Besserer Stahl dank Magnetfeldern

Wissenschaftler des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf (FZD) untersuchen an einer weltweit einmaligen Versuchsanlage, wie man das Gießen von Stahl durch Magnetfelder kontrollieren und damit verbessern kann. Die neue Versuchsanlage namens „CONCAST“ wird gegenwärtig im Rahmen der Konferenz „Electromagnetic Processing of Materials (EPM)“, die vom 19. bis 23. Oktober 2009 in Dresden stattfindet, erstmals vorgestellt.

Zu der Konferenz, die alle drei Jahre ausgerichtet wird, werden rund 300 Teilnehmer aus aller Welt erwartet. Sie findet im Internationalen Kongresszentrum in Dresden statt und wird durch das FZD organisiert. Die Konferenz widmet sich der elektromagnetischen Kontrolle von Produktionsprozessen, z.B. in der Metallurgie, der Kristallzüchtung, der Elektrochemie oder bei Gießprozessen wie dem Stahlguss.

Im Falle des Stahlgießens fehlte bislang eine wichtige Voraussetzung für die Verbesserung des Prozesses, nämlich die Möglichkeit, die dabei auftretenden Strömungen realitätsnah zu untersuchen und abzubilden. Mit der neuen Versuchsanlage ist dies jetzt möglich. „Die CONCAST-Anlage wird mit einer Zinn-Wismut-Legierung betrieben, einem sehr guten Modell für realen Stahl“, sagt Dr. Gunter Gerbeth vom Forschungszentrum Dresden-Rossendorf. „Kalte Schmelze“ nennen das die Wissenschaftler, obwohl immer noch Temperaturen bis zu 400°C herrschen. Die Experimente finden unter Schutzgasatmosphäre statt, das Gas Argon wird dafür eingesetzt. Beim industriellen Stahlguss sorgt es dafür, dass die Düse, durch die sich das Metall in die Kokille ergießt, nicht verstopft.

Die Kokille ist die Gussform, in der über die Qualität des Stahls entschieden wird. Bisher konnte man die Strömungsprozesse beim Übergang des heißen Stahls aus dem Verteiler in die Kokille nicht abbilden oder messen. „Die bisher verwendeten Modelle aus Gas-Wasser-Strömungen sind für den Stahlguss auch nur von begrenztem Wert“, so Dr. Gerbeth. Die neue Versuchsanlage ermöglicht jedoch nun – zusammen mit entsprechender Messtechnik – Blicke in das Innere der Schmelze.

In Zukunft wollen die FZD-Wissenschaftler die Strömungsprozesse nicht nur abbilden und untersuchen, sondern durch den Einsatz von Magnetfeldern auch verbessern. Denn Strömungen in leitfähigen Flüssigkeiten, wie flüssige Metalle es sind, lassen sich gezielt durch Magnetfelder beeinflussen. Wo diese angelegt werden und wie sie aussehen müssen, das sind die Fragen, die im Rahmen der Konferenz EPM2009 diskutiert werden.

Weitere Informationen:
Dr. Gunter Gerbeth
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Institut für Sicherheitsforschung
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Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
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Information:
Das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) hat das Ziel, strategisch und langfristig ausgerichtete Spitzenforschung in politisch und gesellschaftlich relevanten Forschungsthemen wie Energie, Gesundheit, Struktur der Materie und Schlüsseltechnologien zu leisten. Folgende Fragestellungen stehen dabei im Mittelpunkt:
– Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
– Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?
– Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?
Diese Fragestellungen werden in strategischen Kooperationen mit Forschungs- und Industriepartnern bearbeitet. Ein weiterer Schwerpunkt ist der Betrieb von sechs einmaligen Großgeräten, die auch externen Nutzern zur Verfügung stehen.

Das FZD wird als Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft von Bund und Land gefördert, verfügt über ein Budget von mehr als 70 Mio. Euro (2008) und beschäftigt rund 750 Personen.