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T1 - Verbesserung der Stranggussqualität von hochlegierten Al-Walzbarren

AU - Prillhofer, Bernd

N1 - nicht gesperrt

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - In Aluminium-Halbzeuggießereien ist die reproduzierbare Einstellung einer produktspezifischen Schmelzequalität ein entscheidendes Erfolgskriterium. Dabei kommt der gezielten Reduktion von nicht- und intermetallischen Einschlüssen innerhalb der Prozesskette neben der Entfernung unerwünschter gelöster Komponenten (z. B. Wasserstoff, Lithium, Natrium, Kalzium etc.) eine Schwerpunktaufgabe zu. Einschlüsse waren schon seit Beginn der Aluminiumproduktion ein zentrales Thema der Schmelzeraffination. Mit dem enormen Wachstum der Sekundäraluminiumindustrie und den damit verbundenen höheren Gehalten an Verunreinigungen hat die Einschluss-charakterisierung und die fortführende Entwicklung von Abscheidungsmethoden weiter an Bedeutung zugenommen. Im Rahmen dieser Arbeit wird speziell auf die Schmelzequalität beim Schmelzen, bei der Schmelzebehandlung und beim Stranggießen der Legierung EN AW-7075 eingegangen. Als übergeordnete Zielstellung gilt es den Verunreinigungsgehalt von einer Prozessstufe zur nächsten zu reduzieren und gleichzeitig einen Wiedereintrag zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird im einleitenden Stand der Technik ein Überblick über vorfindbare Einschlüsse in Aluminiumschmelzen, die Gegenüberstellung vorhandener Messverfahren zur Einschlusserfassung sowie die Beschreibung von Abscheidungsmechanismen und den dazu gehörigen, am Markt vorhandenen, Verfahren gegeben. Den Ausgangspunkt für die experimentellen Untersuchungen bilden in weiterer Folge eine umfassend angelegte Prozessanalyse der Gießlinie (Schmelzofen, Gießofen, Schmelzebehandlungsaggregate und jene nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeitende Gießanlage), die Definition der anzuwenden Messmethodik und eine detaillierte Darstellung der anzutreffenden Bildungsmechanismen von Einschlüssen. Im Hauptteil der experimentellen Arbeiten kann in zwei verschiedenen Schwerpunksbereichen unterschieden werden. Vorrangig gilt es im ersten Teilbereich mittels einer umfassenden Evaluierung den Einfluss jeder einzelnen Prozessstufe auf die Schmelzequalität darzustellen, damit fortfolgend eine Effizienzsteigerung vorgenommen werden kann. Mit Hilfe der umgesetzten Maßnahmen, der Neuentwicklung von Prozesselementen (teilweise unterstützt durch CFD-Simulationen) und der Implementierung neuer Verfahrenskonzepten kann dem Gießprozess sehr reines Flüssigmetall als Eingangsgröße zugeführt werden. Der zweite Schwerpunkt fokussiert sich auf die Gestaltung eines neuen Schmelzeverteilungssystems und der Adaptierung des Gießprozesses, sodass in diesem Zusammenhang die Neubildung von Einschlüssen unterbunden werden kann.

AB - In Aluminium-Halbzeuggießereien ist die reproduzierbare Einstellung einer produktspezifischen Schmelzequalität ein entscheidendes Erfolgskriterium. Dabei kommt der gezielten Reduktion von nicht- und intermetallischen Einschlüssen innerhalb der Prozesskette neben der Entfernung unerwünschter gelöster Komponenten (z. B. Wasserstoff, Lithium, Natrium, Kalzium etc.) eine Schwerpunktaufgabe zu. Einschlüsse waren schon seit Beginn der Aluminiumproduktion ein zentrales Thema der Schmelzeraffination. Mit dem enormen Wachstum der Sekundäraluminiumindustrie und den damit verbundenen höheren Gehalten an Verunreinigungen hat die Einschluss-charakterisierung und die fortführende Entwicklung von Abscheidungsmethoden weiter an Bedeutung zugenommen. Im Rahmen dieser Arbeit wird speziell auf die Schmelzequalität beim Schmelzen, bei der Schmelzebehandlung und beim Stranggießen der Legierung EN AW-7075 eingegangen. Als übergeordnete Zielstellung gilt es den Verunreinigungsgehalt von einer Prozessstufe zur nächsten zu reduzieren und gleichzeitig einen Wiedereintrag zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird im einleitenden Stand der Technik ein Überblick über vorfindbare Einschlüsse in Aluminiumschmelzen, die Gegenüberstellung vorhandener Messverfahren zur Einschlusserfassung sowie die Beschreibung von Abscheidungsmechanismen und den dazu gehörigen, am Markt vorhandenen, Verfahren gegeben. Den Ausgangspunkt für die experimentellen Untersuchungen bilden in weiterer Folge eine umfassend angelegte Prozessanalyse der Gießlinie (Schmelzofen, Gießofen, Schmelzebehandlungsaggregate und jene nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeitende Gießanlage), die Definition der anzuwenden Messmethodik und eine detaillierte Darstellung der anzutreffenden Bildungsmechanismen von Einschlüssen. Im Hauptteil der experimentellen Arbeiten kann in zwei verschiedenen Schwerpunksbereichen unterschieden werden. Vorrangig gilt es im ersten Teilbereich mittels einer umfassenden Evaluierung den Einfluss jeder einzelnen Prozessstufe auf die Schmelzequalität darzustellen, damit fortfolgend eine Effizienzsteigerung vorgenommen werden kann. Mit Hilfe der umgesetzten Maßnahmen, der Neuentwicklung von Prozesselementen (teilweise unterstützt durch CFD-Simulationen) und der Implementierung neuer Verfahrenskonzepten kann dem Gießprozess sehr reines Flüssigmetall als Eingangsgröße zugeführt werden. Der zweite Schwerpunkt fokussiert sich auf die Gestaltung eines neuen Schmelzeverteilungssystems und der Adaptierung des Gießprozesses, sodass in diesem Zusammenhang die Neubildung von Einschlüssen unterbunden werden kann.

KW - melt quality

KW - inclusions

KW - hydrogen content

KW - gas purging treatment

KW - filtration

KW - EMC-casting

KW - melt distribution systems

KW - Schmelzequalität

KW - Einschlüsse

KW - Wasserstoffgehalt

KW - Spülgasbehandlung

KW - Filtration

KW - EMC-Strangguss

KW - Schmelzeverteilungssysteme

M3 - Dissertation

ER -