lang=de|mini|hochkant=2|Stranggussanteil der Stahlproduktion ist inzwischen auf über 90 % angestiegen.
Stranggießen ist ein kontinuierliches Gießverfahren zum Herstellen von Halbzeug aus Eisen- und Nichteisenlegierungen. Beim Stranggießen wird das Metall durch eine gekühlte bodenlose Kokille gegossen und mit erstarrter Schale und meist noch flüssigem Kern nach unten, seitwärts oder oben abgezogen. Nach dem Durcherstarren wird der Strang geteilt.
Das Stranggießen ist nicht zu verwechseln mit dem Strangpressen, mit welchem Vollprofile und Hohlkammerprofile etwa aus Aluminium, Kunststoff (siehe Extrusion) und Keramik erzeugt werden.
Technik Nach der Kokillenanordnung wird zwischen horizontalem und vertikalem Stranggießen unterschieden. Horizontales Stranggießen wird aber überwiegend für Nichteisenmetalle angewendet. Vertikale Stranggießanlagen mit gebogener Kokille gießen ein vorgebogenes Halbzeug, um es horizontal abziehen zu können. Das Halbzeug muss dann nach dem Erreichen der Horizontalen, vor dem Trennen, gerichtet werden. Mit vertikalen Kokillen ist entweder die Länge vom Gussstück durch die Anlagenhöhe begrenzt, oder der Strang muss mit noch flüssigem Kern gebogen und nach Erreichen der Horizontalen wieder gerichtet werden.
Für den bei Nichteisenmetallen vorwiegend angewandten vertikalen Strangguss, wird eine unten offene, wassergekühlte Kupferkokille verwendet, auch Kragenkokille genannt. Flüssigmetall wird ihr über ein Verteilersystem, kontinuierlich bei dosierter Gießgeschwindigkeit zugeführt. In einfachster Form steht hierbei zwischen Schmelzofen und Kokille ein Eingusstiegel, auch Tundish genannt. Innerhalb der Kokille bildet sich eine Strangschale, die den anfangs noch flüssigen Kern umschließt. Der aus der Kokille austretende Strang wird in ein die weitere Abkühlung begünstigendes Becken abgesenkt und dabei ständig mit Wasser besprüht. Beim diskontinuierlichen Verfahren begrenzt die Tiefe dieses Abkühlbeckens die Länge der Knüppel, Barren oder Ronden.
Stranggussanlagen werden ein-, zwei- oder mehrsträngig gebaut. Je kleiner die Querschnitte sind, desto mehr Stränge werden benötigt, um den Kapazitäten der vorgeschalteten Aggregate gerecht zu werden. Besonders beim Gießen von Rundbarren (auch Ronden oder Pressbolzen genannt) kommen dagegen Kokillensysteme zum Einsatz, die es ermöglichen, bis zu 32 Ronden mit Durchmessern im Bereich von 120–150 mm gleichzeitig zu gießen.
Die Technik des Stranggießens unterscheidet sich nur wenig, ob nun Stähle, Kupferlegierungen oder Aluminium verarbeitet werden. Der wesentliche Unterschied liegt bei den Temperaturen, die von ca. 700 °C bei reinem oder legiertem Aluminium bis >1600 °C bei Stahl reichen. Versuche, kontinuierlich zu gießen, reichen in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurück. Entscheidende Fortschritte wurden ab 1930 erzielt (Junghans-Rossi-Verfahren für Leicht- und Schwermetalle).
Im Gegensatz zum individuell geformte Gussstücke hervorbringenden Kokillenguss ist Strangguss ein semikontinuierliches bis kontinuierliches Verfahren. Bei semikontinuierlich arbeitenden Anlagen bestimmt deren Bauhöhe die maximale Länge des jeweiligen Stranggussprodukts. Kontinuierliche Arbeit bedeutet Gießen eines Endlosstranges. Dieser kann entweder durch eine Säge („fliegende Säge“) unterteilt werden, sobald ein Strangabschnitt ausreichend erstarrt ist, oder der Strang wird zum Bogen umgelenkt und verlässt die Anlage als horizontaler Strang. Diese Technik wird unter anderem bei der Herstellung von Stranggussmasseln für Formgießereien, oder bei der Verarbeitung von Kupferwerkstoffen zu Stangenmaterial oder Rohren verwendet. Auch bei Strangguss aus Kupferlegierungenannähernd 90 % aller Kupferwerkstoffe werden im Stranggießverfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich zu Halbzeug verarbeitet. s. Brunhuber, Ernst, Guss aus Kupferlegierungen, aus dem amerikanischen übersetzt, Verlag Schiele & Schön, Berlin 1986, ISBN 3-7949-0444-3. wird sowohl horizontal als auch vertikal gegossen.
Halbzeug werden die Stranggussprodukte deshalb genannt, weil sie sich bis zum Endprodukt noch weiteren Bearbeitungsgängen unterziehen müssen. Walzen, Pressen und Tiefziehen kommen mehrheitlich zur Anwendung, verbunden mit einer vorausgehenden zeitlich terminierten Auslagerung bei Raum- bzw. Umgebungstemperatur, oder einer vor- bzw. nachgeschalteten thermischen Behandlung (Anlassen und Auslagern).
Stranggießen von Stahl Spezielle Technik miniatur|320px|Prinzip einer Stranggießanlage Eine Stranggießanlage besteht ausDie weltweit erste großtechnische Stranggussanlage für Stahl ging 1948 beim Breitenfelder Edelstahlwerk in der Steiermark in Betrieb. dem Pfannendrehturm zum Einsetzen der Stahlgießpfanne, dem Verteiler (engl. tundish), der die Schmelze zur Kokille leitet, der Kokille mit der Schmelze (Primärkühlbereich), Tauchrohr und Schattenrohr Schieferplatte zur Regulation des flüssigen Stahls der Kokillenoszillations- und -haltevorrichtung, dem Strangführungssystem (Gießbogen) mit Sekundärkühlung, den Treib- und Richtapparaten, dem Auslaufrollgang, der Querteilanlage (Brennschneidanlage, Schere), der Markiermaschine (Signierung) und dem Kaltstrang.
Die Schmelze wird gewöhnlich mit einer so genannten Fähre vom Schmelzaggregat über den Gießkran zur Stranggießanlage transportiert und im Pfannendrehturm eingesetzt. Über einen Bodenablass (Ausguss), der durch einen Schieber verschlossen wird, fließt die Schmelze in den Verteiler. Damit der flüssige Stahl nicht mit dem Luftsauerstoff reagiert, wird der flüssige Stahl dabei in einem Schattenrohr geführt bzw. mit Gießpulver bedeckt. Der Verteiler erfüllt zunächst die Funktion eines Puffergefäßes, damit es während eines Pfannenwechsels zu keiner Unterbrechung des Stranggussprozesses kommt. Zusätzlich hat der Verteiler bei Mehrstranganlagen die Funktion, den Flüssigstahl auf die einzelnen Stränge zu verteilen. Die Schmelze wird im Verteiler durch eine Schlackeschicht (meist Reisschalenasche) abgedeckt.
Aus dem Verteiler läuft die Schmelze frei oder durch ein Tauchrohr (auch Gießrohr genannt) in die Kokille. Der Durchfluss wird in Abhängigkeit vom Gießspiegel in der Kokille mit einem Stopfen oder einem Schieber gesteuert. Um Anbackungen am Verteilerausguss durch Tonerde (Al2O3) zu vermeiden, wird teilweise mit Argon gespült und die Schmelze kann elektromagnetisch gebremst oder gerührt werden, um die Strömung des Flüssigstahls zu beeinflussen. Der Gießspiegel in der Kokille wird mit Schlacke abgedeckt. Diese verhindert Reoxidation der Schmelze, bindet aufgestiegene Unreinheiten und dient als Schmiermittel zwischen der erstarrten Schale und der Kokille. Zum Bilden der Schlacke wird kontinuierlich Gießpulver auf den Gießspiegel aufgebracht. Während des Gießens wird die Kokille oszillierend bewegt, um ein Anbacken des Stahls an den gekühlten Wänden der Kokille (z. B. Kupfer- und Nickelplatten) zu verhindern und den Transportvorgang zu unterstützen. Beim Verlassen der Kokille hat der Strang eine erstarrte Schale von wenigen Zentimetern Dicke, während der Großteil des Querschnitts noch flüssig ist. Unterhalb der Kokille wird der Strang im sogenannten Gießbogen (Kreiszone Radius 10 m) von außen durch Luft-/Wasserbesprühung (sekundär) gekühlt. Außerdem wird er durch Rollen gestützt, um das Ausmaß des Ausbauchens zu verringern, das wegen des auf die Strangschale wirkenden ferrostatischen Druckes erfolgt. Diese Strangführungsrollen, die höchsten Beanspruchungen ausgesetzt sind, gehören wegen ihres Einflusses auf die Strangoberfläche zu den zentralen Bauteilen einer Stranggießanlage. Aus diesem Grund werden die Rollen mit einer korrosions- und verschleißbeständigen Schicht versehen, die früher aufgeschweißt wurde. Heute werden diese Rollen immer häufiger als „Verbundguss“ im Schleudergussverfahren hergestellt.
Stahl hat im Vergleich zu anderen Metallen wie Aluminium oder Kupfer eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit. Dadurch ergibt sich eine große Stranglänge von bis zu 20 m vom Gießspiegel bis zum völligen Erstarren der Schmelze (sog. „metallurgische Länge“). Erst nach der Durcherstarrung kann der Strang in einzelne Brammen geschnitten werden. Anlagen, bei denen die Stränge nach dem Verlassen der Kokille senkrecht weitergeführt werden, erfordern daher eine große Bauhöhe und werden nur selten eingesetzt. Bei den meisten Anlagen wird der Strang in einem Radius (je nach Strangdicke) von etwa 7 bis 15 m gebogen, bis er beim Erreichen eines horizontalen Winkels mit einer Biege- und Richteinheit wieder gerade gerichtet wird. Die Kokille kann dabei entweder gerade oder gebogen ausgeführt werden. In geraden Kokillen verlässt der Strang die Kokille senkrecht nach unten und wird erst durch die anschließende Walzenführung gebogen, in gebogenen Kokillen ist der Strang bereits kreisbogenförmig. Beide Konzepte haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile, die daraus resultieren, dass einerseits durch das Biegen des Strangs Risse entstehen und andererseits eine lange vertikale flüssige Strecke Vorteile für die Reinheit des Stahles bietet, da Unreinheiten in die Schlacke aufsteigen können. Nach dem Durcherstarren wird der Strang auf dem Auslaufrollgang mit Brennern in Längen geschnitten.
Für das Angießen wird ein Anfahrstrang (Kaltstrang) von unten oder oben in die Kokille eingeführt, der die Unterseite verschließt. Der eingefüllte Stahl erstarrt auf dem Anfahrstrang und wird mit diesem nach unten abgezogen. Nach Erreichen der metallurgischen Länge werden der Anfahrstrang und der Gussstrang voneinander getrennt (entkuppelt).
Verfahrensarten nach dem Endprodukt mini|Brammen im Lager mini|Knüppel beim Auskühlen
Beim Stranggießen unterscheidet man mehrere Verfahren, die vom Format des zu gießenden Stranges abhängig sind: Im Knüppel- und Vorblockstrangguss werden runde oder annähernd quadratische Querschnitte (Knüppel) oder sogar profilförmige Querschnitte vergossen. Sie dienen zur Herstellung von Stangen, Drähten und Profilen. Im Brammenstrangguss werden Brammen, also rechteckige Stränge mit großer Breite (bis über 2600 mm) und kleiner Dicke (bis 600 mm) zur Blechherstellung erzeugt. Beim Brammenstrangguss unterscheidet man weiter: Brammenstrangguss allgemein (Dicke über 100 mm bis 600 mm) Vorbrammenguss oder (Dicke von 70 bis 300 mm) Dünnbrammenguss (Dicke von 40 bis 100 mm) Vorbandgießen (Dicke von 15 bis 50 mmhttp://kerschgens.stahl-lexikon.de/index.php/stahllexikon/56-v/2802-Vorbandgie%C3%9Fen.html) Bandgießen (Dicke wenige mm). Bei den beiden letztgenannten Verfahren sind erhebliche Einsparungen im Bereich der Anlagentechnik und der Energiebilanz möglich. Eine weitere Reduktion der Umformprozesse wird durch das Dünnbandgießen (siehe dort) erreicht.
Vorbandgießen Durch das Vorbandgießen wird eine Dünnbramme mit etwa 50 mm Dicke erzeugt, die direkt in der Fertigungsstraße eines Warmwalzwerkes angestochen werden kann. Zwischen der Gießmaschine und dem Walzaggregat wird nur noch ein Ausgleichsofen benötigt. Mit diesem Verfahren können kostengünstig viele Stahlqualitäten verarbeitet werden. Nachteile sind geringe Flexibilität und Oberflächenqualität der Bänder.
Bandgießen Bandgießen ist ein kontinuierliches Gießverfahren, mit dem Metallbänder hergestellt, die anschließend nicht oder nur in wenigen Stichen (Durchlaufen durch ein Walzgerüst) umgeformt werden. Das Verfahren wird vor allem für Nichteisenmetalle verwendet.