre hinweg waren nur zwei Gie\u00dfverfahren an Gr\u00fcnsand-Formanlagen bekannt:<\/h2>\n\n\n\n
  • Diskontinuierliches Pfannengie\u00dfen mit daf\u00fcr notwendigen gro\u00dfen Gie\u00dft\u00fcmpeln in der Sandform, verbleibenden Resteisenmengen in der Pfanne am Ende des Gie\u00dfzyklus\u00b4 und Pfannen-Wechselzeiten, die f\u00fcr die Produktion fehlen<\/li>
  • Stopfengie\u00dfen an Rinneninduktions\u00f6fen, die rund um die Uhr beheizt werden und bei denen der Legierungswechsel, wegen des notwendigen Sumpfes, sehr aufwendig ist<\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Nun folgt eine Gie\u00dftechnologie, die das Beste von beiden Verfahren kombiniert: die unbeheizte, lasergesteuerte Stopfen-Gie\u00dfeinrichtung von pour-tech AB mit Gie\u00dfstrahl-Temperaturmessung und -impfung, und der durch k\u00fcnstliche Intelligenz gesteuerte Gie\u00dfprozess (Abb. 3).<\/p>\n\n\n\n

    Efficiency in focus<\/h2>\n\n\n\n

    Der Prozess eignet sich hervorragend zum kontinuierlichen Gie\u00dfen bei vorab festgelegter Badspiegelh\u00f6he im Gie\u00dft\u00fcmpel von bis zu 600 Formen pro Stunde an vertikalen Formanlagen (Abb. 2), oder aber von komplexeren Gie\u00dfparametern an gro\u00dfen, langsamer taktenden horizontal-geteilten Formanlagen. Wird die Gie\u00dfwanne regelm\u00e4\u00dfig, alle sieben bis zw\u00f6lf Minuten gem\u00e4\u00df pour-tech-Richtlinien nachchargiert, kann man die Temperaturverluste auf unter 2K pro Minute darin begrenzen. Weniger Personal zur \u00dcberwachung, h\u00f6heres Ausbringen der Schmelze, Vermeidung von Warmhalteenergie und erheblich verminderter Reparaturaufwand an der feuerfesten Auskleidung bringen weitere Vorteile.\nIn den vergangenen elf Jahren wurde das Gie\u00dfverfahren durch pour-tech AB kontinuierlich weiterentwickelt und setzt sich auch wegen des stark in den Fokus ger\u00fcckten gr\u00fcnen Fu\u00dfabdrucks weltweit immer weiter durch.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Abbildung 3: \u00dcbersicht aller Ger\u00e4te zur Fertigung mit k\u00fcnstlicher Intelligenz<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Die Anlage selbst verf\u00fcgt \u00fcber robusten Stahlbau und Hydraulik, stabil arbeitende Lasertechnologie und nachvollziehbare Steuerungstechnik. Jetzt war es an der Zeit, diese f\u00fchrende Technik durch Weiterentwicklung auf ein neues Niveau zu heben. Gemeinsam mit den Spezialisten von M5 Engineering (Thailand) Co. Ltd. wurden die Grundlagen erarbeitet. Ihre Expertise zur Prozessoptimierung hat nun durch umfangreiche Simulationen zur Optimierung des Verfahrens beitragen. Die Temperaturverteilung und Turbulenzen w\u00e4hrend des Gie\u00dfens und des Nachf\u00fcllens von Schmelze in das Gie\u00dfgef\u00e4\u00df, aber auch zum laminaren Gie\u00dfen \u00fcber Stopfen und D\u00fcse, wurden erkl\u00e4rt und verbessert (Abb. 4).<\/p>\n\n\n\n

    \n
    \n
    \"\"
    Abbildung 4: Lufteinschl\u00fcsse w\u00e4hrend des Nachf\u00fcllens und str\u00f6mungsoptimiertes Gie\u00dfen durch die Gie\u00dfd\u00fcse in die Form<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
    \n
    \"\"
    Detailaufnahme der Abbildung 4<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

    Auf der Grundlage intensiver Vorgespr\u00e4che zwischen pour-tech AB und M5 Engineering zu technischen Fragen wurden die ersten Simulationen durchgef\u00fchrt, die bei verschiedenen Themen Optimierungspotential aufzeigten, \u00fcber die bisher nicht nachgedacht, jetzt jedoch umgehend angegangen wurden. Dazu geh\u00f6rten die Optimierung der feuerfesten Auskleidung der Gie\u00dfwanne im Bereich des Einlaufes f\u00fcr ein turbulenz\u00e4rmeres Nachf\u00fcllen und somit der Reduzierung der Gasaufnahme der Schmelze in die ansonsten geschlossene Gie\u00dfwanne. Im Resultat wurde der Winkel, indem die Schmelze auf die Auskleidung trifft, optimiert und die Gasaufnahme auf letztendlich unter zehn Prozent des Ausgangswertes reduziert (Abb. 5). Daf\u00fcr wurde eine automatische Pfannen-Entleerung konstruiert, die einen definierten und konstanten Nachf\u00fcllprozess gew\u00e4hrleistet. Erste Systeme davon sind bereits im Betrieb.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Abbildung 5: Die dunklen Bereiche zeigen erh\u00f6hte Lufteinschl\u00fcsse w\u00e4hrend des Nachf\u00fcllens<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Ein weiteres gro\u00dfes Themenfeld war die Gestaltung des Schlackenwehrs (Abb. 6) zur Vermeidung von Prozessschlacke im Bereich um den Gie\u00dfstopfen.<\/h2>\n\n\n\n

    Ein weiteres gro\u00dfes Themenfeld war die Gestaltung des Schlackenwehrs (Abb. 6) zur Vermeidung von Prozessschlacke im Bereich um den Gie\u00dfstopfen. Durch dieses Schlackenwehr wird die Lebensdauer von Stopfen und D\u00fcse verl\u00e4ngert, dennoch gleichzeitig daf\u00fcr gesorgt, dass keine Schlackenpartikel abgegossen werden. So wichtig wie dieses Schlackenwehr f\u00fcr eine saubere Schmelze und die Lebensdauer von Stopfen und D\u00fcse auch ist, verl\u00e4ngert es doch bei einem Legierungswechsel die Zeit f\u00fcr die Durchmischung von frischer Schmelze der neuen Legierung und der vorherigen Legierung im Sumpf der Gie\u00dfwannen.<\/p>\n\n\n\n

    Um nun alle Anforderungen zueinander zu optimieren, wurden mehrere Entw\u00fcrfe eines neuen Schlackenwehres gezeichnet und anschlie\u00dfend der Prozess mit diesen neuen Varianten simuliert. Auch diese Vergleiche brachten wieder neue und teilweise unerwartete Ergebnisse, die wertvolle Hinweise auch f\u00fcr zuk\u00fcnftige Entwicklungen gab. So konnte der Sumpf in der Gie\u00dfwanne um etwa 25% reduziert werden. Etwa sechs Sekunden nach dem Beginn des Nachchargierens hat die frische Schmelze den Bereich von Stopfen und D\u00fcse erreicht. Die Durchmischung geht somit sehr schnell vonstatten. Dadurch kann ein Legierungswechsel durch \u00dcberbehandlung der frischen Schmelze in vielen F\u00e4llen auch ohne vorherige Entleerung der Gie\u00dfwanne erfolgen.<\/p>\n\n\n\n

    \n
    \n
    \"\"
    Abbildung 6: Unterschiedliche Formen des Schlackenwehres vor Simulation des Str\u00f6mungsverhaltens \/ Matrix der Korrelation<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
    \n
    \"\"<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

    Letztendlich wurde ein Design gefunden, welches die Flexibilit\u00e4t f\u00fcr die Gie\u00dfereien, bei gleichzeitiger Reduzierung der Fertigungskosten, erh\u00f6ht. Der laminare Austritt der Schmelze aus der Gie\u00dfd\u00fcse w\u00e4hrend der Formf\u00fcllung \u00fcber den Gie\u00dft\u00fcmpel bis zu einen Gie\u00dffilter konnte nachgewiesen werden. F\u00fcr Gie\u00dfereien ergibt sich teilweise ein ROI von nur sechs Monaten bei einer Investition in diesen Typ von Gie\u00dfeinrichtung.<\/p>\n\n\n\n

    Zusammenfassung<\/h2>\n\n\n\n

    Weit mehr als 30 Jahre Erfahrung und \u00fcber 500 installierten Anlagen zum Gie\u00dfen von Legierungen auf Basis von Eisen schaffte es pour-tech AB zum f\u00fchrenden Anbieter von automatischen Gie\u00dfeinrichtungen (Abb. 7). Durch die intensive Zusammenarbeit mit M5 Engineering Co. Ltd. konnten das Grundlagenwissen zum Verfahren vertieft und neue R\u00fcckschl\u00fcsse aus den durchgef\u00fchrten Simulationen res\u00fcmiert werden. So konnten konstruktive Detail\u00e4nderungen vorgenommen werden, die m\u00f6gliche Fehlerquellen reduzieren.\nEin Gussfehler entsteht immer aus der Summe einer Vielzahl von Parametern, die au\u00dferhalb der jeweiligen Prozessfenster liegen. Die durchgef\u00fchrten \u00c4nderungen werden somit das B\u00fcndel dieser m\u00f6glichen Quellen und Gussfehler reduzieren bzw. die Fehlersuche im betrieblichen Ablauf erleichtern.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Abbildung 7: Automatisches, unbeheiztes Gie\u00dfsystem<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Verfasst von:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Michael Colditz S\u00e4vedalen, Schweden \nLoedwilat Thipramongkhon, Bangkok, Thailand\nChindanai Challinak, Bangkok, Thailand<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Energy costs and their reduction in the foundry process have been the dominant issues in our industry for years. Around 80% of this energy is used in the area of melting and holding the temperature of molten metal. More and more efficient melting technologies have been used in the melting shops in recent years, so […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":10633,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ocean_post_layout":"","ocean_both_sidebars_style":"","ocean_both_sidebars_content_width":0,"ocean_both_sidebars_sidebars_width":0,"ocean_sidebar":"0","ocean_second_sidebar":"0","ocean_disable_margins":"enable","ocean_add_body_class":"","ocean_shortcode_before_top_bar":"","ocean_shortcode_after_top_bar":"","ocean_shortcode_before_header":"","ocean_shortcode_after_header":"","ocean_has_shortcode":"","ocean_shortcode_after_title":"","ocean_shortcode_before_footer_widgets":"","ocean_shortcode_after_footer_widgets":"","ocean_shortcode_before_footer_bottom":"","ocean_shortcode_after_footer_bottom":"","ocean_display_top_bar":"default","ocean_display_header":"default","ocean_header_style":"","ocean_center_header_left_menu":"0","ocean_custom_header_template":"0","ocean_custom_logo":0,"ocean_custom_retina_logo":0,"ocean_custom_logo_max_width":0,"ocean_custom_logo_tablet_max_width":0,"ocean_custom_logo_mobile_max_width":0,"ocean_custom_logo_max_height":0,"ocean_custom_logo_tablet_max_height":0,"ocean_custom_logo_mobile_max_height":0,"ocean_header_custom_menu":"0","ocean_menu_typo_font_family":"0","ocean_menu_typo_font_subset":"","ocean_menu_typo_font_size":0,"ocean_menu_typo_font_size_tablet":0,"ocean_menu_typo_font_size_mobile":0,"ocean_menu_typo_font_size_unit":"px","ocean_menu_typo_font_weight":"","ocean_menu_typo_font_weight_tablet":"","ocean_menu_typo_font_weight_mobile":"","ocean_menu_typo_transform":"","ocean_menu_typo_transform_tablet":"","ocean_menu_typo_transform_mobile":"","ocean_menu_typo_line_height":0,"ocean_menu_typo_line_height_tablet":0,"ocean_menu_typo_line_height_mobile":0,"ocean_menu_typo_line_height_unit":"","ocean_menu_typo_spacing":0,"ocean_menu_typo_spacing_tablet":0,"ocean_menu_typo_spacing_mobile":0,"ocean_menu_typo_spacing_unit":"","ocean_menu_link_color":"","ocean_menu_link_color_hover":"","ocean_menu_link_color_active":"","ocean_menu_link_background":"","ocean_menu_link_hover_background":"","ocean_menu_link_active_background":"","ocean_menu_social_links_bg":"","ocean_menu_social_hover_links_bg":"","ocean_menu_social_links_color":"","ocean_menu_social_hover_links_color":"","ocean_disable_title":"default","ocean_disable_heading":"default","ocean_post_title":"","ocean_post_subheading":"","ocean_post_title_style":"","ocean_post_title_background_color":"","ocean_post_title_background":0,"ocean_post_title_bg_image_position":"","ocean_post_title_bg_image_attachment":"","ocean_post_title_bg_image_repeat":"","ocean_post_title_bg_image_size":"","ocean_post_title_height":0,"ocean_post_title_bg_overlay":0.5,"ocean_post_title_bg_overlay_color":"","ocean_disable_breadcrumbs":"default","ocean_breadcrumbs_color":"","ocean_breadcrumbs_separator_color":"","ocean_breadcrumbs_links_color":"","ocean_breadcrumbs_links_hover_color":"","ocean_display_footer_widgets":"default","ocean_display_footer_bottom":"default","ocean_custom_footer_template":"0","ocean_post_oembed":"","ocean_post_self_hosted_media":"","ocean_post_video_embed":"","ocean_link_format":"","ocean_link_format_target":"self","ocean_quote_format":"","ocean_quote_format_link":"post","ocean_gallery_link_images":"off","ocean_gallery_id":[],"footnotes":""},"categories":[16],"tags":[],"class_list":["post-10502","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-press-release","entry","has-media"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10502","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10502"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10502\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10561,"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10502\/revisions\/10561"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/10633"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10502"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10502"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/pour-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10502"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}