In der vorgelegten Arbeit wurden ein C++-basiertes schnelles Berechnungsmodell namens ¿FastCalc¿ für den metallurgischen Prozess beim Metallrecycling und ein detailliertes OpenFOAM-basiertes Computational Fluid Dynamics CFD-Modell für den Konverter-Aufheizschritt unter Berücksichtigung der Strukturmechanik entwickelt. Modellierung des Metallrecyclings mit Standard-CFD-Methodik für die erforderliche Beschreibung der reaktiven Mehrphasensystem mit der turbulenten Verbrennung und der charakteristischen Prozesszeit ist extrem rechenintensiv. Die Entwicklung des digitalen Zwillings mit der Möglichkeit, einflussreiche Prozessparameter in Echtzeit zu steuern und zu variieren, erforderte einen kombinierten Ansatz aus numerischen Los¿ungen in Verbindung mit statistischen Ansatz und empirischen Modellen zur Quantifizierung der relevanten physikalischen Phänomene, die im System auftreten. Im Schnellberechnungskonzept werden der Energieeintrag durch die Verbrennung und die Rauchgaszusammensetzung im System aus dem Minimalprinzip der Gibbsschen Energie im Gleichgewichtszustand bestimmt. Der Energietransport in die feste und die flüssige Phase wird mit experimentell angenäherten Übergangskoeffizienten modelliert, unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der relevanten physikalischen Größen. Der Beitrag der Strahlungswärme für die beteiligten Gase wird durch ein empirisches, konzentrations-, druck- und temperaturabhängigen Modells berücksichtigt, wobei der Strahlungswärmeaustausch zwischen den Wänden und der Metall-/Legierungsphase durch ein ¿surface-to-surface¿ Modell beschrieben wird. Darüber hinaus berücksichtigt das implementierte Modell den Wärmeverlust während der Beischickung, die Wärmeleitung im feuerfesten Material und die zusätzliche Wärmequelle sowie der Einfluss auf die chemischen Zusammensetzung der organischen Verunreinigungen. Der Schritt der Vorwärmbehandlung des Konverters im Echtzeit-Maßstab ist im Allgemeinen eine Herausforderung für die detaillierte geometrisch aufgelöste CF.-Modellierung im industriellen Maßstab, die für die Identifizierung des Temperaturprofils im feuerfesten Material und des entsprechenden strömungsinduzierten lokalen Maximums für mechanischen und thermischen Beanspruchungen notwendig ist. Ein Mehrregionenansatz mit der turbulenten Verbrennung in der Fluidphase und der Wärmeübertragung, kombiniert mit der Strukturmechanik für die komplexe beliebige reale Geometrie mit den chemisch begrenzten vorherrschenden Zeitschritten, erforderte einen innovativen konzeptionellen Ansatz. Zu diesem Zweck wurde das numerisch effizientes Flamelet-Modell mit der tabellierten Chemie, welches die komplexen chemischen Strukturen von der Dynamik der turbulenten Verbrennung durch den Vorverarbeitungsschritt entkoppelt, mit dem konjugierten Mehrregionen-Wärmeübergang-Model kombiniert. Multiphysik mit Strukturmechanik und Strömungsdynamik sowie die Interaktion werden im Rahmen des Finite-Volumen-Ansatzes (FV) mit adäquater Kopplung der relevanten physikalischen Größen an den Grenzflächen der Regionen gelöst. Die Spannungs-Dehnungs-Beziehung mit mechanische und thermischen Beanspruchungen, unter der Annahme linearer elastischen Kontinuumsmechanik, wird mit dem isotropen Hookes-Gesetz modelliert.