11/12 - Verein österreichischer Gießereifachleute

GIESSEREI-RUNDSCHAU 56 (2009) HEFT 11/12Im horizontalen Schleuderguss wird das hochlegierte, flüssigeWalzenmanteleisen in eine sich drehende Kokille aus Schmiedestahlhorizontal eingegossen und mit 120 –140 facher Erdbeschleunigunggegen die Innenwand der Kokille gedrückt.Unmittelbar nach dem Erstarren des Manteleisens wird dieKokille abgebremst, von der Schleudergussmaschine abgehobenund mit den Unter- und Oberzapfenformen verbunden.Dann wird die Form mit Kerneisen im statischen Gießverfahrenvon oben fallend voll gegossen. Das Kerneisen schmilztden inneren Bereich des durcherstarrten Mantels wieder auf,wodurch eine perfekte Bindung zwischen Mantel und Kern erreichtwird.In einer Wärmebehandlung werden die im Fertigprodukt gefordertenMaterialeigenschaften wie Oberflächenhärte, Festigkeitund Eigenspannungszustand, je nach Anforderung imWalzwerk, eingestellt. Ihre endgültige Form und Oberflächengüteerhalten die Walzen in der mechanischen Fertigungsstrekkeauf modernen CNC-gesteuerten Bearbeitungsmaschinen wieDreh-, Schleif-, Fräs- und Bohrmaschinen. Die dabei anfallendenSpäne und Zapfenabstiche werden als Kreislaufmaterial inden Schmelzbetrieb zurückgeführt.4. Zielsetzung des EntwicklungsprojektesDie schon seit einigen Jahrzehnten produzierten indefinitenArbeitswalzen werden vorwiegend in der hinteren Fertigstaffelvon Warmbreitbandstraßen eingesetzt.Die immer höher werdenden Anforderungen an die Walzenwerkstoffe,in Bezug auf Verschleißfestigkeit und Zuverlässigkeitim Einsatz, machten eine Weiterentwicklung der indefinitenWalzenwerkstoffe unumgänglich.Das Gefüge von indefiniten Legierungen besteht aus einemNetzwerk von Zementit, einer martensitischen Matrix, diversenSonderkarbiden und, in diese eingelagert, freien Graphitteilchen,siehe Abb. 3.5. Thermische AnalyseDie thermische Analyse als Schnellverfahren zur Überprüfungdes Keimhaushaltes in der Schmelze hat sich in den EisenundNichteisenmetall–Gießereien seit Jahren bewährt.Um den Graphitgehalt bei indefiniten Legierungen genau vorhersagenzu können, muss der Keimhaushalt des Eisens genaubestimmt werden. Diese Notwendigkeit konnte mit einer konventionellenThermischen Analyse nicht mehr gewährleistetwerden. Aus diesem Grund wurde im ESW ein neues Analysesystemimplementiert.5.1. Thermische Analyse der Firma OCCEinen wesentlichen neuen Impuls bei der Entwicklung metallurgischerSteuerungssysteme lieferte die Einführung geschlossenerTiegel für die Thermische Analyse, siehe Abb. 4.Gegenüber herkömmlichen Tiegeln haben diese geschlossenenTiegel folgende Vorteile:● konstantes Füllgewicht,● konstante Lage des Thermoelementes,● Abkühlung nur gegen Sand, nicht gegen eine Kombinationaus Sand und Atmosphäre.Es handelt sich beim verwendeten Tiegel um ein Doppelkammersystem,wobei in einer Kammer Impfmittel am Kammerbodenbefestigt ist, so dass dadurch eine Impfung simuliertwird. Mit einem solchen System lässt sich die Impfbereitschaftder Schmelze testen.Abb. 4: Schnitt durch einen OCC-Tiegel mit ZweikammersystemAbb. 3: Gefüge einer indefiniten Walzelinks: ungeätzt rechts: mit HNO 3 geätztSpeziell der freie Graphit ist für den optimalen Einsatz diesesWalzentyps in der Warmbreitbandstraße unerlässlich.Darum ist es entscheidend, den Anteil an freiem Grafit im verschleißfestenMantel von Indefinitewalzen, bestehend aus einemmit Cr, Ni, Mo, Vund Nb legierten Mildhartguss, dessenGefüge sich aus netzförmig angeordneten eutektischen Karbiden,Martensit, Sonderkarbiden und Graphit zusammensetzt,prozesssicher einstellen zu können.Dazu sind neben einem tieferen Verständnis für die metallurgischenZusammenhänge in sonderkarbidverstärkten Werkstoffenvor allem verbesserte Methoden zur Überwachung desSchmelz- und Behandlungsverlaufes erforderlich. Dies solltedurch den Einsatz einer neuen Art der Thermischen Analysein der Prozesssteuerung erzielt werden. Darüber hinaus solltegeklärt werden, wie die Graphitbildung, die für die Eigenschaftender Walzen von großer Bedeutung ist, in indefinitenWerkstoffen abläuft (direkt aus der Schmelze, indirekt durchZementitzerfall und/oder sekundär durch Ausscheidung ausdem Austenit), um so die Voraussetzung zu schaffen, dieSchmelzebehandlung, die im wesentlichen aus einer Entschwefelung,einer Desoxidation und einer Impfung besteht,gezielt durchführen und wirksam kontrollieren zu können.Weitere Unterschiede zur herkömmliche Thermischen Analysensind:● Kein Zerfall des Formstoffes bis zur eutektoiden Umwandlung.● Eutektische Umwandlung in ca. 100 Sekunden abgeschlossen.Abb. 5: Messkurve mit der TA von OCC190