DE102007040578A1

DE102007040578A1 - Seitenplatte für das Dünnbandgießen von Stahl

Info

Publication number: DE102007040578A1
Application number: DE200710040578
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Eichler; Georg Victor; Hubert Thaler; Krishna Dr. Uibel
Original assignee: ESK Ceramics GmbH and Co KG
Current assignee: ESK Ceramics GmbH and Co KG
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009030411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Seitenplatten für das Dünnbandgießen von Stahl, umfassend entweder einen Mehrschichtaufbau aus Schichten unterschiedlicher Härte oder einen Einschichtaufbau, bei dem die seitlichen Ränder der Seitenplatte, die als Kontaktfläche zwischen der Seitenplatte und den Rollen der Dünnbandgießanlage dient, reduziert sind.

Description

Das Verfahren zum Dünnbandgießen ist beispielsweise in EP546206A1 beschrieben.
Repräsentativer Stand der Technik ist die WO00/40355 . Hier soll das Einlaufverhalten beim Kontakt der Side Dams mit den Rollen verbessert werden und gleichzeitig die Verschleißbeständigkeit der Side Dams erhöht werden. Eine verbesserte Verschleißbeständigkeit kann prinzipiell erreicht werden durch Wahl eines Materials für die Seitenplatten mit höherer Härte. Das Problem dabei ist jedoch, daß je nach Einfahrweise der Side Dams der Verschleiß in den ersten Minuten beim Kontakt mit den Rollen zu gering ist, so daß keine zuverlässige Abdichtung gegen die Stahlschmelze erreicht wird und damit ein sicherer Betrieb der Anlage nicht möglich ist. Wählt man hingegen ein weiches Material als Werkstoff für die Seitenplatten, dann ist ein zuverlässiges Einfahren möglich, jedoch verschleißt die Seitenplatte auch während des gesamten Prozesses sehr rasch, so daß die Standzeit der Seitenplatten sehr klein ist. Diese Problematik ist in der WO00/40355 auf Seite 1 und 2 beschrieben. Die in WO00/40355 beschriebene Lösung ist eine Seitenplatte, die aus einer ersten und einer zweiten Schicht besteht. Dabei besteht die erste Schicht in einer ersten Ausführungsform aus einem Werkstoff mit 20 bis 30 Gew.-% Bornitrid und dem Rest aus Al₂O₃ und/oder SiO₂ und/oder SiC und/oder ZrO₂ und/oder SiAlON. Die zweite Schicht besteht in dieser Ausführungsform aus einem Graphitwerkstoff. In einer zweiten Ausführungsform besteht die erste Schicht aus einem Faserwerkstoff aus einer Matrix auf Basis von Aluminiumoxid und/oder Silizium-Aluminiumoxid und/oder Zirkoniumoxid und Fasern aus diesen Oxiden, wobei die Fasern eine Länge von bis zu 60 μm aufweisen. Die zweite Schicht besteht bei dieser zweiten Ausführungsform aus einem Bornitrid-haltigen Kompositwerkstoff aus 5 bis 10 Gew.-% Bornitrid und der Hauptphase aus Al₂O₃ und/oder SiO₂ und/oder SiC und/oder ZrO₂ und/oder SiAlON. Die zweite Schicht kann bei dieser zweiten Ausführungsform auch aus dem bei der ersten Ausführungsform genannten Graphitwerkstoff bestehen.
Die hier beschriebenen Seitenplatten weisen jedoch einige Nachteile auf:
Bei der ersten Ausführungsform hat der Werkstoff der ersten Schicht ein schlechtes Einlaufverhalten, da er härter ist als die üblicherweise als Material für Seitenplatten eingesetzten Werkstoffe. Dieses vergleichsweise harte Material hat bei dieser Ausführungsform eine Unterlage aus Graphit. Graphit hat jedoch verschiedene Nachteile in dieser Anwendung. Zum einen haben Graphitwerkstoffe eine schlechtere Oxidationsbeständigkeit als Bornitrid. Graphit beginnt bereits bei 600–650°C zu oxidieren, während die Bornitrid-Werkstoffe je nach Zusammensetzung bis etwa 1000–1100°C an Luft eingesetzt werden können. Eine gute Oxidationsbeständigkeit ist wichtig, da die Seitenplatten an allen Seiten (außer der inneren, die in Kontakt mit dem schmelzflüssigen Stahl ist) mit Luft im Kontakt sind. Zum anderen hat Graphit eine hohe Wärmeleitfähigkeit von über 120 W/mK, was für die Anwendung ungünstig ist, da der Stahl am Side Dam "einfrieren" kann (er kühlt zu schnell ab und erstarrt). Die Wärmeleitfähigkeit von Graphit ist deutlich höher als alle üblicherweise für die Side Dams eingesetzten Bornitrid-haltigen Werkstoffe. Mit der vorliegenden Erfindung soll dieser Nachteil vermieden werden. Graphitwerkstoffe werden als Material für Side Dams tatsächlich auch nirgends eingesetzt. Ein weiterer Nachteil der vorgeschlagenen Werkstoffkombination ist, daß die beiden Schichten aus chemisch sehr verschiedenen Materialien aufgebaut sind, so daß die Gefahr der Delamination besteht.
Bei der zweiten Ausführungsform besteht die erste Schicht aus einem Faserwerkstoff. Die bei der Verarbeitung für diesen Werkstoff eingesetzten Fasern sind gesundheitlich bedenklich. Zudem hat dieser oxidische Faserwerkstoff keine Schmiereigenschaften, diese werden aber benötigt, um den Verschleiß an der Rolle gering zu halten. Die zweite Schicht aus dem oxidischen Werkstoff mit geringen Zusätzen an Bornitrid ist zu hart, da sich bei den geringen Gehalten an Bornitrid ein durchgehendes Netzwerk der oxidischen Phase bildet, so daß der Verschleiß an den Rollen dadurch zu stark wird. Durch den geringen Anteil an Bornitrid gehen außerdem die Schmiereigenschaften der Mischkeramik verloren. Für den Fall, daß ZrO₂ die Hauptkomponente der zweiten Schicht ist, sind solche Werkstoffe technisch nur mit stabilisiertem ZrO₂ möglich, was deutlich teurer ist als das erfindungsgemäß eingesetzte monokline ZrO₂. Bei der Variante, bei der die zweite Schicht aus Graphit besteht, treten die selben Nachteile auf wie oben bei der ersten Ausführungsform beschrieben.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Seitenplatte (Side Dam) für das Dünnbandgießen von Stahl mit verbesserter Verschleißbeständigkeit zur Verfügung zu stellen, die gleichzeitig ein gutes Einlaufverhalten aufweist, um die Abdichtung gegen den flüssigen Stahl sicherzustellen.
Gegenstand der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist eine Seitenplatte für das Dünnbandgießen von Stahl, die auf den ersten Millimetern schnell, und danach langsam verschleißt.
In einer ersten Ausführungsform (s. 1) ist die Seitenplatte aus zwei (oder mehr) Schichten aufgebaut. Die erste Schicht (Einlaufschicht) besteht dabei entweder aus einem dichten Werkstoff auf Basis von hexagonalem Bornitrid mit Zusätzen von 0 bis 40 Vol.-% eines Stoffes ausgewählt aus ZrO₂, SiC, Sialon, Si₃N₄, Al₂O₃, SiO₂ und Kombinationen dieser Stoffe, oder aus einem porösen Werkstoff mit dieser Zusammensetzung. Die zweite Schicht (verschleißbeständige Schicht) besteht aus einem Werkstoff auf Basis von hexagonalem Bornitrid mit Zusätzen von 20 bis 70 Vol.-% eines Stoffes ausgewählt aus ZrO₂, SiC, Sialon, Si₃N₄, Al₂O₃, SiO₂ und Kombinationen dieser Stoffe. Bevorzugt wird für beide Schichten ZrO₂ als Zusatz eingesetzt.
Die Angaben in Vol.-% entsprechen für den Fall, daß ZrO₂ eingesetzt wird, Bereichen von etwa 0 bis 60 Gew.-% bzw. etwa 40 bis 85 Gew.-% (genaue Werte in Vol.-% aus der Umrechnung der Gew.-% für ZrO₂ wären 0 bis 37,2 Vol.-% und 20,8 bis 69,1 Vol.-%, umgerechnet mit Dichten von 2,25 g/cm³ für Bornitrid und 5,7 g/cm³ für Zirkoniumdiborid). Die Angaben in Vol.-% wurden hier gewählt, da die verschiedenen Zusatzstoffe stark unterschiedliche Dichten haben und die Angaben in Vol.-% relevant sind für die Eigenschaften der Mischwerkstoffe.
Die Schichtdicke der ersten Schicht beträgt 0,1 bis 5 mm, bevorzugt 2 bis 4 mm.
Es können auch Mehrfachschichten erzeugt werden, dabei wird bevorzugt eine dritte Schicht als Zwischenschicht ausgeführt, die bei großen Eigenschaftsunterschieden zwischen den beiden Schichten ausgleichend beispielsweise hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten wirkt.
Die erste Ausführungsform kann auch noch abgewandelt werden in der Form, daß die Schicht aus dem weicheren Material nur in der Kontaktzone mit den Rollen ausgeführt wird. Eine weitere Variante dazu besteht darin, daß auf der restlichen Oberseite der Seitenplatte, die in Kontakt mit dem schmelzflüssigen Stahl steht, ein Material mit schlechter Benetzung gegen Stahl gewählt wird, aber gleichzeitig mit guter Korrosionsbeständigkeit gegen Stahl, wie beispielsweise Graphit oder hexagonales Bornitrid (s. 2). Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß Anhaftungen von Stahl an der Seitenplatte weitgehend vermieden werden. Solche Anhaftungen führen später zur Defekten im Stahl.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden Seitenplatten aus dem härteren Werkstoff hergestellt, und anschließend wird die Kontaktfläche zwischen Seitenplatte und Rolle reduziert. Die Reduzierung der Kontaktfläche geschieht bevorzugt über mechanische Bearbeitung. Dabei können folgende Ausführungsformen realisiert werden:

– rechtwinklige Einfräsung auf 1/4 bis 3/4 der Einlaufbreite, vorzugsweise auf die halbe Einlaufbreite ausgehend von den beiden Außenrändern der Seitenplatte (s. 3, die ganze Einlaufbreite der Rollen ist durch die gestrichelte Linie dargestellt)
– alternativ oder zusätzlich zur rechtwinkligen Einfräsung winklig angefaste Einfräsung in der gesamten Einlaufbreite ausgehend von den beiden Außenrändern der Seitenplatte (s. 4)
– Bohrungen oder Fräsungen in der gesamten Einlaufbreite der Seitenplatte (s. 5). Die Flächenreduzierung in diesem Bereich soll vorzugsweise bis zu 85% betragen, besonders bevorzugt 40 bis 85 Vol.-%. Der Durchmesser der Bohrungen beträgt vorzugsweise 1 bis 15 mm, besonders bevorzugt 3 bis 10 mm. Die Fräsungen können auch andere geometrische Formen als Zylinder haben, beispielsweise halbkugelförmig oder kegelförmig oder auch unten flach und zum Rand hin abgerundet.

Die maximale Tiefe, bis zu der die Flächenreduzierung nach einer der beschriebenen Varianten vorgenommen wird, beträgt vorzugsweise 5 mm.
In einer dritten Ausführungsform wird eine Seitenplatte als Platte aus einer homogenen Schicht hergestellt und diese dann in der Oberflächenschicht durch ein geeignetes Verfahren so behandelt, daß die oberste Schicht weicher wird als das darunterliegende Material.
Dies kann beispielsweise durch Entfernung der Bindephase des Bornitrids geschehen, wie etwa durch Auswaschen mit Ethanol (s. Beispiele). Eine gezielte Erniedrigung der Härte in der Oberflächenschicht kann im Fall der Verwendung von ZrO₂ auch durch oberflächliche Entfernung des Stabilisators des ZrO₂ erfolgen, sofern stabilisiertes ZrO₂ verwendet wird. Weitere mögliche Verfahren sind Oberflächenbehandlung mit Laser- oder Ionenstrahlung. Auch bei der dritten Ausführungsform beträgt die Schichtdicke der Oberflächenschicht vorzugsweise bis zu 5 mm.
Vorteile der erfindungsgemäßen Seitenplatte
Die Vorteile der ersten Ausführungsform (Schichten aus BN-Werkstoffen unterschiedlicher Zusammensetzung) gegenüber der WO00/40355 sind folgende:

– Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien der beiden Schichten sind im Gegensatz zur WO00/40355 ähnlich, damit gibt es eine geringere Neigung zu Thermospannungen im Material.
– Die beiden Schichten bestehen aus chemisch sehr ähnlichen Materialien, die eine engere Verbindung eingehen, so daß die Gefahr der Delamination vermindert ist.
– In der gesamten Seitenplatte ist durchgehend Bornitrid enthalten, so daß die Seitenplatte während des gesamten Prozesses Schmiereigenschaften aufweist und somit der Schutz der Rolle gewährleistet ist.
– Ein Material mit einem guten Einlaufverhalten (gemäß EP353542B1 , ESK-Patent) wird kombiniert mit den Vorteilen eines härteren Materials hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit, was insgesamt zu einer erhöhten Lebensdauer der Seitenplatte führt.
– Bei der Ausführungsform der WO00/40355 mit dem Hauptwerkstoff aus 5 bis 10 Gew.-% BN und Rest ZrO₂ kann nur stabilisiertes ZrO₂ eingesetzt werden, beim erfindungsgemäßen harten Werkstoff kann auch nicht stabilisiertes ZrO₂ eingesetzt werden, was auch Vorteile bezüglich der Kosten bietet.
– Bei der erfindungsgemäßen Seitenplatte wird für die zweite Schicht (langsam verschleißend) bevorzugt ein Werkstoff mit einer reduzierten Wärmeleitfähigkeit eingesetzt (gilt für ZrO₂, aber auch für SiO₂), wodurch das Anfrieren des Stahls an den Side Dam verhindert wird.

Die zweite und dritte erfindungsgemäße Ausführungsform mit der Flächenreduzierung bzw. Oberflächenbehandlung hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie gegenüber der WO00/40355 fertigungstechnisch einfach herzustellen ist, da die Seitenplatte aus einer homogenen Schicht eines Werkstoffs hergestellt werden kann und die dort beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
Herstellung
Die erfindungsgemäße Seitenplatte wird hergestellt durch Mischen der Pulverkomponenten, Kaltpressen eines Formkörpers und anschließendes Heißpressen. Beim Kaltpressen werden die beiden Schichten der Seitenplatten in zwei Schritten übereinander gepresst. Die Pulverkomponenten werden nach dem Mischen vorzugsweise granuliert zur Verbesserung der Kaltpressfähigkeit. Als Granulierverfahren eignet sich das Sprühtrocknungsverfahren, aber auch alle anderen üblicherweise zum Granulieren von keramischen Pulvern angewendeten Verfahren. In einem weiteren Verfahren zur Herstellung der Seitenplatten werden zwei Platten mit den verschiedenen Materialien zunächst getrennt voneinander kaltgepresst und danach gemeinsam heißgepresst. In einem weiteren Verfahren wird zunächst eine Seitenplatte mit dem härteren Werkstoff heißgepresst und diese dann mit einer weicheren Schicht beschichtet. Für die Beschichtung kann beispielsweise eine Suspension auf Basis von Alkohol oder Wasser eingesetzt werden, die pulvrigen Komponenten für die Zusammensetzung wie oben beschrieben werden in Alkohol oder Wasser dispergiert unter Zusatz von Dispergiermitteln und die Beschichtung erfolgt dann beispielsweise durch Sprühen.
Falls die weiche Schicht als poröser Werkstoff ausgeführt wird, kann dieser hergestellt werden durch den Einsatz von Bornitrid-Pulvern mit geringerer spezifischer Oberfläche bzw. höherer Kristallinität, oder auch durch Zusatz von Porenbildnern.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Zwei- oder Mehrschichtseitenplatte besteht darin, zunächst eine Seitenplatte aus dem harten Material herzustellen, und anschließend durch gezielte Oberflächenmodifikation die oberste Schicht so zu behandeln, daß eine weichere Schicht entsteht. Diese Oberflächenmmodifikation kann durch Sand- oder Kugelstrahlen durchgeführt werden, aber auch durch Entfernung der Bindephase des Bornitrids (z. B. Auswaschen mit Ethanol) erfolgen. Dies kann unterstützt werden durch ein Auswaschen im Ultraschallbad. Eine gezielte Schädigung kann auch durch oberflächliche Entfernung des Stabilisators des ZrO₂ erfolgen, sofern stabilisiertes ZrO₂ verwendet wird. Jegliche thermochemische Behandlung ist möglich, bei der eine der Phasenbestandteile des Kompositwerkstoffs gezielt geschädigt wird. Auch lediglich eine oberflächliche Aufheizung ist möglich, um die Struktur zu schwächen. Weiterhin durch elektromagnetische Strahlung (z. B. Laser) und durch Bestrahlung mit Ionen. Auch kann beim Heißpressen der Platten durch Kontakt mit Graphit oder einem besonders reaktiven Kohlenstoff die Oberfläche modifiziert werden, um so einen geringeren Verschleißwiderstand einzustellen.
In einem weiteren Herstellverfahren werden zwei Platten unterschiedlicher Härte hergestellt (Zusammensetzung wie bei den beiden Schichten wie oben beschrieben), und diese Platten werden dann anschließend geklebt. Als Kleber werden dabei handelsübliche keramische Kleber eingesetzt, beispielsweise Glasfritten oder Binder auf Wasserglasbasis.
Als Pulver werden vorzugsweise Pulver hoher Reinheit eingesetzt. Das hexagonale Bornitrid-Pulver kann bis zu 10 Gew.-% Sauerstoff enthalten, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%. Die mittlere Partikelgröße der eingesetzten Pulver beträgt vorzugsweise weniger als 20 μm, besonders bevorzugt < 10 μm. Als Zirkoniumdioxidpulver wird bevorzugt handelsübliches nicht stabilisiertes Zirkonkumdioxid eingesetzt. Für den Fall, daß die zweite Komponente ein Sialon ist, werden als Rohstoffe Si₃N₄- und Al₂O₃-Pulver und optional AlN eingesetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Bornitrid-Pulver zu Bornitrid-Granalien geformt werden und diese Bornitrid-Granalien dann zur Herstellung des Mischwerkstoffes verwendet werden. Gegebenenfalls können die Bornitrid-Granalien auch bereits Zirkoniumdioxid enthalten. Weiterhin ist es möglich, den Bornitrid-Granalien weitere Zusatzstoffe, wie SiC, Sialon, Si₃N₄, Al₂O₃, SiO₂ und Kombinationen dieser Stoffe zuzusetzen.
Im Falle der Zweischicht-Seitenplatte enthält die obere (weichere) Schicht Granalien ohne Anteil an ZrO₂ bzw. mit einem geringeren Anteil an ZrO₂ als die Unterlage (zweite Schicht) aus dem härteren Werkstoff. Die Bornitrid-Granalien wirken als Schmiertaschen und bewirken so eine verbesserte Schmierfähigkeit des Werkstoffs, was insbesondere in der obersten Schicht für die Einlaufphase des Dünnbandgießverfahrens von Vorteil ist.
Beispiele
Beispiel 1 (erfindungsgemäß):
Es wurde Bornitrid-Pulver von ESK mit einer spezifischen Oberfläche von 13 m²/g mit unstabilisiertem ZrO₂-Pulver der Firma Saint Gobain mit der Produktbezeichnung ZirPro CClO und einer mittleren Partikelgröße von 3 μm (d50) eingesetzt. Die Ausgangspulver wurden mit einem Anteil von 70 Gew.-% ZrO₂ und 30 Gew.-% Bornitrid vermischt (Pulver A). Ein weiteres Pulver wurde mit 43 Gew.-% ZrO₂ und 50 Gew.-% Bornitrid und zusätzlich 7 Gew.-% SiC mit einer Oberfläche von 5 m²/g hergestellt (Pulver B). Die Pulver A und B wurden schichtartig gemeinsam in eine Pressmatrize mit einer Grundfläche von 60 × 60 mm² eingefüllt und anschließend gemeinsam bei einem Pressdruck von 800 bar zu einer Platte gepresst. Die Höhe des Presslings betrug 20 mm, wobei die Teilhöhen der Schichten aus den Pulvern A und B 15 und 5 mm betrugen. Anschließend wurden die Presslinge durch Grafitplatten getrennt in eine Heißpresse eingebaut und mehrere Platten gleichzeitig bei einer Temperatur von 1650°C und einem Druck von 200 bar in einer Graphitmatritze heißgepresst. Nach dem Heißpressen hatten die Sinterkörper eine Abmessung von etwa 60 × 60 × 12 mm³. Die Sinterdichte betrug umgerechnet auf die verschiedenen Volumenanteile der Teilkomponenten A und B jeweils mehr als 94% der theoretischen Dichte.
Die Sinterkörper wurden anschließend durch Sägen und Trockenfeinschleifen getrennt, um die Fügung der beiden Materialkomponenten beurteilen zu können. Die Fügung erfolgte spaltlos und ohne Rissbildung.
Beispiel 2 (erfindungsgemäß)
Es wurde Bornitrid-Pulver von ESK mit einer spezifischen Oberfläche von 13 m²/g mit unstabilisiertem ZrO₂-Pulver der Firma Saint Gobain mit der Produktbezeichnung ZirPro CClO und einer mittleren Partikelgröße von 3 μm (d50) eingesetzt. Die Ausgangspulver wurden mit Anteilen von 60 Gew.-% ZrO₂ und 40 Gew.-% Bornitrid vermischt und bei einer Temperatur von 1650°C und einem Druck von 200 bar in einer Graphitmatritze heißgepresst. Nach dem Heißpressen hatte der Sinterkörper eine Abmessung von etwa 250 × 250 × 300 mm³. Die Sinterdichte betrug 3,35 g/cm³ entsprechend 95,7% der theoretischen Dichte von 3,5 g/cm³.
Aus dem Sinterkörper wurden durch Sägen und Trockenfeinschleifen Proben bearbeitet mit den Abmessungen 50 × 50 × 5 mm³. Diese Proben wurden mit einem Coating versehen. Die für das Coating verwendete Schlichte hatte dabei eine auf den Feststoff bezogene Zusammensetzung von 50 Gew.-% Bornitrid, 10 Gew.-% Böhmit-Nanoteilchen, 1 Gew.-% Borax und 10 Gew.-% Borcarbid, einen organischen Rindergehalt von 5 Gew.-%, einen ZrO₂-Anteil von 10 Gew.-% und einen Al₂O₃-Anteil von 14 Gew.-%. Der Feststoffgehalt betrug 45%.
Die Schlichte wurde durch mehrmaliges Rakeln oder Sprühen und jeweils Trocknen bei 100°C bis zu einer Dicke von 3 mm auf das Substrat aufgebracht. Anschließend erfolgte das Einbrennen der Beschichtung bei 750°C.
(Anmerkung: Bei der Einbrenntemperatur von 750°C ist das Borcarbid bereits abreagiert zu Boroxid bzw. Aluminiumborat, so daß eine sehr weiche Beschichtung entsteht).
Beispiel 3 (erfindungsgemäß):
Es wurde Bornitrid-Pulver von ESK mit einer spezifischen Oberfläche von 13 m²/g und einem Sauerstoffgehalt von 3,5 Gew.-% mit unstabilisiertem ZrO₂-Pulver der Firma Saint Gobain mit der Produktbezeichnung ZirPro CClO und einer mittleren Partikelgröße von 3 μm (d50) eingesetzt. Die Ausgangspulver wurden mit Anteilen von 60 Gew.-% ZrO₂ und 40 Gew.-% Bornitrid vermischt und bei einer Temperatur von 1650°C und einem Druck von 200 bar in einer Graphitmatritze heißgepresst. Nach dem Heißpressen hatte der Sinterkörper eine Abmessung von etwa 250 × 250 × 300 mm³. Die Sinterdichte betrug 3,35 g/cm³ entsprechend 95,7% der theoretischen Dichte von 3,5 g/cm³.
Aus dem Sinterkörper wurden durch Sägen und Trockenfeinschleifen Proben bearbeitet mit den Abmessungen 15 × 15 × 5 mm³. Diese Proben wurden für drei Tage in Ethanol gelagert, um die Bindephase B₂O₃ aus den Proben zu entfernen. Anschließend wurde die Brinell-Härte bestimmt und mit den Werten des Ausgangsmaterials verglichen.
Die Härte nach dem Auswaschen betrug 42 HBW 2,5/15,625, im Vergleich dazu lag die Härte des Ausgangsmaterials bei 103 HBW 2,5/62,5.
Beispiel 4 (erfindungsgemäß):
Es wurde Bornitrid-Pulver von ESK mit einer spezifischen Oberfläche von 13 m²/g mit unstabilisiertem ZrO₂-Pulver der Firma Saint Gobain mit der Produktbezeichnung ZirPro CClO und einer mittleren Partikelgröße von 3 μm (d50) eingesetzt. Die Ausgangspulver wurden mit Anteilen von 70 Gew.-% ZrO₂ und 30 Gew.-% Bornitrid vermischt und bei einer Temperatur von 1650°C und einem Druck von 200 bar in einer Graphitmatritze heißgepresst. Nach dem Heißpressen hatte der Sinterkörper eine Abmessung von etwa 250 × 250 × 300 mm³. Die Sinterdichte betrug 3,7 g/cm³ entsprechend 95% der theoretischen Dichte von 3,9 g/cm³.
Aus dem Sinterkörper wurden durch Sägen und Trockenfeinschleifen Proben bearbeitet mit den Abmessungen 15 × 15 × 5 mm³. Diese Proben wurden für drei Tage in Ethanol gelagert, um die Bindephase B₂O₃ aus den Proben zu entfernen. Anschließend wurde die Brinell-Härte bestimmt und mit den Werten des Ausgangsmaterials verglichen.
Die Härte nach dem Auswaschen betrug 44,5 HBW 2,5/15,625, im Vergleich dazu lag die Härte des Ausgangsmaterials bei 121 HBW 2,5/62,5.
Beispiel 5 (erfindungsgemäß):
Beispiel 3 wurde wiederholt, jedoch wurden die Proben nach dem Heißpressen nicht ausgewaschen. Aus dem Sinterkörper wurden Proben für Verschleißuntersuchungen mit einem Durchmesser von 38 mm und drei Bohrungen zur Aufnahme einer Halterung hergestellt. Als Gegenkörper für die Verschleißuntersuchungen wurde ein Kupfer-Körper eingesetzt. Die Untersuchungen wurden bei einer Temperatur von 300°C durchgeführt. Die Verschleißtests bei 300°C simulieren den Einsatz eines Side Dams im Kontakt mit den gekühlten Kupfer-Rollen der Dünnbandgießanalage.
Zur Simulation der reduzierten Oberfläche des Side Dams gemäß 3 wurden Versuche mit einem Anpressdruck von 0,12 und 0,18 MPa und einer Rotationsgeschwindigkeit des Kupfer-Körpers von 680 U/min durchgeführt. Durch die Anhebung des Anpressdrucks erhöhte sich der Tiefenverschleiß von 2,6 mm/h auf 6,4 mm/h.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 546206 A1 [0001]
- WO 00/40355 [0002, 0002, 0002, 0016, 0016, 0016, 0017]
- EP 353542 B1 [0016]

Claims

Seitenplatte für das Dünnbandgießen von Stahl, umfassend zwei oder mehrere Schichten, wobei die erste Schicht (Einlaufschicht) entweder (a) aus einem dichten Werkstoff auf Basis von Bornitrid mit Zusätzen von 0 bis 40 Vol.-% mindestens eines Stoffes, ausgewählt aus ZrO₂, SiC, Sialon, Si₃N₄, Al₂O₃ und SiO₂, oder (b) aus einem porösen Werkstoff mit dieser Zusammensetzung besteht, und die zweite Schicht (verschleißbeständige Schicht) aus einem Werkstoff auf Basis von Bornitrid mit Zusätzen von 20 bis 70 Vol.-% mindestens eines Stoffes, ausgewählt aus ZrO₂, SiC, Sialon, Si₃N₄, Al₂O₃ und SiO₂ besteht.
Seitenplatte nach Anspruch 1, wobei beide Schichten ZrO₂ als Zusatz enthalten.
Seitenplatte nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei die Schichtdicke der ersten Schicht 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm, beträgt.
Seitenplatte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend als dritte Schicht eine Zwischenschicht, welche bei großem Eigenschaftsunterschieden zwischen den beiden anderen Schichten ausgleichend wirkt, vorzugsweise hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Seitenplatte für das Dünnbandgießen von Stahl aus einem Werkstoff hoher Härte, wobei die seitlichen Ränder, welche als Kontaktfläche zwischen der Seitenplatte und den Rollen der Dünnbandgießanlage dienen, reduziert sind.
Platte nach Anspruch 5, wobei die seitlichen Ränder der Seitenplatte durch rechtwinklige Einfräsung auf 1/4 bis 3/4 der Einlaufbreite, vorzugsweise auf die halbe Einlaufbreite reduziert sind (3).
Platte nach Anspruch 5 und/oder 6, wobei die seitlichen Ränder der Seitenplatte durch winklig angefaste Einfräsung in der gesamten Einlaufbreite reduziert sind (4).
Platte nach Anspruch 5, wobei die seitlichen Ränder der Seitenplatte durch Bohrungen oder Fräsungen in der gesamten Einlaufbreite reduziert sind (5).
Platte nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die maximale Tiefe der Flächenreduzierung 5 mm beträgt.
Seitenplatte für das Dünnbandgießen von Stahl aus einem Werkstoff hoher Härte, deren Oberflächenschicht, welche mit den Rollen der Dünnbandgießanlage in Berührung kommt, eine geringere Härte aufweist als das darunterliegende Material der Seitenplatte.