Digitaler Zwilling eines Elektrolichtbogenofens

Lichtbogenofen in einem Stahlwerk (2005), GMH official, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org

In Deutschland werden etwa 30 % des Rohstahls aus Schrott so erzeugt. Einen Elektrolichtbogenofen zu modellieren, ist schwierig. So muss der Energieeintrag über die Lichtbögen in den Schrott, die Schmelze und die Gasphase beschrieben werden. Es muss u. a. modelliert werden, wie der Schrotthaufen zusammenfällt, wie der Strahlungsaustausch zwischen den Komponenten erfolgt und welcher Wärmeanteil an die Wände übertragen wird. Außerdem ist die gesamte Betriebsstrategie abzubilden. Das sind Einstellungen in Transformatoren, Brennern, Elektrodenregelungen und vieles mehr. Insgesamt handelt es sich um ein sogenanntes multidisziplinäres Problem.

Im Rahmen eines BMBF Projekts, das von Prof. Dr.-Ing. Peter Treffinger initiiert und geleitet wurde, gelang es erstmals ein physikalisch basiertes Modell für einen Elektrolichtbogenofen zu entwickeln, das ohne Anpassungsparameter auskommt. Das Modell wurde mit Daten, die freundlicherweise vom Industriepartner Badische Stahlwerke zur Verfügung gestellt wurden, validiert. Dieses Modell kann in folgenden Arbeiten einen wichtigen Beitrag für energieoptimiert ausgelegte Elektrolichtbogenöfen darstellen.

Florian Opitz hat die wissenschaftlichen Fortschritte in diesem Projekt in einer Promotionsarbeit niedergelegt, die im Promotionskolleg DENE von Prof. Dr.-Ing. Peter Treffinger, HS Offenburg, und von Prof. Dr. Jürgen Wöllenstein, Universität Freiburg, betreut worden ist. Nach der Annahme der Arbeit durch die Universität im Dezember, hat Florian Opitz diese nun erfolgreich verteidigt.

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