Forschungsberichte

Bandgießen von Kupfer-Zinn-Knetlegierungen mit thermisch isolierter Kokille

Robin Baumgartner

143 Seiten 108 Abbildungen Hieronymus Buchreproduktions GmbH, München, 2000 ISBN 3-89791-165-5

Diese Arbeit ermöglicht die weitere Steigerung der Gießgeschwindigkeit an einer horizontalen Stranggießanlage mit ofenabhängiger Kokille. Dazu wird ein neuer Ansatz dadurch verfolgt, daß die Kokille thermisch vom Gießofen entkoppelt wird, um den Wärmefluß aus dem Schmelz- bzw. Warmhalteofen über die bisher in die Schmelze ragende Nase des Graphiteinsatzes in die Kokille zu reduzieren und so eine höhere Wärmeabfuhr lediglich aus dem erstarrenden Metall zu ermöglichen. Die Entkopplung erfolgt durch den Einsatz keramischer Werkstoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit als Isolator. Der neugestaltete Kokillenaufbau wird dann durch Betriebsversuche erprobt und die Gießparameter entsprechend optimiert.

Zunächst werden Untersuchungen an einer konventionellen Kokille vorgenommen, deren Ergebnisse als Referenz dienen, wobei versucht wird, durch Variation der Gießparameter und Übergang zur hochfrequenten Abziehbewegung die maximale Gießgeschwindigkeit zu erreichen.

Anschließend erfolgt in mehreren Schritten die Entwicklung und Erprobung der thermisch isolierten Kokille.

Bei der Gestaltung der neuen Bauelemente - Tiegelverschlußplatte, Kokille mit Graphiteinsatz, Isolator - und der Erprobung unterschiedlicher Gießparameter ist eine zu erwartende Schwierigkeit beim Angießen, wenn das flüssige Metall auf die nunmehr isolierte und daher im Gegensatz zur konventionellen Bauweise relativ kalte, weil isolierte Kokille trifft, besonders zu beachten.

Zur Untersuchung der Erstarrungsvorgänge innerhalb der Kokille und zur Bewertung der jeweils durchgeführten Optimierungsschritte werden die Kokillen- und Bandaustrittstemperaturen sowie die entsprechende Wärmeabfuhr über das Kühlwasser gemessen.

Die erzielbare Bandqualität wird anhand von Gefügeuntersuchungen festgestellt. An Stichproben wird die Tauglichkeit der erzeugten Bänder zur Weiterverarbeitung zu Feinblech untersucht, wobei mechanische Kennwerte und Gefüge nach jeder Verarbeitungsstufe betrachtet werden.

Bei den Gießversuchen werden die Gießparameter stets auf die maximale Gießgeschwindigkeit unter Beibehaltung der Produktqualität hin optimiert und jeweils die Ergebnisse mit denen der konventionellen Kokille verglichen.