CH684172A5

CH684172A5 - Verfahren zur Bestimmung der Vergiessbarkeit und des Reinheitsgrades von Stahlschmelzen für Strangguss.

Info

Publication number: CH684172A5
Application number: CH342290A
Authority: CH
Inventors: Branko Dr Hribovsek; Alexander Dr Mihajlovic
Original assignee: Branko Hribovsek Dr Alexander
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1994-07-29

Description

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CH 684 172 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Vergiessbarkeit und des Reinheitsgrades von Stahlschmelzen, weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Anwendung des Verfahrens.

Die Qualität einer Stahlschmelze beinhaltet sowohl die Materialeigenschaften im festen Zustand als auch die Eigenschaften, welche auf die Verarbeitung im flüssigen Zustand bezogen sind. Dazu gehören die Vergiessbarkeit und der Reinheitsgrad der Schmelze.

Die Vergiessbarkeit ist die Eigenschaft, die als Sammelbegriff jene Eigenschaften und Parameter der Schmelze beinhaltet, die das optimale Giessen ermöglichen.

Dazu gehören Temperatur, chemische Zusammensetzung, Oberflächenspannung, Wärmeleitfähigkeit, Wärmeinhalt, Viskosität, Keimzustand, Makrostruktur usw. Entsprechend dem Stand der Technik, soll die Vergiessbarkeit Produktion, Ausbringen und Verwendbarkeit des Stranggusses bestimmen.

Der Reinheitsgrad der Schmelze ist die Eigenschaft, die durch unerwünschte Legierungselemente und ungelöste, suspensionsartige nichtmetallische Stoffe in der Schmelze bestimmt wird. Durch den Reinheitsgrad werden vor allem Oberflächenspannung, Viskosität, Keimzustand und damit die Vergiessbarkeit und die Erstarrungseigenschaften be-einflusst.

Die durch die Erstarrungseigenschaften herbeigeführte Makro- und Mikrostruktur, sowie durch den Reinheitsgrad und durch die Vergiessbarkeit bedingte Gussfehler bestimmen vollständig die Qualität des Produktes.

Ob die Stränge bestimmter Abmessungen und Qualität auf der bestimmten Anlage optimal gegossen werden können ist von der Vergiessbarkeit abhängig. Von entscheidender Bedeutung ist die in der Kokille zuerst erstarrte Schale, die bei den gegebenen Giessbedingungen ensprechende Dicke und Festigkeit besitzen soll, um den statischen Druck der noch flüssigen Schmelze ohne Verformung und Bruch zu ertragen. Wenn dies erreicht werden kann, wird die Schmelze an der Stranggussanlage vergiessbar.

Eine unkontrollierte Abscheidung von nichtmetali-schen Einschlüssen während des Giessvorganges kann zur Hinderungen und vollkommener Unterbindung der Flusswege führen. Die kristalline Struktur der Schale ist vom Keimzustand bestimmt und ihre Festigkeit durch Korngrenzabscheidungen beeinträchtigt - was den Reinheitsgrad widerspiegelt.

Das stranggegossene Material wird meistens durch Walzen weiterverarbeitet. Um die optimale Walzbarkeit zu besitzen, muss das Material entsprechende Makrostruktur aufweisen, vorzugsweise äquiaxiale feine Körner am gesamten Querschnitt. Meistens wird ein grosser Teil des Materia-les transkristallin. Diese stengelige Struktur verursacht durch ihre Anisotropie bei der Makrose-gregation, besonders beim minderen Reinheitsgrad, eine Anreicherung von seigernden Elementen und nichtmetallischen Einschlüssen an Korngrenzen, sowie eine Neigung zur Lunker- und Rissbildung beim Giessen und weitere Rissbildung beim Walzen.

Es ist deshalb notwendig, die Vergiessbarkeit und den Reinheitsgrad der Schmelze zu bestimmen, um die entsprechenden sekundarmetallurgi-schen Massnahmen gezielt einzuleiten und zu steuern, danach den Giessprozess zu regeln, die Erstarrung zu beeinflussen und zu lenken und damit die erwünschte Qualität des Produktes zu erzielen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Erstarrungsverhalten vorzugsweise bei der Ausgangsschmelzen und mindestens bei einem Behandlungsschritt bestimmt wird und dass für die Analyse des Erstarrungverhaltens die Abkühlungskurve einer Schmelzprobe verwendet wird, wobei die Werte der Erstarrungskenngrössen zur Bestimmung der Vergiessbarkeit und des Reinheitsgrades mit entsprechenden Daten vorher gegossenen Schmelzen in der Weise verglichen werden, dass die Parameter der metallurgischen Prozesse dadurch vorgegeben und optimiert werden.

Um die nötigen numerischen Auswertungen der Abkühlungskurve durchzuführen und die entsprechende Daten rechtzeitig zu finden, zu vorbereiten und weiterzuverwerten wird erfindungsgemäss die Probenahmevorrichtungen derart mit Datenerfassung-, -verarbeitungs- und -speicherungsystemen in Verbindung stehen, dass die numerisch verarbeitete Messwerte mit denen im genannten System gespeicherten Daten ein Expertensystem bilden. Die gespeicherten Daten bestehen vorzugsweise aus den schon verwendeten Schmelzprozessparameter, thermoanalytischen Werten und Betriebsergebnissen vorherigen Chargen bzw. Stahlqualität.

Das Expertensystem ermöglicht die Bestimmungsparameter der Vergiessbarkeit, des Reinheitsgrades und der Struktur zu identifizieren und zu kalibrieren, dadurch erfindungsgemäss die Werte für die Steuerung sekundarmetallurgischen Prozessschritte und des Giessprozesses zu bestimmen, wobei die Systemregel zu den Modellen der Schmelz-, Behandlungs- und Giessprozesse umgewandelt werden, die auch eine Voraussage der Qualität der Schmelze erlauben.

Um die Abkühlungskurve der Schmelzprobe zu erfassen, wird vorzugsweise eine Tauchprobenahmevorrichtung, um die bei den konventionellen Tiegel auftretenden Wärmeverlusten bei der Probenahme zu vermeiden, ausgestattet mit mindestens einem Temperaturmessfühler, der mit einem Datenerfassungssystem verbunden ist, verwendet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung der Vergiessbarkeit und des Reinheitsgrades von Stahlschmelzen für Strangguss, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens bei einem Schritt des Schmelz-, Behandlungs- und Giessprozesses mindestens eine Abkühlungskurve der Schmelzprobe aufgenommen und numerisch zur Ermittlung der Erstarrungseigenschaften ausgewertet wird und dass diese Ergebnisse mit den Daten, welche aus den Auswerteergebnissen von Abkühlungskurven der Schmelzpro-

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3. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 und der Vorrichtung nach Patentanspruch 2 zur Steuerung mindestens eines sekundarmetall-urgischen Prozesses und des Giessprozesses von Stahlschmelzen für Strangguss.

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ben und den Werkstoffeigenschaften des erstarrten Materiales der vorangehenden Stahlschmelzen, ihrer Prozess- und Betriebsdaten bestehen, in einem Datenverarbeitungssystem derart gespeichert, verarbeitet und ausgewertet werden, dass damit ein Expertensystem gebildet ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sie aus mindestens einer Tauchprobenahmevorrichtung, die mindestens einen Temperaturmessfühler besitzt, mit mindestens einem Datenerfas-sungs-, -verarbeitungs- und -speicherungssystem derart verbunden ist, dass die Messwerte numerisch verarbeitet und gespeichert werden können.