Berechnung von Thermospannungen in Wärmebehandlungsanlagen mittels gekoppelter numerischer Verfahren

Coupled Simulation of Thermal Stresses in Heat Treatment Furnaces

Authors

  • Wolfgang Lenz,

    Corresponding author
    1. RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik, Kopernikusstraße 10, 52072 Aachen, Deutschland
    • RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik, Kopernikusstraße 10, 52072 Aachen, Deutschland
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  • Prof. Dr.-Ing. Herbert Pfeifer

    1. RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik, Kopernikusstraße 10, 52072 Aachen, Deutschland
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  • Beitrag basierend auf einem Vortrag auf der Jahrestagung der ProcessNet-Fachgruppen Energieverfahrenstechnik und Hochtemperaturtechnik, Frankfurt am Main, 07. – 09. März 2012.

Abstract

Schwebebandöfen werden für die Wärmebehandlung von Metallbändern eingesetzt, die zu empfindlich sind, um bei hohen Temperaturen mechanischem Oberflächenkontakt ausgesetzt zu werden. Eine Erhöhung der Prozesstemperatur ist oft ein unvermeidbarer Weg, um wachsenden Anforderungen bezüglich Produktivität und Energie- und Ressourceneffizienz nachzukommen. Viele konstruktive Maßnahmen für niedrige und mittlere Temperaturbereiche sind jedoch bei höheren Temperaturen ungeeignet. Zahlreiche thermische Effekte können von klassischen FEM-Simulation nicht erfasst werden. Das vorliegende Paper stellt eine einfache Methode vor, um mittels gekoppelter numerischer Simulationen die Aussagegenauigkeit von Thermospannungsberechnungen im Auslegungsprozess von Hochtemperaturöfen zu erhöhen.

Abstract

Strip floatation furnaces are used for heat treatment of metal products that are too sensitive to be allowed to have any mechanical contact at high temperatures. Nowadays increasing the process temperature is often the only way to fulfill the high standards concerning efficiency and productivity. Most constructional measures that are used in low and medium temperature applications do not have the same beneficial effect for high temperature applications. Since many thermal effects are not taken into account by a structural analysis, these effects are often underestimated by classical finite element simulations. This paper presents the use of an innovative, easy-to-use method to increase the accuracy of stress simulations used during the design process of high temperature furnaces, by including effects caused by the thermal conditions.

Ancillary