Entwicklung eines magnesiumgerechten Bandgießverfahrens zur Herstellung geeigneter Halbzeuge für die Blechherstellung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurde die erfolgreiche Kopplung der Single-Belt-Gießanlage mit dem Walzwerk abgeschlossen. Die Kopplung erforderte den Umbau und die Modifizierung der vorhandene Infrastruktur und der Gießanlage. Dadurch war die Möglichkeit gegeben, das gegossene Band ohne Wärmeverluste direkt walzen zu können. Bezüglich der Temperaturführung zur gezielten Einstellung der Walztemperatur sind jedoch noch weitere Anstrengungen zu unternehmen. Durch den fehlenden Platz in der Halle ist eine einfache Lösung, Verlängerung der Kühlstrecke außerhalb und ggfls. auch innerhalb der Gießanlage, nicht möglich. Ein weiterer kritischer Punkt stellte zu Beginn die geometrisch fehlerhafte Oberfläche und Kantenausbildung des Bandgusses dar. Derartige Abweichungen erschwerten den ln-Line Walzprozess ohne Bandgussnachbearbeitung. Nach genauer Analyse des Speisungssystems im Auslaufbereich sind die Lamellen in der Gießschnauze und das Führungssystem für die mitlaufenden Stahlbänder (Seitenbegrenzung) so ausgelegt und angefertigt worden, dass es seitdem möglich war, In-Line Versuche mit walzeinsatzfähigem Bandguss reproduzierbar zu fahren, wobei eine sehr gute Einsatzmaterialgeometrie erst ab 12 mm Bandgussdicke erreichbar war. Hier sind weitere Anpassungen in der Schmelzeführung erforderlich. Ab diesem Zeitpunkt sind die Gussversuche zusammen mit dem In-Line Walzen durchgeführt worden. Bei den In-Line Versuchen sind die Untersuchungen an gegossenem und dann gewalztem Material durchgeführt worden. Es wurde der Einfluss der Gießparameter auf die Mikrostruktur und Bandqualität ermittelt. Der Wärmeübergangskoeffizient beim Erstarren von Magnesium als Funktion der Bandtemperatur und Gussdicke wurde bestimmt. Somit sind neben den qualitativen auch quantitative Aussagen möglich geworden. Der Korrelationsgrad zwischen der Mikrostrukturausbildung und den Erstarrungsparametern ist erforscht worden. Manche Gussfehler, wie z.B. Nadelstichporen und Elefantenhaut, ließen sich erst auf Grund der guten Bandgeometrie identifizieren, analysieren und letztendlich minimieren bzw. beseitigen. Das Auftreten der Gussfehler wie Mikrolunker und Dickenschwankung ist mit dem Charakter des Gießprozesses und der Gießanlage in der vorliegenden Form verbunden. Die Mikrolunkerausbildung ist als problematisch anzusehen, weil sie zur Rissausbildung auf der Bandoberseite beim Walzen führt. Hier ist weiterer Forschungsbedarf gegeben. Die Banddickenvariation ist mehr ein technologisches Problem und kann durch entsprechende Auslegung des Schmelzeversorgungssystems behoben werden. In Bezug auf die Walzversuche wurde die Analyse der Mikrostrukturentwicklung und das Auftreten von Oberflächenfehlern durchgeführt. Die Mikrostrukturuntersuchung umfasste die Textur- und Kornstrukturentwicklung. Bei Analyse der gewalzten Bandqualität konnten Walzfehler wie transkristalline und interkristalline Bruch-, Pitting- und Rissbüdung identifiziert werden. Die Studie dieser Fehler hat die Definition des Walzprozessfensters, welche den optimalen Prozess bezüglich Kosteneffizienz, Fehlerhäufigkeit, Blechqualität gewährleistet, ermöglicht. Zukünftige Untersuchungen sollten sich mit der Beseitigung der angesprochenen Fehler auseinander setzen. Gelingt z.B. die Reduzierung der Mikrolunkerbildung auf ein zulässiges Minimum, so dass auf eine spanende Bearbeitung der Bandoberfläche verzichtet werden kann, ist bei entsprechender Ausbildung des Schmelzezuführsystems eine weitere Reduzierung der Gießbanddicke möglich. Als erstes sollte die Reduzierung der Dickenschwankung des Bandgusses vorgenommen werden. Dazu ist es in erster Linie notwendig, dass Schmelzezuführsystem neu zu konzipieren. Dadurch sollte die Grundbedingung, d.h. die Aufgabe der Schmelze mit konstanter Fließrate über die gesamte gegossene Breite, erfüllt sein. Das Benetzungsverhalten der Magnesiumschmelze beim DSC-Verfahren beeinflusst, daneben auch die Dickenvariation des Bandgusses. Für die Optimierung des Verfahrens muss die Benetzbarkeit der Magnesiumschmelze unter verschiedenen Randbedingungen erforscht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "A Study on the Microstructure of Strip Cast Magnesium", 7th International Conference on Magnesium - Dresden 2006
H. Palkowski, P. Rucki
- "DSC-Verfahren und Walzen - Ein kombinierter Prozess zur Erzeugung von Magnesiumbändern", MEFORM 2006 - Freiberg 2006
H. Palkowski
- "Single Belt Casting Technology for Semi-inline Magnesium Sheet Production", PEDD7 2006 - Kairo, Ägypten 2006
H. Palkowski, P. Rucki
- "Qualität des Magnesiumbandgusses beim DSC-Verfahren", 15th Magnesium Automotive and User Seminar - Aalen 2007
H. Palkowski, P. Rucki,
