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Die Erfindung bezieht sich auf eine synthetische schlackenbildende Masse zum Stranggiessen bzw. kontinierlichen Giessen von Stählen und auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Massen.
Es ist bekannt, dass beim Stranggiessen von Stählen verbesserte Giessergebnisse erzielt werden, wenn man auf der Oberfläche des geschmolzenen Stahls in einer Stranggussform eine Schutzschicht aus synthetischer Schlacke anbringt. Zahlreiche verschiedenartige Massen sind für die Verwendung als synthetische Schlacke in einer Stranggussform vorgeschlagen worden einschliesslich Hochofenschlacke, Fensterglas, Flaschenglas und Natriumsilikatglas, die früher als Schlacken mit "niedriger Viskosität" bezeichnet wurden.
Auch Borax ist für eine
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geschmolzenen Stahl in der Form und den Wandungen der Form bildeten, dadurch die Reibung zwischen dem Stahlgussstück und der Formwandung verminderten, die Wärmeübertragung zwischen dem Stahlgussstück und der Formwandung verbesserten, die Oberflächen des geschmolzenen Stahls vor einem übermässigen Wärmeverlust schützten und eine Oxydation der geschmolzenen Stahloberfläche verhüteten.
Ausser den vorstehend angegebenen vorteilhaften Eigenschaften soll jedoch eine geeignete Schlackenmasse fürdasStranggiessenvonStahleinegutechemische undthermische Beständigkeit aufweisen, während die Schlacke mit dem geschmolzenen Stahl in Berührung ist, um die Bildung von unerwünschten verdampfenden, toxischen Gasen oder Zersetzungsprodukten zu vermeiden, die von dem geschmolzenen Stahl absorbiert werden und eine nachteilige Verunreinigung des Stahls bewirken können. Die Beständigkeit der Schlackenzusammensetzung ist ausserdem dann von Bedeutung, wenn eine Zersetzung oder Verdampfung in merklicher Weise die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der Schlacke bei den erhöhten Temperaturen, die in der Stranggussform herrschen, ändern würde.
Es ist, wie nun gefunden worden ist, von grosser Bedeutung, dass die Schlackenmasse ausserdem eine grosse
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stück oder bei den daraus hergestellten gewalzten Stahlplatten ist, insbesondere wenn man mit Aluminium beruhigte Stähle mit niederem Kohlenstoffgehalt, die relativ grosse Mengen Aluminiumoxyd enthalten, vergiesst.
Eine weitere wesentliche Eigenschaft, die, wie gefunden worden ist, für eine Stranggussschlacke von Be-
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näher definiert) besitzt, wodurch es möglich ist, in der Stranggussform eine relativ dicke Schicht aus geschmol- zener Schlacke auf der Oberfläche der Stahlschmelze auszubilden, die in der Stranggussform erhalten bleibt und ein Entfernen von merklichen Mengen an Aluminiumoxyd aus dem Stahl bewirkt, während gleichzeitig ein kontinuierlicher und einheitlicher Schlackenfluss über die Seitenflächen des Stahlgussteils ermöglicht wird, ohne dass übermässige Schlackenmengen während des Stranggiessens verbraucht werden.
Wie ferner gefunden worden ist, ist es von Bedeutung, dass eine Stranggussschlacke für die Verwendung beim Giessen von mit Aluminium beruhigtem Stahl od. dgl. Eigenschaften besitzt, durch welche die Wärmeübertragung von dem Stahlstranggussstück auf das Wasser in den sekundären Kühlzonen verbessert wird, nachdem das Gussstück oder der gegossene Rohling aus der Stranggussform abgeführt worden ist.
Keine der früher bekannten Stranggussschlackenmassen besitzen die gesamten vorstehenden Eigenschaften, die, wie jetzt gefunden worden ist, ausserordentlich wichtige Erfordernisse für eine wirksame Schlacke darstellen, durch die Stahlstranggussstücke erhalten werden können, die praktisch frei von Oberflächenfehlern sind, insbesondere aus Stählen, die wesentliche Mengen Aluminiumoxyde enthalten.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte synthetische Schlackenmasse zur Verfügung zu stellen, welche die Herstellung von Stahlstranggussstücken hoher Qualität aus Stählen, die Aluminiumoxyde als unerwünsche Einlagerungen enthalten, erleichtern.
Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll eine verbesserte synthetische Schlackenmasse geschaffen werden, die in wirksamer Weise beim Stranggiessen verwendet werden kann, ohne dass ein Verdampfen auftritt oder andere gefährliche und unerwünschte Arbeitsbedingungen entstehen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine verbesserte synthetische Schlackenmasse zur Verfügung zu stellen, die im wesentlichen chemisch und thermisch beständig ist, wenn sie beim StranggiessenvonStah1benutzt wird.
Es ist ausserdem ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte synthetische Schlackenmasse zu schaffen, die eine grosse Löslichkeit für Aluminiumoxyde, die in geschmolzenem Stahl enthalten sind, aufweist.
Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll eine synthetische Schlackenmasse entwickelt werden, die einen plastischen Verformungspunkt und Fliessfähigkeitseigenschaften besitzt, durch die eine verbesserte Schlackenschicht beim Stranggiessen von Stahl zur Verfügung gestellt wird.
Nach noch einem weiteren Ziel der Erfindung soll eine synthetische Schlackenmasse geschaffen werden, durch die in ausgeprägtem Masse die Wärmeübertragung von dem Stahlstranggussstück auf das Wasser in den sekundären Kühlzonen, nachdem das Gussstück aus der Stranggussform abgeführt worden ist, verbessert wird.
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Nach noch einem andern Ziel der Erfindung soll ein verbessertes Verfahren zur Formulierung und Herstellung einer synthetischen Schlackenmasse für das Stranggiessen von Stahl zur Verfügung gestellt werden.
Die erfindungsgemässe synthetische schlackenbildende Masse zum Stranggiessen von Stahl, die gemäss chemischer Analyse SiO2, Na2O und/oder K20 und CaF2 enthält, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass sie nach vollständigem Schmelzen gemäss chemischer Analyse auf Oxyde und Fluoride eine Zusammensetzung in den folgenden Bereichen ergibt :
a) Siliciumdioxyd 10 bis 55 Gew.- b) Kalziumfluorid 5 bis 40 Gew.-%
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doständigem Schmelzen eine im wesentlichen nicht verdampfende und chemisch sowie thermisch beständige flüssige Schlackenschicht aus schmelzbaren Oxyden und Fluoriden in Berührung mit geschmolzenem Stahl in einer Stranggussform bildet, wobei diese Masse im geschmolzenen Zustand eine Fliessfähigkeit von 5,0 bis 40,5 cm, einen plastischen Verformungspunkt von 595 bis 9300C und eine Löslichkeit für Aluminiumoxyd von mehr als 20 Gew.-% aufweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer synthetischen Schlackenmasse zum Stranggiessen von Stahl ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fliessfähigkeit und der plastische Verformungspunkt der Schlackenmasse durch Anwendung der folgenden Gleichungen :
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<tb>
<tb> plastischer
<tb> Verformungspunkt
<tb> ( C) <SEP> = <SEP> { <SEP> [1540 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> Gew.-% <SEP> (K2O <SEP> + <SEP> Na2O)
<tb> - <SEP> 14 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> (BP <SEP>
<tb> 54 <SEP> Gew.- <SEP> (LiF <SEP> + <SEP> Lui20)
<tb> + <SEP> 10 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> (CaO <SEP> + <SEP> CaF)
<tb> + <SEP> 1 <SEP> Gew.-% <SEP> (SiO2)] <SEP> - <SEP> 32} <SEP> # <SEP> #
<tb> Fliessfähigkeit
<tb> (cm) <SEP> = <SEP> [ <SEP> 9,4 <SEP> + <SEP> 0,02 <SEP> Gew.-% <SEP> (K2O <SEP> + <SEP> Na2O)
<tb> + <SEP> 0,05 <SEP> Gew.-% <SEP> (B <SEP> O)
<tb> + <SEP> 0,10 <SEP> Gew.
<SEP> -0/0 <SEP> (CaO <SEP> + <SEP> CaF)
<tb> + <SEP> 0,32 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> (LiF <SEP> + <SEP> Lui2 <SEP> 0) <SEP>
<tb> - <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> Gew.-% <SEP> (SiO <SEP> )] <SEP> x <SEP> 2, <SEP> 54 <SEP>
<tb>
eingestellt werden, wobei die Fliessfähigkeit auf einen Wert von 5, 0 bis 40, 5 cm und der plastische Verformungspunkt auf einen Wert von 590 bis 930 C eingestellt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen Fig. l die Beziehung zwischen dem beobachteten plastischen Verformungspunkt und der Fliessfähigkeit der erfindungsgemässen Schlackenmassen, in graphischer Darstellung, und Fig. 2 eine Vorrichtung zum Messen der Fliessfähigkeit der erfindungsgemässen Schlackenmassen in perspektivischer Darstellung teilweise im Senkrechtschnitt.
In den weiter oben angeführten Gleichungen entspricht die Gew.-'-Angabe für jedes angeführte Oxyd oder Fluorid den Gew.-%, mit denen das genannte Oxyd oder Fluorid in dem Materialansatz vor dem Erwärmen zur Ausbildung einer einheitlichen Schmelze (d. h. der"vorgeschmolzenen Schlacke") vorhanden ist.
Aus den vorstehenden Gleichungen und den chemischen Zusammensetzungsbereichen, die für die Oxyde und Fluoride angegeben sind, ist ersichtlich, dass die Anteile, mit denen die Oxyde und Fluoride kombiniert werden können, in erheblichem Masse variierbar sind, und dass die erfindungsgemässen Massen einen beträchtlichen Spielraum hinsichtlich der Fliessfähigkeit und des Verformungspunktes besitzen können, ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen. In der Fig. 1 werden graphisch die betrieblichen Grenzen und die bevorzugten Bereiche für den plastischen Verformungspunkt und die Fliessfähigkeit der Schlackenmassen nach der Erfindung dargestellt.
Der rechteckige Bereich, der durch die Punkte A B C D in der Fig. l definiert ist, gibt die be- trieblichen Grenzen für den plastischen Verformungspunkt und die Fliessfähigkeit der Schlackenzusammensetzungen wieder, die, wie gefunden worden ist, gegeben sind, wenn man zu verbesserten Stahlstranggussstücken nach der Erfindung gelangen will, und der durch die Punkte A C E F definierte Abschnitt gibt die bevorzugten Bereiche wieder.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollte, wenn der plastische Verformungspunkt der Schlackenmassen nahe der oberen Grenze des angegebenen Bereichs liegt, die Fliessfähigkeit der Schlacke ebenfalls an der oberen Grenze des angegebenen Fliessfähigkeitsbereichs liegen ; und wenn der plastische
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Verformungspunkt der Schlackenmasse in dem unteren Teil des angegebenen Bereichs liegt, kann die Fliess- fähigkeit der Schlacke in dem unteren Teil des Fliessfähigkeitsbereichs liegen. Eine Schlackenmasse mit einem relativ niedrigen plastischen Verformungspunkt und einer relativ grossen Fliessfähigkeit innerhalb der hier ange- gebenen Bereiche führt zu einem befriedigenden Strangguss, der Schlackenverbrauch wird aber höher sein als bei den bevorzugten Ausführungsformen.
Die erfindungsgemässe Schlackenmasse kann aus sehr vielfältigen Ausgangsmaterialien hergestellt werden, die Oxyde und Fluoride in den zur Herstellung der hier angegebenen Schlackenzusammensetzungen erforderlichen
Mengen enthalten oder beim Erhitzen erzeugen. Zum Beispiel kann Natriumsilikat als Ausgangsmaterial für
Siliciumdioxyd und Natriumoxyd verwendet werden ; Fensterglas kann als Ausgangsmaterial für Siliciumdioxyd,
Natriumoxyd und Calciumoxyd verwendet werden ; Flussspat kann das erforderliche Calciumfluorid zur Verfügung stellen ; Metallcarbonate können als Ausgangsmaterial für die entsprechenden Metalloxyde benutzt werden ; und
Borax kann als Ausgangsmaterial für Bortrioxyd und Natriumoxyd verwendet werden. Verbindungen jedoch, die
Wasser enthalten, wie z. B.
Calciumhydroxyd oder gelöschter Kalk, sollten vermieden werden, weil etwas
Fluorid mit dem Wasser während des Schmelzprozesses ausgetrieben werden würde. Gewünschtenfalls kann irgendeine der einzelnen zersetzbaren Materialquellen, wie z. B. Natriumcarbonat, aus der ein in der Zusam- mensetzung angegebenes Oxyd oder Fluorid beim Erhitzen erzeugt wird, vor dem Beschicken zur Bildung des ge- wünschten Oxyds oder Fluorids erwärmt werden. Ausserdem können Oxyde und Fluoride, die der hier für die Be- schickung vorgesehenen chemischen Zusammensetzung äquivalent sind, eingesetzt werden, ohne von dem Er- findungsgegenstand abzuweichen. ZumBeispiel kann ein Teil des Calciumoxyds durch Bariumoxyd, Magnesium- oxyd und Strontiumoxyd gewünschtenfalls ersetzt werden.
Wenn die Ansatzmischung aus dem verschiedenen oxyd-und fluoridhaltigen Material aus Verbindungen und
Stoffen hergestellt wird, die nicht als die angegebenen, chemisch reinen Bestandteile anzusehen sind, sollten die darin vorhandenen Verunreinigungen in die Überlegung einbezogen werden, wenn die in der Ansatzmischung oder der Schlackenzusammensetzung erforderliche Menge an Oxyd- und Fluoridbestandteil berechnet wird.
Gleichfalls sollte, wenn eine durch Wärme zersetzbare Verbindung, wie z. B. Metallcarbonat als Ausgangsma- terial für einen Oxydbestandteil, verwendet wird, der einzusetzende Anteil der zersetzbaren Verbindung berücksichtigt werden, damit die erforderliche Oxydmenge in der Ansatzmischung zur Verfügung steht.
Wenn Verbindungen oder Stoffe, die nicht chemisch reine Oxyde und Fluoride sind, für die Herstellung der erfindungsgemässen Schlackenmassen verwendet werden, muss ausserdem dafür gesorgt werden, dass fremde Ver- unreinigungen auf einem Kleinstmass gehalten werden und dass insbesondere darin vorhandene Verunreinigungen ausgeschlossen werden, die für den Stahl oder die Schlackenmasse schädlich sein würden. So sollte der Mangan- oxyd-und Eisenoxydgehalt der Schlackenbestandteile so niedrig wie möglich gehalten werden, weil diese Oxyde Aluminium oder Silicium in dem Stahl oxydieren würden. Ausserdem sollten Oxyde von Elementen, die leicht durch geschmolzenes Eisen reduziert werden, wie z. B.
Oxyde von Nickel, Kobalt, Blei, Kupfer, Molybdän, Wolfram und Phosphor, nicht in den schlackenbildenden Stoffen vorhanden sein, sofern es nicht erwünscht ist, dass solch ein Element in dem besonderen, herzustellenden Stahl aus irgendeinem metallurgischen Grund enthalten sein soll.
Besonders sollte der Aluminiumoxydgehalt der zur Herstellung der Schlackenmasse verwendeten Rohstoffe beachtet werden, weil die Löslichkeit der Schlackenmasse für Aluminiumoxyd durch einen Anteil, der fast direkt proportional dem ursprünglichen Aluminiumoxydgehalt der Schlackenmasse ist, vermindert wird. Wenn z. B. die ursprüngliche Schlackenmasse 2 Gew. -0/0 Aluminiumoxyd enthält, muss die Summe der Gewichtsprozente an Bortrioxyd, Calciumfluorid und Lithiumfluorid in der Schlackenmasse über etwa 17 Gew.-% liegen oder mit andern Worten, etwa 21o über der unteren angegebenen Grenze von 15% liegen, die erforderlich ist, wenn die ursprüngliche Schlacke unwesentliche Mengen an Aluminiumoxyd enthält.
Bei einigen Stahlstranggussverfahrensweisen sollte der Bortrioxydgehalt der Schlacke etwa 2 Gew. -0/0 der Schlacke nicht übersteigen, weil mehr als 2 Gew. -0/0 Bortrioxyd in der Schlacke eine Erhöhung des Borgehalts von einigen Stählen auf einen unerwünschten Grad zur Folge haben kann.
Bei den meisten Stählen ist eine kleine Erhöhung des Borgehalts nicht nachteilig. Bortrioxyd hat bei der Temperatur des geschmolzenen Stahls beim Stranggiessen jedoch einen hohen Dampfdruck und kann in einer synthetischen Stranggussschlacke nur in begrenzten Mengen vorhanden sein. Zum Beispiel ist es eine spezielle Eigenschaft einer Boraxschlacke oder einer Schlacke mit einem hohen Bortrioxydgehalt, heftig zu dampfen oder zu rauchen, und wenn sie als Schlackenschicht beim Stranggiessen von Stahl verwendet wird, führen derartige Schlacken zu sehr unerwünschten und wirtschaftlich untragbarenArbeitsbedingungen.
Es ist jedoch gefunden worden, dass, wenn der Bortrioxydgehalt 30 Grew.-% einer Schlackenmasse nicht übersteigt und die Schlacke die hier angegebene Zusammensetzung hat, kein nachteiliges Dampfen oder Rauchen der Masse während des Stranggiessens von Stahl stattfindet.
Aus den hier angegebenen Gleichungen. welche die Beziehung zwischen dem plastischen Verformungspunkt oder der Fliessfähigkeit und der chemischen Zusammensetzung der Schlacke aufzeigen, ist ferner ersichtlich, dass der Lithiumgehalt der Schlacke, entweder als Lithiumfluorid oder als Lithiumoxyd, bei weitem den grössten Einfluss auf die Fliessfähigkeit und den plastischen Verformungspunkt der Schlackenmasse ausübt und dass Lithiumfluorid
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und Lithiumoxyd, auch wenn sie in kleinen Mengen verwendet werden, einen sehr wesentlichen Einfluss sowohl auf die Fliessfähigkeit als auch auf den plastischen Verformungspunkt der Schlacke ausüben.
Die erfindungsgemässen schlackenbildenden Massen werden vorzugsweise durch Mischen der verschiedenen Oxyde und derFluoride oder der oxyd-und fluoridhaltigen Stoffe in den erforderlichen Mengen unter Bildung des Ansatzmaterials oder der Ansatzmischung und Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur hergestellt, die zur Erzeugung einer einheitlichen Lösung oder Schmelze (d. h."Verschmelze") genügend hoch ist. Vorzugsweise liegt die Temperatur, auf die das Ansatzmaterial zur Erzeugung einer einheitlichen Lösung der Schlackenbestandteile erwärmt wird, nur etwas über dem plastischen Verformungspunkt ; danach wird das Erwärmen fortgeführt.
Es muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass das Ansatzmaterial nicht überhitzt wird, weil Temperaturen wesentlich über etwa 14800C bestimmte wichtige Bestandteile der Schlacke zum Verdampfen bringen. wie z. B. Alkalimetalloxyde, Fluoride und Boroxyde. Die beim Kühlen erhaltene "Vorschmelze" oder vorgeschmol-
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Sieb mit einer lichten Maschenweite von 147 li (ein 100-US-Standard-Maschensieb) passieren. Das Schlackenmaterial kann ohne weitere Behandlung oder spezielle Bearbeitung in feinverteiltem Zustand in eine Form eingetragen werden, so dass sich eine Schlackenschicht auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in einer Stranggussform bildet. Gewünschtenfalls jedoch kann die feinverteilte Schlackenmasse mit feinverteiltem Kohlenstoff, wie z.B.
Graphit, Lampenruss, Koks oder Holzkohle, mit einem Anteil zwischen etwa 1 und etwa 10 Gew.-% der Schlackenmasse einheitlich vermischt werden.
Bei Verwendung kann die Schlackenmasse im gefrittenen oder gepulvertem Zustand oder ein solches Schlacken-Graphit-Gemisch in eine Stranggussform direkt auf die Oberfläche des geschmolzenen Stahls unter Bildung einer Schicht mit einer Dicke von wenigstens etw a 1,27 cm und vorzugsweise unter Bildung einer Schicht mit einer Dicke von etwa 2, 54 bis etwa 5, 08 cm eingetragen werden. Die Schlackenschicht wird während des gesamten Stranggiessens durch periodische oder kontinuierliche Zugaben der gepulverten Schlackenmischung aufrecht erhalten. Beim Giessen einer Bramme aus mit Aluminium beruhigtem Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt und mit den Abmessungen von 20, 3 x 94 cm mit einer Giessgeschwindigkeit von etwa 2 m/minwirdeine typische erfindungsgemässe Schlacke in einem Anteil von etwa 650 g/t Gussstahl verwendet.
Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, und die Erfindung soll durch die in den Ausführungsbeispielen verwendeten speziellen Stoffe oder Anteile nicht beschränkt werden.
Beispiel l : Eine einheitliche Schmelzmischung wurde durch Erwärmen der angegebenen Oxyde und Fluoride, die in den folgenden Anteilen eingesetzt wurden, hergestellt :
EMI4.2
<tb>
<tb> NaO <SEP> 15 <SEP> Gew.-%
<tb> SiO <SEP> 21 <SEP> Gew.-%
<tb> CaO <SEP> 23 <SEP> Gew.-o
<tb> CaF <SEP> 17 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> LiF <SEP> 3 <SEP> Gew.-lo <SEP>
<tb> BOg <SEP> 21 <SEP> Gew.-%
<tb>
EMI4.3
Teilchengrösse von 833 (20 mesh, US-Standard), wobei etwa 501o der Körner ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 147 p (ein 100-US-Standard-Maschensieb) passierten, zerkleinert.
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von 8120C und eine Löslichkeit für Aluminiumoxyd (AlOg) von 32 Gew.-%. Die gemessene Fliessfähigkeit und der gemessene plastische Verformungspunkt wurden nach den hier beschriebenen Methoden bestimmt, und die berechneten Werte wurden durch Anwendung der hier beschriebenen Gleichungen unter Einsatz der chemischen Zusammensetzung der angesetzten Schlackenmischung erhalten.
Die zur Bestimmung der Fliessfähigkeit der erfindungsgemässen Schlackenmassen verwendete Apparatur wird in der Fig. 2 der Zeichnungen dargestellt und besteht aus einer Spaltgussform-10-, die halbe Formteile - 11, 12-aus gegossenem oder maschinell bearbeitetem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt besitzt. Die Normteile-11, 12-bilden, wenn sie zum betriebsmässigen Gebrauch zusammengesetzt werden, wie durch Verklammern der beiden halben Formteile -11, 12- miteinander, einen senkrecht angeordneten Trichter oder konischen Teil-13-mit einem inneren Durchmesser von etwa 7, 6 cm und einem äusseren Durchmesser von 9,2 cm am oberen Ende und einem inneren Durchmesser von 1, 6 cm am unteren Ende oder Austragsende.
Die innere seitliche Oberfläche des konischen Teils-13-bildet einen Winkel von 39. 50 mit der senkrechten Achse des konischen Teils-13-. Eine konische Aussparung-14-, die durch den konischen Teil-13-gebildet wird, kann die Testprobe aus geschmolzener Schlacke aufnehmen. Ein rechteckiger Grundteil-15-ist mit dem unteren Ende des konischen Teils-13-verbunden und bildet einen zylindrischen Schacht-16-mit
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einem Durchmesser von 1,6 cm und einer Tiefe von etwa 0,6 cm aus.
Der Grundteil-15-besitzt einen recht- eckigen Teil-17-, der sich waagrecht mit einer Axialbohrung oder Leitung-18-ausdehnt, die sich durch diesen Teil -17- erstreckt und einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 0, 6 cm und einer
Länge von 50,8 cm besitzt. Die Leitung -18- mündet in die seitliche zylindrische Wandung neben dem unteren Ende der Wandung-16-ein und stellt einen Auslasskanal für die Schlackenprobe dar, die in die konische Aussparung -14- eingeführt worden ist, die als Trichter für die Förderung der Probe in die Leitung-18- dient, bis sich die Probe in der Leitung-18-verfestigt hat.
Die "Fliessfähigkeit" der Schlacke bedeutet in dem Sinne, wie dieser Ausdruck in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, den Abstand in Zentimeter, welchen die Schlackenmasse durch die Leitung-18fliesst, bevor sie sich verfestigt, wenn 200 g der vorgeschmolzenen Schlacke bei einer Temperatur von 14270C schnell in die konische Aussparung-14-gegossen werden. Die Giesstechniken und die Zeitdauer des Testverfahrens sollten einheitlich eingestellt werden, um gleichbleibende Ergebnisse zu erzielen. Die Temperatur der Form hat, innerhalb der normalen Betriebsgrenzen, wenig Einfluss auf die gemessene "Fliessfähigkeit".
Der "plastische Verformungspunkt" der Schlacke wird nach dem Sinne, wie dieser Ausdruck in der Beschreibung und den Ansprüchen benutzt wird, bestimmt, indem etwa ein 20 g-Stück der verfestigten vorgeschmolzenen Schlacke, die von dem obigen Fliessfähigkeitstest erhalten worden ist, mit einer Geschwindigkeit von etwa 100C/min erwärmt wird und ein Graphitstab (oder einStab aus Aluminiumoxyd oder einem andern geeigneten Material) gegen das Schlackenstück in regelmässigen Intervallen in dem Masse, wie die Temperatur erhöht wird, gedrückt wird, und die Temperatur, bei der sich das Schlackenstück plastisch unter einem leichten Druck verformt, ist der 'Plastische Verformungspunkt".
Die "Löslichkeit für Aluminiumoxyd" der Schlacke in dem Sinne, wie dieser Ausdruck in der Beschreibung und den Ansprüchen benutzt wird, wird bestimmt, indem man 50 g der vorgeschmolzenen Schlacke in einem reinen Aluminiumoxydtiegel mit einem Durchmesser von etwa 7, 6 cm, einer Höhe von etwa 2, 5 cm und einer Wanddicke von etwa 0,3 cm anordnet und auf eine Temperatur von 1427 C erhitzt und man die Temperatur 1 h lang bei 1427 C hält. Die Schlacke wird auf ihren Aluminiumgehalt hin vor und nach dem Test analysiert, und die Erhöhung in Gewichtsprozenten anA1uminiumoxyd in der Schlacke wird als die "Löslichkeit fur Aluminiumoxyd" der Schlacke angesehen.
Die feinteilige Schlackenmasse wurde nach dem Mischen mit 5 Gew.-% feinverte ilten Graphitschüppchen [-147 p (-100 mesh, US-Standard) mit 88 bis 94% Kohlenstoff in einer Stranggussvorrichtung verwendet und erwies sich als nicht verdampfend bzw. nicht rauchend und führte zu ausgezeichneten Giessergebnissen.
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<tb>
<tb> 2 <SEP> :
NazO <SEP> 22, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> CaF <SEP> 24,0 <SEP> Gew.-%
<tb> SiO <SEP> 33, <SEP> 4 <SEP> Gel <SEP> . <SEP> -% <SEP>
<tb> CaO <SEP> 11,0 <SEP> Gew.-%
<tb> LiF <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Kzo <SEP> 2, <SEP> 6Gew.-%
<tb>
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maximalen Teilchengrösse von etwa 833 (20 mesh, US-Standard) zerkleinert, wobei etwa 50% der Körner ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 147 p. (ein 100-US-Standard-Maschensieb) passierten.
Die vorstehende Schlackenmasse wies eine gemessene Fliessfähigkeit von 20, 3 cm, eine berechnete Fliessfähigkeit von 22,9 cm, einen gemessenen plastischen Verformungspunkt von 810 C, einen berechneten plastischen Verformungspunkt von 827 C und eine Löslichkeit für Aluminiumoxyd von 41 Gew.-% auf. Die Fliessfähigkeit, der plastische Verformungspunkt und die Löslichkeit für Aluminiumoxyd der Schlackenmasse wurden
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l bestimmt.chen [-147 P. (-100 mesh. US-Standard) mit 88 bis 94% Kohlenstoff in einer Stranggussvorrichtung zum Giessen von mitAluminium beruhigtemStahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ohne Dampf- oder Rauchbildung verwendet und führte zu ausgezeichneten Giessergebnissen.
Beispiel 3: Eine einheitliche Schmelzmischung wurde durch Erwärmender angegebenen Oxyde und und Fluoride unter Bildung einer einheitlichen Schmelze mit der folgenden chemischen Zusammensetzung hergestellt :
EMI5.5
<tb>
<tb> BzOs <SEP> 18, <SEP> 4 <SEP> Gew. <SEP> -Ufo <SEP>
<tb> SiO <SEP> 23, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> CaO <SEP> 28, <SEP> 6 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Na2O <SEP> 18,1 <SEP> Gew.
<SEP> -%
<tb> CaF <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> LiF <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> Gew.-%
<tb>
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Die verfestigte, praktisch homogene Schlacke wurde dann durch Vermahlen unter Bildung von Schlackenkörnern mit einer maximalen Teilchengrösse von etwa 833 p (20 mesh, US-Standard) zerkleinert, wobei wenigstens 50% der Körner ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 147 p (ein 100-US-Standard-Maschensieb) passierten.
Die vorstehende Schlackenmasse wurde, wie in dem Beispiel 1 beschrieben ist, getestet. Die gemessene Fliessfähigkeit war 26, 4 cm im Vergleich mit der berechneten Fliessfähigkeit von 27, 2 cm, und der gemessene plastische Verformungspunkt war 8160C im Vergleich mit dem berechneten plastischen Verformungspunkt von 837 C.
Beispiel 4 : Eine einheitliche Schmelze wurde durch Erwärmen eines Gemisches von Oxyden und Fluoriden unter Bildung einer vorgeschmolzenen Schlacke mit der folgenden chemischen Zusammensetzung hergestellt :
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<tb>
<tb> B2O3 <SEP> 18,0 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb> SiO2 <SEP> 26,4 <SEP> Ge2. <SEP> -%
<tb> CaO <SEP> 31,2 <SEP> Gew.-%
<tb> NaO <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> Gew.- <SEP>
<tb> CaF2 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP>
<tb> LiF <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> Gew.-%
<tb> Al2O3 <SEP> 2,2 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb>
EMI6.2
sieb) passierten.
Die vorstehende Schlackenmasse hatte, wenn sie entsprechend den Angaben in dem Beispiel l getestet wurde, einen gemessenen plastischen Verformungspunkt von 8450C im Vergleich mit einem berechneten plastischen Verformungspunkt von 884 C, eine gemessene Fliessfähigkeit von 25, 9 cm im Vergleich mit einer berechneten Fliessfähigkeit von 24, 9 cm. Die Löslichkeit für Aluminiumoxyd der Schlacke betrug 37 Gew.- .
Beispiel 5: Eine homogene vorgeschmolzene Misch ung wurde durch Erwärmen der folgenden speziellen Oxyde und Fluoride, die in den folgenden Anteilen eingesetzt wurden, hergestellt :
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<tb>
<tb> Na2O <SEP> 27,2 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb> SiO2 <SEP> 52,8 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb> CaF2 <SEP> 17,0 <SEP> Gew.-%
<tb> LiF <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP>
<tb>
EMI6.4
lFliessfähigkeit von 6, 1 cm und eine berechnete Fliessfähigkeit von 5, 1 cm, einen plastischen Verformungspunkt von 8600C und einen berechneten plastischen Verformungspunkt von 8570C auf.
Die Löslichkeit für Aluminiumoxyd der Schlackenmasse betrug 30 Gew.-%.
EMI6.5
EMI6.6
<tb>
<tb> eis <SEP> pB2O3 <SEP> 4,0 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb> NazO <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP>
<tb> CaF2 <SEP> 30,0 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb> CaO <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> Gew.. <SEP> p/o <SEP>
<tb> SiO2 <SEP> 23,0 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb> LiF <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP>
<tb>
Die berechnete Fliessfähigkeit der vorstehenden Schlackenmasse beträgt 33,8 cm, und der berechnete plastische Verformungspunkt ist 879 C.
Das bedeutende Merkmal der erfindungsgemässen Schlackenmasse ist deren Fähigkeit, aus dem geschmolzenen Stahl wesentliche Mengen von Oxyden des Aluminiums zu entfernen, die in vielen Stählen, wie z. B. in mit Aluminium beruhigten Stählen, vorhanden sind und dazu neigen, unerwünschte Einschlüsse in der Oberfläche von Stahlstranggussstücken auszubilden. Beim Giessen von Stahl, der Oxyde des Aluminiums, wie z. B.
Al2O3, enthält, ist es wesentlich, zu verhindern, dass Aluminiumoxydteilchen in der Oberfläche des Stranggussstücks eingeschlossen werden, indem man eine Schlacke vorsieht, welche die Aluminiumoxyde löst oder auf eine andere Weise entfernt. Es ist festgestellt worden, dass durch Kombination einer begrenzten Menge von borbildenden Verbindungen oder Fluoridsalzen mit den andem Komponenten der erfindungsgemässen Schlackenmasse
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schädlicher@ Berührung mit festem Aluminiumoxyd gebracht und 1 h lang in-Berührung mit diesem bei einer Temperatur von
1427 C gehalten wird, etwa 3 7 Gew. 4D Aluminiumoxyd (A120$) auf. Die relative Löslichkeit von Aluminium- oxyd (AlO) in verschiedenen Schlackenmassen wird in der folgenden Tabelle I wiedergegeben :
Tabelle I
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<tb>
<tb> Schlacke <SEP> Aufangs-Al2O3- <SEP> End-Al2O3- <SEP> Al2O3-Aufnahme
<tb> Gehalt <SEP> der <SEP> Gehalt <SEP> der <SEP> der <SEP> Schlacke,
<tb> Schlacke, <SEP> Schlacke, <SEP> Gew.-%
<tb> Gew.-lo <SEP> Gew.-lo <SEP>
<tb> Zusammensetzung <SEP> nach <SEP> Ausführungsbeispiel <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 38, <SEP> 8 <SEP> 36,6
<tb> Natriumdisilikat <SEP> (1) <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 85 <SEP>
<tb> Fensterglas <SEP> (2) <SEP> 0, <SEP> 92 <SEP> 3,8 <SEP> 2, <SEP> 88 <SEP>
<tb>
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Die Werte von Tabelle I zeigen, dass Schlacken, die nicht irgendwelches Lithiumfluorid, Calciumfluorid oder Bortrioxyd enthalten, wie z.
B. die Natriumdisilikat- und die Fensterglasschlacke, eine geringe Löslichkeit für Aluminiumoxyd aufweisen, wogegen eine Schlacke, die Lithiumfluorid, Calciumfluorid und Bortrioxyd enthält, eine grosse Löslichkeit für Aluminiumoxyd besitzt.
2,27 kg gepulverter Graphit wurden zu 45, 4 kg von jeder der Schlacken des Beispiels 3 und des Beispiels 4 in feinteiliger Form zugefügt und damit einheitlich vermischt, um so Schlacken-Graphit-Gemische zur Anwendung beim Stranggiessen von Stahl herzustellen. Graphitschüppchen mit einer Teilchengrösse, nach der ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 147 (ein 100-US-Standard-Maschensieb) passiert wurde, und mit einem Kohlenstoffgehalt von 88 bis 94 Gew.-% wurden verwendet.
Das Schlacken-Graphit-Gemisch von Beispiel 3 wurde in einer Stranggussflachform mit den Abmessungen von 20, 3 x 94 cm zur Erzeugung einer 90700 kg-Charge (100 US-Tonnen) von üblichem, mit Aluminium beruhigtem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ohne Rauch- oder Dampfbildung oder Erzeugung unerwünschter Verunreinigungen verwendet, und es wurde an Hand von Wärmeübertragungsstudien festgestellt, dass 7, 132 kcal je 454 g Stahl in der Stranggussform entfernt wurden, im Gegensatz zu 6, 149 kcal je 454 g Gussstahl mit einer handelsüblichen Schlackenmasse mit der folgenden Zusammensetzung:
37 Gew.-% SiO2, 20 Gew.-% ALO ;, 20 Gew.-% CaO, 5 Gew.-% MgO und 12 Gew. -0/0 CaFz. Es ist allgemein festgestellt worden, dass die erfindungsgemässen Schlackenmassen, wenn sie beim Stranggiessen von Stahl verwendet wurden, die Wärmeübertragung zwischen dem Stahl und der Form um etwa 15% gegenüber der Wärmeübertragung erhöhten, die erzielt
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wendete.
Darüber hinaus erhöhen die erfindungsgemässen Schlacken ausserdem die Wärmeübertragung in der sekundären Kühlzone, nachdem das Gussstück die Form verlassen hat, um etwa 25% gegenüber den bekannten Stranggussarbeitsweisen. Die Verbesserungen hinsichtlich der Wärmeübertragung sowohl in der Form als auch in der sekundären Zone ermöglichen wesentlich schnellere Giessgeschwindigkeiten als sie mit den früheren Schlacken möglich waren, und erleichtern daher in starkem Masse die Vergrösserung der Produktion bei einer gegebenen Stranggussanlage.
Stahlstranggussstücke wurden aus einem Stahl mit der Analyse von 0,05 C, 0, 34 Mn, 0, 017 P. 0,031 S, 0,01 Si, 0, 054/0,042 Al in der oben beschriebenen Stranggussform unter Benutzung 1. der Schlacke des Beispiels 4 und 2. der oben erwähnten handelsmässigen Schlacke hergestellt, und die erhaltenen Stranggussstücke wurden zu kalt gewalzten Stahlplatten nach üblicher Art und Weise verarbeitet. Wenn die letzteren Platten sorg-
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grössere Fehler besass. Wenn die kalt gewalzten Stahlplatten, die mit der oben erwähnten handelsmässigen
Schlackenmasse hergestellt worden waren, geprüft wurden, so wurde festgestellt, dass sie zu 86 bis 100'/0 klei- nere Fehler aufwiesen, 3 bis 14% schwere Oberflächendefekte hatten und keine fehlerfreien Stahlplatten an- zutreffen waren.
5 Kalt gewalzte Stahlplatten wurden ausserdem durch Stranggiessen eines Stahls mit der vorstehenden Analyse in der oben beschriebenen Form hergestellt, wobei a) die Schlacke des Beispiels 4 im Gemisch mit 5 Gel.-%
Graphitschüppchen und b) eine 100%ige Boraxschlacke im Gemisch mit 5 Gew.-% Graphitschüppchen jeweils verwendet wurde. Das Stranggiessen von Stahl mit der Schlacke des Beispiels 4 fand ohne wahrnehmbares Damp- fen oder Rauchen statt, während das Giessen mit der lOOigen Boraxschlacke von sehr starker Dampf- oder @ Rauchbildung begleitet war.
Wenn die vorstehenden Stahlgussstücke auf Cberflächenfehler untersucht wurden, bei lOOoigem Läppen, wurden die in der nachfolgenden Tabelle II angegebenen Oberflächeneigenschaften be- obachtet :
Tabelle II
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<tb>
<tb> Platteninspektionsergebnisse, <SEP> 0/0
<tb> Benutzte <SEP> Guss-Fehler-kleinere <SEP> schwere <SEP>
<tb> formschlacke <SEP> frei <SEP> Fehler <SEP> Fehler <SEP>
<tb> Beispiel <SEP> Nr.
<SEP> 4 <SEP>
<tb> + <SEP> 5% <SEP> Graphit <SEP> 97,0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1000/0 <SEP> Borax
<tb> + <SEP> 5% <SEP> Graphit <SEP> 80,5 <SEP> 8,5 <SEP> 11
<tb>
Die erfindungsgemässen Schlackenmassen weisen eine Kombination von Eigenschaften auf, durch welche die
Schlackensichbesonders zur Erzeugung vonStranggussstücken hoherQualität aus Stählen, die nennenswerte Men- gen Aluminium enthalten, eignen und die unerwünschten Eigenschaften, wie z. B. eine nachteilige Rauch- oder Dampfbildung, Abnahme der Fliessfähigkeit bei hohen Temperaturen und Verunreinigung des Stahls, die den früheren Stranggussschlacken eigen sind, ausschalten.
Von den hier beschriebenen Massen ist die Masse des Ausführungsbeispiels 1 dann eine bevorzugte Masse, wenn es zuträglich ist, dass die Schlackenmasse Boroxyde enthält, und ist die Schlackenmasse des Ausführungsbeispiels 2 in den Fällen eine bevorzugte Masse, in denen die Schlackenmasse frei von Boroxyden sein soll.
Obwohl die Beziehung zwischen den einzelnen chemischen Elementen, welche die erfindungsgemässe Schlackenmasse ausmachen, in dem geschmolzenen Zustand sehr komplex ist, besitzt die erhaltene Schlackenzusammensetzung, wenn die oxyd-und fluoridhaltigen Stoffe zu der Ansatzformulierung gemischt werden, so dass das Beschickungsmaterial die speziellen Oxyde und Fluoride in den angegebenen Prozentbereichen enthält und wenn die geschmolzene Schlacke ausserdem gleichzeitig die Fliessfähigkeitseigenschaften, den plastischen Verformungspunkt und das Lösungsvermögen für Aluminiumoxyd in dem dafür angegebenen Bereich aufweist, die hier für das Stranggiessen von Stahl beschriebenen verbesserten Giesseigenschaften, was zu besseren Stahlstranggussstücken und zu verbessertem gewalztem Plattenmaterial mit weniger Oberflächenfehlern führt.
Wenn die Schlackenmasse nicht in Kombination jede der wesentlichen hier angegebenen charakteristischen Merkmale besitzt, weist die Schlackenmasse nicht die erwünschten verbesserten Giesseigenschaften auf. Wenn jedoch die Schlackenmasse z. B. die Eigenschaften für die Fliessfähigkeit und den plastischen Verformungspunkt aufweist, die unter die hier angegebenen Bereiche fallen, ist es für den auf dem Gebiet der Schlackentechnik bewanderten Fachmann einfach, den Oxyd-oder Fluoridgehalt des Ansatzmaterials so einzustellen, dass der Wert in den hier angegebenen Bereichen liegt unter Anwendung der Fachkenntnisse auf dem Gebiet der Schlackenkunde und der hier offenbarten Lehren.
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