Stahlwerkskokille

Metallurgy
Kokille zur Herstellung gegossener Stahlblöcke im Stahlwerk. Die Blöcke dienen als Vormaterial zum Schmieden und Walzen.

Kokillen für Blöcke und Brammen sind ausgesprochenes Verschleißmaterial, das eindeutig überbeansprucht wird und daher nur beschränkte Haltbarkeit haben kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Kokillenstandzeit zum weitaus größten Teil von der Kokillenbehandlung im Stahlwerk und nur zum geringeren Teil von der Werkstoffzusammensetzung beeinflusst wird.

Stahlwerkskokillen werden überwiegend aus Gusseisen mit Lamellengraphit hergestellt. Hierfür gilt folgende Richtanalyse (soweit es sich um Kupolofeneisen handelt): 3,6 bis 3,9 % C, 1,4 bis 1,8 % Si, 0,4 bis 0,7 % Mn, max. 0,1 % P und max. 0,1 % S. Dies entspricht Sättigungsgraden von etwa 0,94 bis 1,06. Bei gleicher Grundzusammensetzung erbringen eine Senkung des Siliziumgehaltes und eine Erhöhung des Mangangehaltes eine gewisse Verbesserung der Kokillenhaltbarkeit. Der Siliziumgehalt darf jedoch nicht so weit gesenkt werden, dass partielle Weißerstarrung in der Kokillenwand auftritt.

Hohe Mangangehalte verleihen dem Gusseisen verbesserte Hitzebeständigkeit in der Weise, dass der Perlitzerfall im Bereich zwischen 400 und 500 °C verhindert wird, und zwar durch Stabilisierung des Perlits in Form von globularem Perlit. Allerdings nimmt mit steigenden Mangangehalten auch die Gefahr der Weißerstarrung zu. Günstig sind außerdem hohe Kohlenstoffgehalte, um über einen möglichst hohen Graphitgehalt im Gefüge den E-Modul zu senken, die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen und so den Aufbau von Wärmespannungen zu verringern.

Auch Gusseisen mit Kugelgraphit wird, wenn auch in geringerem Maße, als Werkstoff für Stahlwerkskokillen verwendet. Da seine Wärmeleitfähigkeit nur etwa halb so groß ist wie die von Gusseisen mit Lamellengraphit, entsteht beim praktischen Gebrauch solcher Kokillen im Stahlwerk ein wesentlich steilerer Temperaturgradient in der Kokillenwand, der einen stärkeren Spannungsanstieg bewirkt und damit die Gefahr einer plastischen Verformung dieses duktilen Werkstoffes hervorrufen kann.

Ein für Stahlwerkskokillen vorzüglich geeigneter Werkstoff ist Gusseisen mit Vermiculargraphit. Im Vergleich zu Gusseisen mit Lamellengraphit hat es geringere Oxidationsneigung, und im Hochtemperatureinsatz zeichnet es sich durch weniger Wachsen aus. Gegenüber Gusseisen mit Kugelgraphit hat es den Vorzug einer geringeren thermischen Ausdehnung, einer höheren Wärmeleitfähigkeit und eines besseren Temperaturwechselverhaltens, verbunden mit weniger Verzugsneigung im Einsatz bei höheren Temperaturen.

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