CH632172A5

CH632172A5 - Method for the continuous casting of steel

Info

Publication number: CH632172A5
Application number: CH813478A
Authority: CH
Inventors: Jan Lipton; Carl-Ake Daecker
Original assignee: Concast Ag
Priority date: 1978-07-28
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1982-09-30
Also published as: IN150067B; JPS5519500A; JPS5946701B2; ZA793776B; CA1148720A

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, bei dem Schmelze in eine Kokille gegossen, der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, in einer Führungsbahn geführt sowie gestützt und durch mindestens ein elektromagnetisches Wanderfeld eine turbulente Strömung im flüssigen Kern erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulente Strömung durch unterschiedlich auf die Schmelze wirkende Schubkräfte innerhalb des Wanderfeldes erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen einer Phase gegenüber den Windungen mindestens einer andern Phase des Wanderfeldes von unterschiedlichen Stromstärken beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der einen Phase gegenüber den Windungen der andern Phase mit einem um 10 bis 25% höheren Strom beaufschlagt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich wirkenden Schubkräfte quer zur Stranglängsachse erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, bei dem Schmelze in eine Kokille gegossen, der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, in einer Führungsbahn geführt sowie gestützt und durch mindestens ein elektromagnetisches Wanderfeld eine turbulente Strömung im flüssigen Kern erzeugt wird.

Beim Stranggiessen von Stahl ist es bekannt, durch magnetisches Rühren der Schmelze im flüssigen Kern eine Verbesserung der Qualität des gegossenen Materials mittels einer mehr oder weniger starken turbulenten Strömung zu erhalten. Diese Verbesserungen sind durch verschiedene Verfahren zum Aufbringen der Schubkräfte auf die Schmelze erzielt worden. Zur Erzeugung der Schubkräfte werden in vielen Fällen Wanderfelder angewendet.

Im Stahl sind Legierungs- und Begleitelemente, wie C, Si, Mn, P, S usw. enthalten, die beim Erstarren zu Seigerungen, insbesondere Zentralseigerungen, führen können. Solche Seigerungen, wie auch die Kristallstruktur, sind bekanntlich u. a. von der Höhe der Übertemperatur abhängig. Durch das elektromagnetische Rühren bzw. durch die erzeugte turbulente Strömung sollen solche Seigerungen verhindert werden. Das Erstarrungsgefüge soll derart beeinflusst werden, dass eine möglichst grosse Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur erhalten wird. Es hat sich aber gezeigt, dass durch die lokale starke Bewegung der Schmelze die Erstarrungsfront so beeinflusst wird, dass sich sogenannte weisse Bänder bilden. Diese weissen Bänder sind negative Seigerungen, die sich qualitätsverschlechternd auswirken können.

Nach einem bekannten Verfahren werden mit einem elektromagnetischen Wanderfeld Schubkräfte in Richtung der Stranglängsachse erzeugt, wobei die um den Strang verlaufenden Magnete zwischen den Rollenpaaren bis zum Sumpfende angeordnet sind. Die über die entlang des Sumpfes erzeugte Strömung bringt den gewünschten Bereich von nicht kolumnaren Gefüge und verhindert das Entstehen von massgebenden Seigerungen, insbesondere der Mittenseigerung und weissen Bändern. Eine solche Anordnung benötigt durch die Vielzahl der Magnete einen zu grossen Platz, behindert das Kühlen des Stranges und ist viel zu aufwendig.

Mit einem andern bekannten Verfahren für Brammenformate wird versucht, diese weissen Bänder zu eliminieren, indem mit elektromagnetischen Wanderfeldern, erregt durch zwei an den Längsseiten sich gegenüber befindliche Magnete, Schubkräfte auf den flüssigen Stahl erzeugt werden.

Diese Schubkräfte sollen so quer zur Stranglängsachse wirken, dass ein sanftes Anstossen der Strömung an der erstarrten Wand erzielt wird, so dass die umgelenkte Strömung innerhalb eines begrenzten Bereiches gehalten wird. Dieser begrenzte Wirkungsbereich ergibt eine ungenügende Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur. Im weiteren hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren die weissen Bänder nur mangelhaft eliminiert werden können, so dass durch diese Nachteile kein optimales Produkt erhalten werden kann, was sich z.B. auf das gewalzte Produkt qualitätsmässig negativ auswirken kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine genügende Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur ergibt. Das gegossene Material soll seigerungsarm sein, insbesondere in bezug auf die Zentralseigerung und weisse Bänder. Im weiteren soll der Platzbedarf zur Erzeugung des magnetischen Rühreffektes klein sein.

Die Lösung dieser Aufgabe wird ertindungsgemäss erhalten, indem eine turbulente Strömung durch unterschiedlich auf die Schmelze wirkende Schubkräfte innerhalb des Wanderfeldes erzeugt wird. Bei Versuchen mit einem quer zum Strang wirkenden, wandernden Magnetfeld, dessen Windungen mit gleichen Stromstärken erregt wurden, zeigten die Schliffbilder weisse Bänder und eine breite Zone von Dendriten, was eine ungenügende Qualität des gegossenen Stahles erbrachte.

Überraschenderweise konnte aber festgestellt werden, dass bei unterschiedlich auf die Schmelze wirkenden Schubkräfte innerhalb des Wanderfeldes eine derartige turbulente Strömung erzeugt wurde, dass trotz hoher Übertemperatur praktisch keine weissen Bänder im Schliffbild auftraten sowie die gewünschte Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur erreicht wurde und dies trotz dem kleineren Platzbedarf zur Erzeugung des Wanderfeldes.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden zur Erzeugung der unterschiedlichen Schubkräfte auf einfachste Weise die Windungen einer Phase gegenüber den Windungen mindestens einer andern Phase des Wanderfeldes von unterschiedlichen Stromstärken beaufschlagt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die unterschiedlich auf die Schmelze wirkenden Schubkräfte durch Beaufschlagen der Windungen der einen Phase mit einem um ca. 10 bis 25% höheren Strom gegen über den Windungen mindestens einer anderen Phase erzeugt.

Eine vorteilhafte Wirkung des Verfahrens ergibt sich, wenn die unterschiedlich wirkenden Schubkräfte quer zum Strang erzeugt werden.

Ein Beispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben, wobei diese Figuren folgendes veranschaulichen:
Fig. 1 die Anordnung eines Wanderfeldmagnetes zur Durchführung des Verfahrens in einer Bogenanlage,
Fig. 2 ein Schliffbild des halben Querschnittes einer Bramme, deren flüssiger Kern mit einem quer zum Strang wirkenden Wanderfeld gerührt wurde,
Fig. 3 die Verteilung des Schwefels entlang der Linie 111-111 der Fig. 2,
Fig. 4 ein Schliffbild des halben Querschnittes einer Bramme, deren flüssiger Kern gemäss der Erfindung gerührt wurde,
Fig. 5 die Verteilung des Schwefels entlang der Linie V-V der Fig. 4.

In Fig. list mit 1 eine gekühlte, gebogene und oszil

lierende Kokille zum Giessen einer Bramme bezeichnet, die aus einem nicht dargestellten Giessgefäss über ein in die Kokille 1 reichendes Giessrohr mit flüssigem Stahl versorgt wird. Der in der Kokille 1 entstehende, einen flüssigen Kern 3 aufweisende Strang 2 wird in einer der Kokille 1 folgenden gebogenen Strangbahn 4 mit einem Radius von 10 m mit Hilfe von Rollen 5 geführt und gestützt. Zwischen den Rollen 5 sind Sprühdüsen 6 zur weiteren Kühlung des Stranges 2 angeordnet. Von einem Treib-Richter 7 wird der Strang ausgezogen und gerichtet.

In einem Abstand von ca. 5 m unterhalb des Kokillenendes ist ein Wanderfeld-Magnet 10 bekannter Konstruktion an der Innenseite der Strangbahn 5 angeordnet. Zwischen dem Magneten 10 und der Innenseite des Stranges 2 sind Rollen 5' aus einem antimagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl, angebracht. Der Magnet 10 ist zweiphasig aufgebaut. Auch dreiphasige Magnete können Anwendung finden. Die unterschiedlichen Schubkräfte wirken quer zur Stranglängsachse.

Die auf der beschriebenen Anlage gegossenen Brammen hatten ein Format von 1550 x 270 mm. Die Auszugsgeschwindigkeit betrug ca. 0,55 m/min. Beide Phasen wurden mit einer Frequenz von 2 Hz und ca. 1000 Ampere beaufschlagt. Fig. 2 zeigt das Schliffbild des mit einer Übertemperatur von 29 "C gegossenen Stahles mit 0,15% C, 0,025% S und anderen Begleitelementen. Das Schliffbild zeigt eine relativ dünne Randzone 20 mit überwiegend globulitischem Gefüge. An diese Zone 20 schliesst sich eine Zone 21 mit kolumnarem Gefüge mit zur Mitte gerichteten Dendriten an. Der Zone 21 folgt eine Zone 22, die über eine ungerichtete Kristallstruktur, heller ist und ein weisses Band darstellt. Dieses Band kann aus einem Stück bestehen, wie das Bezugszeichen 22 verweist, oder in mehrere Bänder 23, 24, 25 unterteilt sein.

Der Zone 22 folgt eine Zone 26 mit dichter, ungerichteter Kristallstruktur, die in die Mittenseigerung 27 übergeht.

In Fig. 3 ist das Ergebnis der quantitativen Analyse des Schwefelanteils längs der Linie III-III der Fig. 2 aufgetragen. Auf der Ordinate ist der Schwefelgehalt in Prozenten und die Abzisse stellt die Brammendicke dar. Aus dem Diagramm ist zu erkennen, dass der Schwefelgehalt im weissen Band (Zone 23, 24,25) merklich verringert ist.

Fig. 4 veranschaulicht ein Schliffbild des halben Querschnittes einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren gerührten Bramme. Format des Brammenquerschnittes, Stahlqualität, Auszugsgeschwindigkeit, Richtung der Schubkräfte und Frequenz waren gleich wie für Fig. 2 beschrieben. Die Übertemperatur betrug 43 "C. Die Stärke für den Erregerstrom betrug für die eine Phase 830 A und für die andere Phase 1000 A. Die eine Phase ist also gegenüber der anderen Phase mit einem um ca. 20% höheren Strom beaufschlagt.

Im Schliffbild ist wiederum eine Zone 31 mit überwiegend globulitischem Gefüge zu erkennen. Daran anschliessend folgt eine Zone 32 mit gegen die Mitte der Bramme gerichteten Dendriten. Diese Zone weist aber am seitlichen Rand eine ungerichtete Kristallstruktur auf. Eine schwach ausgebildete Zone 33 mit einer Kristallstruktur, die keine Ausrichtung zeigt, schliesst sich der Zone 32 an. Die Mitte der Bramme verfügt über eine Zone 34 mit einer ebenfalls ungerichteten Kristallstruktur, die aber feiner und dichter als diejenige gemäss Fig. 2 ist.

Fig. 5 zeigt das Ergebnis der quantitativen Analyse des Schwefelanteiles längs der Linie V-V der Fig. 4. Die Analyse lässt erkennen, dass beim Rühren des flüssigen Kerns nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit der dadurch erzeugten turbulenten Strömung eine relativ gleichmässige Verteilung des Schwefels erreicht wird und sowohl die positive Mittenseigerung als auch die negative Seigerung in der Zone 32 zum grossen Teil nicht mehr auftreten, so dass unbedeutende weisse Bänder vorhanden sind.

Die dichtere, ungerichtete Kristallstruktur sowie die unbedeutenden weissen Bänder ergeben beim Auswalzen der Brammen wesentlich bessere Eigenschaften für das gewalzte Produkt, trotzdem für die Vorrichtung zur Erzeugung der turbulenten Strömung wenig Platz beansprucht wird.

Im angeführten Beispiel werden die unterschiedlichen Schubkräfte durch Beaufschlagen der Windungen mit unterschiedlichen Stromstärken erzeugt. Diese unterschiedlichen Schubkräfte können aber auch durch unterschiedliche Windungszahlen erzeugt werden. Die Wanderfeld-Magnete können auch so angeordnet werden, dass die unterschiedlichen Schubkräfte in Richtung der Stranglängsachse wirken. Anstelle von einem von einer Strangseite wirkenden Wanderfeld kann ein zusätzliches Wanderfeld von der andern Strangseite wirken. Bei Strängen mit langen flüssigen Kernen kann in Stranglängsrichtung mehr als ein Wanderfeld wirksam sein. Das erfindungsgemässe Verfahren kann für alle Typen von Stranggiessanlagen mit Durchlaulkokillen Anwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, bei dem Schmelze in eine Kokille gegossen, der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, in einer Führungsbahn geführt sowie gestützt und durch mindestens ein elektromagnetisches Wanderfeld eine turbulente Strömung im flüssigen Kern erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulente Strömung durch unterschiedlich auf die Schmelze wirkende Schubkräfte innerhalb des Wanderfeldes erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen einer Phase gegenüber den Windungen mindestens einer andern Phase des Wanderfeldes von unterschiedlichen Stromstärken beaufschlagt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der einen Phase gegenüber den Windungen der andern Phase mit einem um 10 bis 25% höheren Strom beaufschlagt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich wirkenden Schubkräfte quer zur Stranglängsachse erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, bei dem Schmelze in eine Kokille gegossen, der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, in einer Führungsbahn geführt sowie gestützt und durch mindestens ein elektromagnetisches Wanderfeld eine turbulente Strömung im flüssigen Kern erzeugt wird.

Beim Stranggiessen von Stahl ist es bekannt, durch magnetisches Rühren der Schmelze im flüssigen Kern eine Verbesserung der Qualität des gegossenen Materials mittels einer mehr oder weniger starken turbulenten Strömung zu erhalten. Diese Verbesserungen sind durch verschiedene Verfahren zum Aufbringen der Schubkräfte auf die Schmelze erzielt worden. Zur Erzeugung der Schubkräfte werden in vielen Fällen Wanderfelder angewendet.

Im Stahl sind Legierungs- und Begleitelemente, wie C, Si, Mn, P, S usw. enthalten, die beim Erstarren zu Seigerungen, insbesondere Zentralseigerungen, führen können. Solche Seigerungen, wie auch die Kristallstruktur, sind bekanntlich u. a. von der Höhe der Übertemperatur abhängig. Durch das elektromagnetische Rühren bzw. durch die erzeugte turbulente Strömung sollen solche Seigerungen verhindert werden. Das Erstarrungsgefüge soll derart beeinflusst werden, dass eine möglichst grosse Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur erhalten wird. Es hat sich aber gezeigt, dass durch die lokale starke Bewegung der Schmelze die Erstarrungsfront so beeinflusst wird, dass sich sogenannte weisse Bänder bilden. Diese weissen Bänder sind negative Seigerungen, die sich qualitätsverschlechternd auswirken können.

Nach einem bekannten Verfahren werden mit einem elektromagnetischen Wanderfeld Schubkräfte in Richtung der Stranglängsachse erzeugt, wobei die um den Strang verlaufenden Magnete zwischen den Rollenpaaren bis zum Sumpfende angeordnet sind. Die über die entlang des Sumpfes erzeugte Strömung bringt den gewünschten Bereich von nicht kolumnaren Gefüge und verhindert das Entstehen von massgebenden Seigerungen, insbesondere der Mittenseigerung und weissen Bändern. Eine solche Anordnung benötigt durch die Vielzahl der Magnete einen zu grossen Platz, behindert das Kühlen des Stranges und ist viel zu aufwendig.

Mit einem andern bekannten Verfahren für Brammenformate wird versucht, diese weissen Bänder zu eliminieren, indem mit elektromagnetischen Wanderfeldern, erregt durch zwei an den Längsseiten sich gegenüber befindliche Magnete, Schubkräfte auf den flüssigen Stahl erzeugt werden.

Diese Schubkräfte sollen so quer zur Stranglängsachse wirken, dass ein sanftes Anstossen der Strömung an der erstarrten Wand erzielt wird, so dass die umgelenkte Strömung innerhalb eines begrenzten Bereiches gehalten wird. Dieser begrenzte Wirkungsbereich ergibt eine ungenügende Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur. Im weiteren hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren die weissen Bänder nur mangelhaft eliminiert werden können, so dass durch diese Nachteile kein optimales Produkt erhalten werden kann, was sich z.B. auf das gewalzte Produkt qualitätsmässig negativ auswirken kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine genügende Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur ergibt. Das gegossene Material soll seigerungsarm sein, insbesondere in bezug auf die Zentralseigerung und weisse Bänder. Im weiteren soll der Platzbedarf zur Erzeugung des magnetischen Rühreffektes klein sein.

Die Lösung dieser Aufgabe wird ertindungsgemäss erhalten, indem eine turbulente Strömung durch unterschiedlich auf die Schmelze wirkende Schubkräfte innerhalb des Wanderfeldes erzeugt wird. Bei Versuchen mit einem quer zum Strang wirkenden, wandernden Magnetfeld, dessen Windungen mit gleichen Stromstärken erregt wurden, zeigten die Schliffbilder weisse Bänder und eine breite Zone von Dendriten, was eine ungenügende Qualität des gegossenen Stahles erbrachte.

Überraschenderweise konnte aber festgestellt werden, dass bei unterschiedlich auf die Schmelze wirkenden Schubkräfte innerhalb des Wanderfeldes eine derartige turbulente Strömung erzeugt wurde, dass trotz hoher Übertemperatur praktisch keine weissen Bänder im Schliffbild auftraten sowie die gewünschte Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur erreicht wurde und dies trotz dem kleineren Platzbedarf zur Erzeugung des Wanderfeldes.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden zur Erzeugung der unterschiedlichen Schubkräfte auf einfachste Weise die Windungen einer Phase gegenüber den Windungen mindestens einer andern Phase des Wanderfeldes von unterschiedlichen Stromstärken beaufschlagt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die unterschiedlich auf die Schmelze wirkenden Schubkräfte durch Beaufschlagen der Windungen der einen Phase mit einem um ca. 10 bis 25% höheren Strom gegen über den Windungen mindestens einer anderen Phase erzeugt.

Eine vorteilhafte Wirkung des Verfahrens ergibt sich, wenn die unterschiedlich wirkenden Schubkräfte quer zum Strang erzeugt werden.

Ein Beispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben, wobei diese Figuren folgendes veranschaulichen: Fig. 1 die Anordnung eines Wanderfeldmagnetes zur Durchführung des Verfahrens in einer Bogenanlage, Fig. 2 ein Schliffbild des halben Querschnittes einer Bramme, deren flüssiger Kern mit einem quer zum Strang wirkenden Wanderfeld gerührt wurde, Fig. 3 die Verteilung des Schwefels entlang der Linie 111-111 der Fig. 2, Fig. 4 ein Schliffbild des halben Querschnittes einer Bramme, deren flüssiger Kern gemäss der Erfindung gerührt wurde, Fig. 5 die Verteilung des Schwefels entlang der Linie V-V der Fig. 4. **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.