Forschungsberichte

Stranggießen mit Flüssigmetall als Wärmekopplung zwischen Kokille und Kühler

Hartmut Felix Ricken

Mit einer Flüssigmetallschicht kann der isolierende Luftspalt zwischen Kokille und Kühler beim horizontalen Bandgießen mit Graphitkokillen beseitigt werden. Durch diese "Flüssigmetallkopplung" ist die Wärmeleitung nicht mehr abhängig davon, dass Kokille und Kühler während des Gießens aneinander anliegen. Als Wärmeleitmedium wurde eine Legierung aus Gallium, Indium und Zinn verwendet. Diese Legierung ist ungiftig, chemisch inert, und im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis zur Gießtemperatur des Gusswerkstoffes flüssig. Die Machbarkeit wurde anhand einer modifizierten Kokillen-Kühler-Baugruppe nachgewiesen.

Die Gießleistung der Stranggießanlage kann mit der thermischen Flüssigmetalikopplung deutlich gesteigert werden. Die Gießgeschwindigkeit wird nicht durch die Gefahr des Schmelzedurchbruches begrenzt, sondern durch die Bandqualität. Die Hubmarke verläuft in weiten Teilen gerade über das Band. Das Gussgefüge ist vergleichbar mit dem konventionell gegossener Stränge. Die Unterschiede im Gefüge zwischen Oberseite und Unterseite des Bandes sind geringer ausgeprägt als beim konventionellen Aufbau mit geklemmter Kokille. Die Verschiebung der thermischen Mitte aus der geometrischen Mitte des Stranges kann nahezu beseitigt werden. Die Erhöhung der Gießgeschwindigkeit hat aber einen großen Einfluss auf die Gefügestruktur nach der ersten Wärmebehandlung.

Es bleibt abzuwarten, ob und bei welchen Formaten und Legierungen sich der erhöhte Aufwand für den Aufbau einer Kühler-Kokillen-Baugruppe mit Flüssigmetall zwischen Kokille und Kühler durchsetzen kann. Die konsequente Weiterentwicklung der Flüssigmetallkopplung zwischen Kokille und Kühler ist in der Entwicklung einer strömenden Flüssigmetallkühlung der Graphitkokillen zu sehen.