DE102004046999A1

DE102004046999A1 - Verwendung von Rollen mit unterschiedlichen Eigenschaften für das Gießwalzen von Magnesium- und Aluminium-Legierungen

Info

Publication number: DE102004046999A1
Application number: DE200410046999
Authority: DE
Inventors: Piotr R. Prof. Dr. Scheller; Olena Dr. Volkova
Original assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Current assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13

Abstract

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, beim horizontalen Gießwalzen von Magnesium- und Aluminium-Legierungen die Unsymmetrien im heterogenen Erstarrungsgefüge zu reduzieren und zu vermeiden und folglich Flachprodukte in Form von Bändern und Blechen mit weniger Oberflächenfehlern zu erzeugen. DOLLAR A Untersuchungen haben gezeigt, dass durch eine entsprechende Konstruktion des Rollenpaares die Unsymmetrie in der heterogenen Gefügeausbildung des gegossenen und gewalzten Bleches reduziert bzw. vermieden werden kann. Überraschenderweise konnte gefunden werden, dass bei der Verwendung von Rollen mit unterschiedlichem Durchmesser bzw. von beschichteten Rollen oder einer Kombination von beschichteten bzw. einer Kombination von beschichteten und unbeschichteten Rollen ein gleichmäßigeres und homogenes Gefüge erhalten und das Auftreten von Oberflächenfehlern vermindert wird. DOLLAR A Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich Flachprodukte aus Magnesium- und Aluminium-Legierungen im Gießwalzverfahren (endabmessungsnahes Gießen) mit verbesserter Qualität erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft Rollen-Paare für das Gießwalzen und deren Verwendung, also das endabmessungsnahe Gießen mit Gefügeumformung, von Magnesium- und Aluminium-Legierungen. Die Erfindung kann für die Herstellung von Flachprodukten in Form von Bändern und Blechen verwendet werden.
Seit einigen Jahren ist das Dünnbandgießen aus dem Entwicklungsstadium herausgewachsen und findet seine industrielle Anwendung [DPMA, Erfinderaktivitäten 2001, S. 53 bis 55]. So wird z.B. in der EP-PS 0344 093 ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießwalzen metallischer Flachprodukte beschrieben, bei dem mittels Rollenpaaren die Dicke des Flachproduktes in der Erstarrungsstrecke reduziert wird. Inzwischen gelingt es auch im Pilotmaßstab [Pressemitteilung, Maschinenmarkt vom 07.05.2004] mit einer neuartigen Gießwalz-Technologie Magnesiumband herzustellen. Bei diesem Gießwalzprozess wird fünf bis sechs Millimeter dünnes Magnesiumband in einem Schritt direkt aus geschmolzenem Metall erzeugt.
Magnesium- bzw. Alumininium-Legierungen werden beim Gießwalzprozess mit Hilfe von horizontalen Zwei-Rollen-Anlagen verarbeitet. Die beiden Rollen haben die gleiche Geometrie und bestehen aus dem gleichen Werkstoff, wodurch die Abkühlungsbedingungen zwischen den Rollen und dem Strang auf beiden Seiten gleich sind. Auf Grund der Gravitation entsteht im flüssigen Metallsumpf in der Nähe der unteren Rolle eine Rückströmung, die in der Nähe der oberen Rolle nicht existiert. Beim Bandgießen von Magnesium- bzw. Aluminium-Legierungen verschiebt sich deshalb das metallurgische Zentrum, die sogenannte Durcherstarrungsebene, in Richtung der oberen Rolle. Als Folge entsteht im Flachprodukt eine Unsymmetrie im heterogenen Erstarrungsgefüge.
Bisher nimmt man diese ungünstige Gefügeausbildung als physikalisch gegeben hin.
Alle bisher existierenden horizontalen Zwei-Rollen-Anlagen können in Versuchs-, Pilot- und Betriebsanlagen unterteilt werden, die sich hauptsächlich durch Rollendurchmesser und Prozessparameter unterscheiden:
Die Entwicklung der Betriebsanlagen für das Gießwalzen von Aluminiumblechen ist durch:

– eine Steigerung des Rollendurchmessers, wobei von Dündar, M. u.a. [in: Light Metals 2003, pp. 719–724] kein Einfluss des Rollendurchmessers einer horizontalen Zwei-Rollen-Anlage auf den Erstarrungsprozess, das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften der Aluminiumbleche gefunden werden konnte,
– das Spritzen von Schmiermittel (Graphit u.a.) auf die Rollen,
– eine Optimierung des Wasserkühlsystems in den Rollen
– den Ersatz der Stahlrollen durch Kupferrollen zum Zwecke der Erhöhung der Gießgeschwindigkeit und
– den Einsatz des Zwei-Rollen-Verfahrens mit zwei Walzen ungleichen Durchmessers

Seit Anfang der 1980-ger Jahre wurden Teilprozesse des horizontalen Zwei-Rollen-Gießwalzens von Leichtmetallen thermisch, mechanisch, strömungsmechanisch sowie numerisch simuliert. Als Schwachpunkte stellten sich bei manchen Modellen die angenommenen Randbedingungen sowie die Beschränkung der Modellierung auf den oberen oder unteren Gießspaltteil bei der Annahme der Symmetrie in diesem Bereich heraus. Aus diesen Gründen wurden keine Besonderheiten in den Temperaturfeldern und in den Erstarrungsprofilen festgestellt.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, beim horizontalen Gießwalzen von Magnesium- und Aluminium-Legierungen die Unsymmetrien im heterogenen Erstarrungsgefüge zu reduzieren und zu vermeiden und folglich Flachprodukte in Form von Bändern und Blechen mit weniger Oberflächenfehlern zu erzeugen.
Untersuchungen haben gezeigt, dass durch eine entsprechende Konstruktion des Rollenpaares die Unsymmetrie in der heterogenen Gefügeausbildung des gegossenen und gewalzten Bleches reduziert bzw. vermieden werden kann. Überraschenderweise konnte gefunden werden, dass bei der Verwendung von Rollen mit unterschiedlichem Durchmesser bzw. von beschichteten Rollen oder einer Kombination von beschichteten bzw. einer Kombination von beschichteten und unbeschichteten Rollen ein gleichmäßigeres und homogenes Gefüge erhalten und das Auftreten von Oberflächenfehlern vermindert wird.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich Flachprodukte aus Magnesium- und Aluminium-Legierungen im Gießwalzverfahren (endabmessungsnahes Gießen) mit verbesserter Qualität erzeugen.

Claims

Rollen für das Gießwalzen von Magnesium- und Aluminium-Legierungen unter Einsatz von Rollen mit gleichen und mit unterschiedlichen Eigenschaften und von Rollen-Paaren mit gleichem oder unterschiedlichem Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, dass die Mäntel der Rollen-Paare aus Werkstoffen mit unterschiedlichen wärmephysikalischen (thermischen) Eigenschaften bestehen.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen-Paare beschichtet, unterschiedlich beschichtet oder in der Kombination beschichtet und unbeschichtet sind, wobei unter Beschichtung sowohl das Aufbringen fester als auch flüssiger Schichten zu verstehen ist.
Verwendung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen-Paare unterschiedlich konstruiert sind, d.h. eine unterschiedliche Manteldicke aufweisen und/oder der Rollenmantel aus unterschiedlichen Werkstoffkombinationen besteht.