Dünnbandgießen zur Herstellung plattierter Stahlbänder - Zweirollen-Gießplattieren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258106764

Plattierte Bleche und Grobbleche finden bereits ein relativ breites Anwendungsspektrum und werden in vergleichsweise großen Mengen hergestellt. Jedoch sind verfügbare Verfahren zur Herstellung dieser Verbundbleche (Kalt- und Warmwalzplattieren, Sprengplattieren, Schweißplattieren) hinsichtlich der darstellbaren Werkstoffkombinationen beschränkt und infolge langer Prozessketten oder geringer Produktivität zu teuer für Anwendungen mit großen Bedarfsmengen. Ohne Zweifel könnten jedoch durch den verstärkten Einsatz von kostengünstigen Verbundblechen aus unterschiedlichsten Werkstoffkombinationen in vielen Anwendungsbereichen technische, ökologische und wirtschaftliche Vorteile erzielt werden. Daher wurden z.B. in der Aluminiumindustrie Entwicklungen zum Verbundblockgießen durchgeführt. Diese Technologien lassen sich angesichts des wesentlich höheren Temperaturniveaus und der üblichen Stahlwerksstrukturen jedoch nicht auf Stähle übertragen. Eine interessante Alternative könnte das kontinuierliche Plattieren dünner Bänder im Zweirollenbandgießprozess sein. Bislang gibt es jedoch offensichtlich nur sehr wenige Untersuchungen, in denen die Potentiale des Dünnbandgießens zur Herstellung von Verbundblechen systematisch untersucht wurden. Dieses Verfahren, bei dem Bänder in der Dicke von ein bis drei Millimeter direkt gegossenen werden, bietet die große Chance, mit einer extrem kurzen Prozesskette erheblich Energie und Emissionen einzusparen. Die bei der Herstellung von Blechen ansonsten üblichen aufwändigen Warmwalzfolgen können entfallen.In einfachen Vorversuchen mit kurzen Bandstücken konnte am IBF gezeigt werden, dass das Verfahren aufgrund der sehr schnellen Erstarrung sogar die Verbindung sehr unterschiedlicher Werkstoffgruppen zulässt. Beispielsweise wurden Kupfer- und Titanbänder in Stahl eingebettet. Vor diesem Hintergrund verfolgt das beantragte Projekt folgende übergeordnete Ziele:1. Nachweis der grundsätzlichen Machbarkeit des kontinuierlichen Zweirollen-Gießplattierens metallischer Bänder nach dem Zweirollenverfahren.2. Ermittlung der Verfahrensgrenzen in Bezug auf die zulässigen Dickenverhältnisse zwischen plattiertem Band und Plattierschicht in Abhängigkeit der gewählten Werkstoffe.3. Bewertung der Verbindungsfestigkeit der hergestellten Verbundbleche in Abhängigkeit der Gießparameter.Mit Hilfe eines numerischen Modells erfolgt eine erste grobe Vorauslegung des Prozesses in Bezug auf die zulässigen Banddicken, Dickenverhältnisse und Gießparameter. Parallel dazu wird eine Zufuhreinrichtung geplant und realisiert, die es ermöglicht die Plattierbänder in den Schmelzenpool einzuleiten und so plattierte Gussbänder herzustellen. Hierauf aufbauend wird das numerische Modell verbessert und eine systematische experimentelle Versuchsserie zur Ermittlung der Verfahrensgrenzen und Anwendungspotentiale durchgeführt. Die erzeugten plattierten Bänder werden hinsichtlich der Verbundfestigkeit und der mechanischen Eigenschaften charakterisiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen