Stahl Horizontales Bandgießen von Stahl

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

In enger Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie ist es der Salzgitter Flachstahl GmbH, der SMS Siemag AG und der Technischen Universität Clausthal gelungen, das horizontale Bandgießen von Stahl aus der Grundlagenforschung erfolgreich in die industrielle Nutzung zu überführen.

Firmen zum Thema

Das Gemeinschaftsprojekt „Horizontales Bandgießen von Stahl - neue Hochleistungswerkstoffe ressourcenschonend herstellen“ wurde beim Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet.
Das Gemeinschaftsprojekt „Horizontales Bandgießen von Stahl - neue Hochleistungswerkstoffe ressourcenschonend herstellen“ wurde beim Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet.
(Bild: Salzgitter AG)

Die Technologie des dünnen Gießens folgt der uralten Vision, Stahlprodukte möglichst ohne Unterbrechung direkt aus der Schmelze herzustellen. Das spart Energie und Ressourcen, schont die Umwelt und bietet das Potential, Stahlprodukte zukünftig noch flexibler und wirtschaftlicher zu fertigen. Diese besondere Verfahrenstechnik eröffnet auch die Perspektive für innovative Hochleistungswerkstoffe, die bisher nur äußerst schwierig oder gar nicht herzustellen waren. Dies gilt z.B. für eine völlig neue Generation von Leichtbaustählen, die zugleich sehr widerstandsfähig und doch hoch verformbar sind. Damit verbinden sich wichtige bei konventionellen Stählen aber auch bei anderen Metallen normalerweise gegenläufige Werkstoffeigenschaften. So können ideal geformte und hoch belastbare Bauteile produziert werden, die z.B. Automobile leichter und zugleich sicherer machen.

Neues Verfahren umgeht Stranggießen dicker Walzblöcke

Anders als beim bekannten Stranggießen dicker Walzblöcke wird die Stahlschmelze beim horizontalen Bandgießen gleich rund 20mal dünner auf ein mit Gießgeschwindigkeit umlaufendes und intensiv gekühltes Förderband vergossen. Der mit ca. 15 mm schon endabmessungsnahe Bandguss spart auf dem Weg zum Stahlblech aufwendige Wärm- und Walzschritte ein. Die horizontale Schmelzeführung sorgt für einen günstigen Abkühlprozess, der den heißen Stahl mechanisch wenig belastet. Bandgießanlage und Produkt bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit. Auf sonst übliche Schmierstoffe kann verzichtet werden. Das Kühlwasser kommt mit dem Bandgussprodukt nicht in direkten Kontakt und wird ohne Aufbereitung wieder verwendet. Die schnelle Abkühlung des Materials wirkt sich positiv auf die Gussqualität aus. Die Gießdicke ist jedoch ausreichend bemessen, um die nach dem Walzen geforderten Produkteigenschaften sicher zu erreichen. Diese Verfahrensvorzüge sind es, die ein breites Spektrum neuer, hochwertiger, aber auch besonders anspruchsvoller Stahlwerkstoffe erst herstellbar machen.

Hochfest und doch verformbar

Die Vorteile des horizontalen Bandgießverfahrens werden z.B. für eine ganz neue Generation von Leichtbaustählen, die sogenannten HSD-Stähle, genutzt. HSD steht für high strength and ductility und bezeichnet Stähle mit höheren Mangangehalten und geringen Zugaben an Aluminium und Silizium. Die Produkteigenschaften können für den jeweiligen Anwendungsfall maßgeschneidert eingestellt werden. Mit dieser Rezeptur entstehen auch Verformungsreserven, die sich bei unterschiedlichsten Belastungen wie z.B. bei Fahrzeugkollisionen oder sehr tiefen Temperaturen entfalten können. Damit eröffnen sich neue Gestaltungsspielräume und Leichtbaupotentiale auch im Nicht-Automotive-Sektor, die eine weitere Tür zur Energieeinsparung und Ressourceneffizienz aufstoßen.

Besonders attraktiv sind HSD-Stähle jedoch für den Automobil-Leichtbau. Im Fokus stehen vor allem hoch beanspruchte Bauteile komplexer Geometrie in Karosserie, Innenraum und Fahrwerk. Dies steigert die Designfreiheiten des Automobilkonstrukteurs, ohne das Material zusätzlich erwärmen zu müssen. Bei gewichtsoptimierter Materialausnutzung können je nach Einsatzfeld sowohl die Anzahl der Einzelteile als auch Umformschritte bei ihrer Fertigung reduziert werden. Typisch sind bereits in der Erprobung befindliche, sicherheitsrelevante Bauteile wie Stoßstangen, Türaufprallträger, Fahrzeugsitze oder tragende Karosseriekomponenten. Hier lassen sich im Vergleich zum heutigen Serienstand zwischen 17 und 38 % Gewicht einsparen.

Energieverbrauch sinkt auf ein Drittel

Bandgießtechnologie und Hochleistungsstähle wirken doppelt positiv auf den nachhaltigen Umweltschutz. Bei der Stahlherstellung lässt sich der Energieverbrauch in den Prozessstufen Gießen und Warmwalzen zukünftig bei vollständiger Verfahrensintegration auf rund ein Drittel verringern. Zudem reduziert der Gewichtsvorteil der bandgegossenen Leichtbaustähle den Treibstoffverbrauch eines Automobils während der Nutzungsphase.

Die industrielle Einführung der Bandgießtechnologie am Standort Peine schreitet kontinuierlich voran und kann zur Keimzelle ihres breiteren industriellen Durchbruchs werden. Das Bandgießverfahren besticht durch sein wirtschaftlich kompaktes Anlagenkonzept mit vergleichsweise niedrigen Investitionsaufwendungen. Für die SMS group besteht die Chance, diese innovative Gießtechnologie als industrielles Produktionsverfahren für konventionelle und Sonderstähle weiter zu qualifizieren und erfolgreich zu vermarkten. Darüber hinaus signalisieren eine Vielzahl laufender Produktentwicklungen das große Interesse an bandgegossenen Leichtbaustählen aus Salzgitter. Dabei ist das Spektrum der über diese Prozessroute darstellbaren Stahlprodukte in ihrem Umfang heute noch gar nicht abschätzbar. Die Salzgitter Flachstahl GmbH arbeitet bereits an weiteren für das Bandgießen prädestinierten Konstruktions- und Funktionswerkstoffen. (qui)

Video: Vorstellung des horizontalen Bandgießens von Stahl für den Deutschen Zukunftspreis

(ID:43132199)