FinAlGuss - Innovative Beiträge zur Korrosionsbeständigkeit von kohlenstoffhaltigen Calciumsilicat-Funktionswerkstoffen beim Guss von Aluminium-Legierungen

 

Calciumsilicate werden seit fast einem Jahrhundert in Gießprozessen von flüssigen Aluminium-Legierungen zur Fließkontrolle und Verteilung eingesetzt. Aus dem korrosiven Verhalten des Calciumsilicat-Werkstoffs, dem Ausbrennen zugegebener Kohlenstoffkomponenten, der Vielfallt der Al-Legierungen sowie den verschiedenen Gießverfahren und Gießtechniken ergibt sich eine sehr komplexe Korrosionsproblematik. Calciumsilicat-Graphit-Werkstoffe zeigen in bestimmten Anwendungen eine deutlich erhöhte Lebensdauer und vermindern Anhaftungen von Metallschlacke, bei aggressiven Legierungen reduziert sich allerdings die Lebensdauer auf inakzeptabel wenige Gießzyklen. Das Werkstoffsystem hat somit eine limitierte Ressourceneffizienz hinsichtlich Produktivität, Qualität und Nachhaltigkeit der Eigenschaften des Endproduktes.

Das Hauptziel des Forschungsprojektes ist die Erforschung der Wechselwirkung der Calciumsilicat-Funktionswerkstoffe in Kontakt mit NE-Metallschmelzen zur Einschränkung bzw. Verhinderung der Korrosion und damit die Lebensdauerverlängerung der Anlagen und Erhöhung der Gesamtproduktivität. Dabei sollen die bestehenden kohlenstoffhaltigen Calciumsilicat-Werkstoffe hinsichtlich ihrer Oxidationsbeständigkeit funktionalisiert und deren chemische Wechselwirkung mit dem flüssigen Metall gesenkt werden, was zu völlig neuen Produktansätzen führen soll. Abb. 1 zeigt beispielhaft korrodierte Bauteile aus Calciumsilicat-Werkstoffen.

Für die Zielerreichung hat sich ein Forschungsverbund organisiert, der die gesamte Wertschöpfungskette abdeckt. Die Forschungseinrichtung TU Bergakademie Freiberg, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik - Professur für Keramik in Freiberg wird gemeinsam mit dem Hersteller der Calciumsilicat-Werkstoffe und Calciumsilicat-Funktionsbauteile CALSITHERM Verwaltungs GmbH in Bad Lippspringe die bisher unbekannten Korrosionsmechanismen systematisch aufklären, daraus neue Werkstoffkonzepte vorschlagen, die bei CALSITHERM hergestellt und bei den Endanwendern Aluminium-Werke AG & Co.KG in Wutöschingen (AWW) und bei Trimet Aluminium SE (TRIMET) in Essen erprobt werden. Labor- sowie Post-mortem - Untersuchungen werden die Werkstoffentwicklung weiter optimieren. Koordinator des Verbundes ist die CALSITHERM Verwaltungs GmbH.

 

Abb. 1: Transition plate (AWW, 2015) und Gießdüsen (TRIMET, 2015) mit Rissen bis Bruch nach Al-Guss

Insgesamt ist die Beherrschung von Korrosionsproblemen Voraussetzung für effiziente ressourcenschonende Hochtemperaturprozesse. Damit hat das Forschungsprojekt neben seinem ökonomischen Effekt geringerer Energie- und Materialkosten auch das ökologische Ziel der Lebensdauer- und Effizienzsteigerung von Gießanlagen, der Einsparung von Materialien, der Schonung von Ressourcen und der Umwelt durch Verminderung von CO2-Emissionen.


Koordinator: Dr.-Ing. Tobias Hölscher, CALSITHERM Verwaltungs GmbH

Projektpartner (Karte)

  • CALSITHERM Verwaltungs GmbH
  • Aluminium-Werke Wutöschingen Aktiengesellschaft & Co. KG
  • Technische Universität Bergakademie Freiberg - Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik - Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik - Professur für Keramik
  • TRIMET Aluminium SE

Laufzeit: 01.11.2015 - 31.10.2018

FKZ: 03XP0022C