DD159182A1 - Verfahren und rechenscheibe zur bestimmung der frisch-und desoxydationsmittelmenge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Rechenscheibe zur Bestimmung der Frisch- und Desoxydationsmittelmenge von Stahl im Schmelzaggregat, in der Pfanne und Kokille sowie Kochanregung von Stahl in der Kokille. Sie hat zum Ziel, eine Erhoehung der Treffsicherheit bei der Desoxydation und Legierung, eine Erhoehung des Ausbringens an Blockstahl und Stranghalbzeug sowie die Reduzierung des Ausschusses zu erreichen. Auf der Grundlage der Prozentgehalte an sauerstoffaffinen Elementen Me in der aktuellen Stahlanalyse werden die Frisch- und Desoxydationsmittelmengen M tief Ox und M tief Desox unter Beruecksichtigung des Druckes p, der Stahltemperatur T und des Prozentgehaltes fx des Elementes X im Desoxydationsmittel nach folgenden Formeln berechnet: und nach bekannten Verfahren dosiert. Jede Formel ist so in die logarithmischen Skalen einer Rechenscheibe aus uebereinander angeordneten, durch eine gemeinsame Drehachse verbundenen Scheiben eingearbeitet, dass nach dem Einstellen der Prozentgehalte an sauerstoffaffinen Elementen die benoetigten Mengen abgelesen werden koennen.

Description

(Titel der Erfindung

Verfahren und Rechenscheibe zur Bestimmung der Frisch- und Desosydationsmitte!menge

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Rechenscheibe zur Berechnung der zur Desoxydation von flüssigem Stahl im Schmelzaggregat und in der Gießpfanne sowie zur Kochanregung und/oder Desoxydation des Stahls in der Kokille beim Blockung Strangguß benötigten Menge an Mitteln zur Kochanregung bzw. Desoxydation.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es .ist bekannt j daß flüssiger Stahl je nach Schmelzverfahren mit einem mehr oder weniger hohen Überschuß an gelöstem Sauerstoff gegenüber dom thermodynamischen Kohlenstoff-Sauerstoff -Gleichgewicht aus dem Schmelzaggregat in die Pfanne abgestochen wird. Bei der intensiven Turbulenz des Abstich- ^Strahls mit der Umgebungsluft kommt'es zur Sauerstoffaufnahme im Stahl und zur Verbrennung von Kohlenstoff. Eine Vorausabschätzung der Sauerstoffaufnahme beim Abstich ist vermutlich sehr ungenau, weil die Bedingungen von Abstich zu Abstich stark schwanken» ' . . ·

. Im allgemeinen wird die benötigte Menge an Mitteln zur Des-

Oxydation bzw« zur Kochanregung je Stahlmarke als Festwert, z. B. in kg/t, l/t oder kg/min, vorgegeben* Auf Grund der Streuung des Gehaltes an gelöstem Sauerstoff im Stahl kommt es ' "

- bei der Herstellung von unberuhigtein Stahl mit schwacher Kochbewegung in der Kokille zur Randblasenbildung bzw. zur

" Aufreißung der Blockhaut bei.der Verarbeitung im Walzwerk . oder zur Stiefelschaftbildung, wenn die Kochintensität in der Kokille zu hoch war. Bei der chemischen Blockkopfberuhigung bewirkt eine zu. große Menge an zugegebenen Desosydationsmitteln, z» B. Aluminium, ein Einfallen des Block-

kopfes mit Lunkerbildung und verstärkter Verunreinigung durch nichtmetallische Einschlüsse im Stahlf eine zu geringe Menge an Desoxydationsmitteln führt zum Treiben des .

' Blockkopfes mit verpuffungsartigem Auswurf von Stahl|,beide Abweichungen vom leicht gewölbten Blockkopf haben erhöhte SchopfVerluste im Walzwerk zur Folge,

- bei der Herstellung·von halbberuhigtem Stahl zur Über™ oder Unterschreitung des schmalen Konzentrationsbereiches an gelöstem Sauerstoff zwischen unberuhigtem und beruhigtem Stahl, der entweder zur Lunker- oder zur Randblasenbildung neigt und damit entsprechende Verluste im Walzwerk hervorruft, '

- bei der Herstellung' von beruhigtem Stahl zu unterschiedlichem Ausbringen der Legierungselemente von Abstich zu Abstich, was bei Überschreitung der zugelassenen Analysentoleranz zu Stahlmarkenumbewertungen führt und innerhalb der zugelassenen Analysentoleranzen ungünstige Mn/Si~Verhältnisse bewirken kann, was eine verstärkte Verunreinigung durch nichtmetallische Einschlüsse zur Folge hat»

Um die Streuung des Sauerstoffgehaltqs von Abstich zu Abstich zu verringern, wurde bereits vorgeschlagen, vor dem Gießprozeß in der Gießpfanne auf der Grundlage einer Sauerstoffaktivi-

.tätsmessung öder KohlenstoffsclmellbestiniHiung durch, gezielte Zugabe von Desoxydationsmitteln bzw. Mitteln zur Kochanregung einen technologisch günstigen Gehalt an gelöstem Sauerstoff einzustellen,,

Die Schnellbestimmung des Sauerstoffgehaltes im flüssigen Stahl mit Hilfe der Heißextraktion oder Neutronenaktivierung ist als Grundlage für die Bestimmung der Menge an Mitteln zur Kochanregung bzw« Desoxydation nicht geeignet₅ weil erstens nicht die Sauerstoffaktivität sondern der Gesamtsauerstoffgehalt ermittelt wird und zweitens die fehlerfreie repräsentative Probenahme aus der Schmelze schwierig ist. Die Anwendung elektrochemischer Sonden zur Sauerstoffaktivitätsmessung stellt zwar ein einfach.es und schnelles Analysenverfahren dar, bei dem die Probenahme entfällt, setzt aber die Kenntnis der Meßgenauigkeit für'die Beurteilung der Meß~ ergebnisse voraus, die unter Produktionsbedingungen in der Kegel, nicht gegeben ist. Darüber hinaus hat der hohe kostenmäßige Aufwand die breite Anwendung der Sauerstoffaktivitätsmessung für die laufende Produktion verhindert.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, mit Hilfe von einfachen, praktikablen Mitteln zur Bestimmung der Frisch- und Desoxydationsmittelmenge das Ausbringen an gutem Blockstahl,und Stranggußhalbzeug zu erhöhen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Treffsicherheit der Desoxydation und Legierung im Schmelzaggregat und in der Pfanne, Durch die Einstellung einer günstigeren Kochintensität in der Kokille sollen Ausfälle durch Randblasen und durch die Verbesserung der Desoxydation soll die Bildung nichtmetallischer Einschlüsse zurückgedrängt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein'Verfahren zur

Berechnung der zur Einstellung der zweckmäßigste» Sauerstoff aktivität im Stahl erforderlichen Menge an Mitteln.zur Kochanregung und/oder Desoscydation zu entwickeln, das einfach, schnell, übersichtlich und hinreichend genau angewendet werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Rechenscheibe zu entwickeln«

Als Grundlage für ein derartiges Berechnungsverfahren dient folgender thermodynamischer Zusammenhangs

Die Aktivität eines im flüssigen Stahl gelösten Elementes i ergibt sich bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten {Temperatur durch den Prozentgehalt dieses Elements Γ"% i_7 und die gegenseitige Wechselwirkung dieses Elements i mit den "anderen im Eisen gelösten Begleitelementen jj

a^ - Aktivität des Elementes i . ·

e? - Wechselwirkungskoeffizient e zwischen den Elementen i und j_e .

Danach wird beispielsweise die Sauerstoffaktivität im unberu-. higten Stahl durch die im Stahl enthaltenen Begleitelemente C,-Mh und Cr bei 1600 ⁰G und 0,1 15Pa wie folgt bestimmts

Ig a₀ = Ig £"% oJ7-O,44 £"% CJ7-O,O3 /~% MhJ-O»0-37 Bei halb- und vollberuhigten Stählen kann die Gleichung entsprechend der Stahlzusammensetzung erweitert werden* Die Säuerstoffaktivität der Schmelze wird bei konstanter Temperatur und konstantem Druck durch alle Stahlbegleitelemente bestimmt, die mit dem Sauerstoff eine Wechselwirkung eingehen. Unter Einbeziehung des Druckes ρ in /""IvIPa · 10 J und der Stahltemperatur T in -/~KJ7, z. B. bei der; Vakuumbehandlung, ergibt sich die Sauerstoffaktivität aus folgender Gleichung:

I₆.ap = ig C* 0-7 ♦ Σ'4 C% ^U

b^i bg; bo -Koeffizienten*

_ C. „, ässs, %J W W¹ %/ "⁰V¹

Die Gleichgewichtsbeziehungen der Kochreaktion roJ + CoJ=*· fco}

werden durch die temperatur- und druckabhängige Gleichge wicht skonstante K charakterisiert ι

Ig K ₌ Ig

^pco

Für einen Partialdruck des Kohlenmonoxids Pqq von 0,1 MPa beträgt

Ig K β - ^2 - 2,04.

Daraus ergibt sich die im Gleichgewicht mit dem Kohlenstoff befindliche Sauerstoffaktivität aus

Ig a₀ - - —4^£ -2,07 - Ig a_o> Ig

ζ·Β, für 1600 ⁰G

Ig a₀ = - 2,6936 - Ig a₀ + Ig p_CQ ^

Geht man davon aus, daß die Frischgeschwindigkeit-am Ende einer -Schmelze zum Zeitpunkt des Abstiches verfahrensbedingt normal ist, so ist dies mit einem bestimmten Sauerstoffüberschuß über dem Kohlenstoff-Sauerstoff-Gleichgewicht gleichzusetzen, der je nach Beruhigungsgrad der zu erzeugenden Stahlmarke abgebaut werden muß.. Aus der metallurgischen Praxis ist bekannt, daß weiche unberuhigte Stähle in der Kokille sehr gut kochen und zur Blockkopfberuhigung eine dementsprechend große Menge an DesoxydationsmitteIn₉ z.B. Aluminium, benötigen« Mit zunehmendem Gehalt an säuerstoffaffinen Elementen im Stahl, z.B. Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Chrom und mit zunehmender Steiggeschwindigkeit des Stahls in der Kokille geht die Kochintensität zurück» Wird am Gießstrahl oder in der Kokille kein Mittel zur- Kochanregung, z. B. technisch reiner Sauerstoffzugegeben, so entsteht mit zunehmender Gießgeschwindigkeit bei höheren Gehalten an säuerstoffaffinen Elementen im Stahl die Gefahr der Rändblasenbildung.- Durch gesteuerte

Zugabe-von Mitteln zur KochanregUAg₅ z. B. am Gießstrahl» kann, unter Beachtung der Gießgeschwindigkeit und des Gehaltes an sauerstoffaffinen Elementen im Stahl bei konstanter Sr-starrungsgeschwindigkeit die optimale Kochintensität für· · halbberuhigten und unberuhigten Stahl eingestellt werden. Die Kochintensität in £~1 CO/mlnJ für einen gegebenen Kokillenquerschnitt ist dem zeitlichen Sauerstoffverbrauch direkt proportional. Soll der optimale Gehalt an gelöstem "Sauerstoff im Stahl während des Gießprozesses eingestellt werden oder aufrechterhalten bleiben, so muß die Zugabe von Mitteln zur Kochanregung möglichst kontinuierlich in Abhängigkeit vom Gehalt an säuerstoffaffinen Elementen und von der Gießge- ' schwindigkeit des Stahles erfolgen.

Auf der Grundlage des dargestellten thermodynamischen Zusammenhanges wird erfindungsgemäß der Bedarf an zusätzlichem .gelöstem Sauerstoff zur Aufrechterhaltung bzw. Einstellung der günstigsten Kochintensität mit zunehmendem Gehalt an säuerstoffaffinen Elementen bei konstanter Gieß- und Erstarrungsgeschwindigkeit für einen bestimmten Druck und eine bestimmte Temperatur aus folgender Beziehung abgeleitet:

ά Ig a₀ = Ig k + a Ig '£"% Oj+ b Ig £"% MnJ+ c Ig £"% Cr_-

Daraus wird der Bedarf an gasförmigem Sauerstoff oder festem Mittel zur Kochanregtmg ermittelt:

Ig M_Gx - Ig k + a Ig £"% O J+ b Ig £~% MnJ+ c Ig £"% OvJ -* k

Bei Anwesenheit weiterer säuerstoffaffinen Elemente Me im Stahl ergibt sich unter Berücksichtigung des Druckes p, z. B. bei der Vakuumbehandlung und der Temperatur T die allgemeingültige Gleichung zur Bestimmung der.Menge an Mitteln zur Kochanregung in der Kokille bei .konstanter Gieß- und Erstarrungsgeschwindigkeit :

Mq — Menge eines Mittels zur Kochanregung, z. B. technisch reiner Sauerstoff, in spezifischen Dimensionen je nach Art des Mittels» z.B. in l/t, l/min, kg/Block;

k - Konstante, die auf der Grundlage der betrachteten technologischen Bedingungen unter Einrechnung stöchiometrischer Faktoren und Umrechnungsfaktoren für die Dimensionen empirisch ermittelt wird|

£"% MeJ7> C% GJJ ··· - Analysenbestandteile an säuerstoffaffinen Elementen der letzten Stahlprobe in Prozent oder ge-

ρ .bräuchlicherweise in £ % «10 J%

^a1 """ ^an' ^b1' ^b2* ^1d° *" ^eniPi^I'i^sci:1 ermittelte Exponenten; ρ -7 Druck in /~MPa_7;

ΐ - Temperatur des flüssigen Stahls in /~\_7·

Für den Ablauf einer Desoxydationsreaktibn χ /~% UeJ + y /f% OJ7 = (% Me_x0_y)

gilt die Desoxydationskonstante K·

als charakteristische Größe der desoxydierenden Wirkung des Elementes Me. Diese Konstante ist druck- und temperaturabhängig; sie wird mit abnehmendem Druck kleiner, d. h. das Gleichgewicht verlagert sich bei gleicher· Stahlzusammensetzung zu niedrigeren Säuerstoffgehalten. Mit abnehmender Temperatur wird die Desoxydationskonstante für die Kohlenstoff-Sauerstoff-Beziehung größer und für die Sauerstoff-Beziehung zu allen anderen Elementen kleiner.

Geht man davon aus, daß bei unberuhigtein Stahl am Ende des Gießprozesses nach dem Füllen der Kokille der Kochprozeß durch die chemische Bindung· des überschüssigen Sauerstoffs mit einem geeigneten Desoxydatipnsmittel, z.B. Aluminium, beendet werden soll, so ist die Desoxydationsmittelmenge direkt dem Überschuß an gelöstem Sauerstoff gegenübex¹ dem Kohlenstoff-Sauerstoff -Gleichgewicht proportional.

3 4

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß z* B* für die. Blockkopfberuhigung von unberuhigtem Stahl mit Aluminium, folgende Berechnungsgleichung für die Bestimmung der zuzugebenden Desoxydationsmittelmenge angewendet wird:

Desox

GrJ⁰

In verallgemeinerter Form gilt bei Anwesenheit weiterer sauer stoffaffiner Elemente Me unter Berücksichtigung des Druckes ρ und der Temperatur T sowie- des Legierungsgehaltes im Desoxidationsmittel

Desoxydationsmittelmenge in spezifischen Dimensionen je nach Einzelfall und Art des Desoxidationsmittel_s z. B. in kg/t, kg/Blockj kg/Gespann, l/ts l/Blockj

£"% Cj7> £"% Me__7 ·*· a, b, c-, a^ .e, a_n, b^ _$

Konstante, die auf der Grundlage der betrachteten technologischen Bedin- gungen unter Einrechnung des stöchioinetrischen Faktors für das ausgewählte Desoxydationsmittel sowie der Umrechnungsfaktoren der Dimensionen empirisch ermittelt wird;

Analysenbestandteile der letzten Stahlprobe in Prozent oder gebräuchlichei'weise in jT% · 10""²_7;·

^ b^ ~ empirisch ermittelte Bxponen- ' ten;

- Druck in

Ί? ' . - Stahltemperatur in

fx - Prozentgehal't des Desoxydationselementes

. χ im Desoxydationsmittel. · ^:

Um die kostenaufwendige Sauerstoffaktivitätsmessimg zu umgehen und doch mit hinreichender Genauigkeit die benötigte Menge an Mitteln zur Kochanregung und/oder Desoxydationsmitteln zu bestimmen, wird das erfindungsgeinäße Verfahren durch folgenden Ablauf realisiert:

1„ Unmittelbar vor der Berechnung der Mengen an Mitteln zur Kochanregung und/oder Desoxydationsmitteln wird aus der Schmelze-eine Stahlprobe genommen. Bei Zugabe der Desoxyda-· tionsmittel im Schmelzaggregat und/oder während des Ab-.Stiches in der Pfanne wird die Probe aus dem Schmelzaggregat genommen; bei Zugabe der Desoxydationsmittel während oder nach der Inertgasspülung bzw. Vakuumbehandlung des flüssigen Stahls in der Pfanne sowie bei Zugabe im Verteilergefäß der Stranggußanlage wird die Probe aus der Pfanne genommen; bei der Zugabe der Frisch- und/oder Desoxyda- tionsmittel in den Gießstrahl oder die Kokille .wird die Probe aus der Gießpfanne oder aus dem Verteilergefäß genommen.

2. Die Probe wird auf dem schnellsten Wege nach üblichen Analysenverfahren, z. B. mittels Emissionsspektromet'er, untersucht, dabei ist für alle sauerstoffäffinen Elemente im Stahl der Prozentgehalt zu analysieren. Das Ergebnis der Analyse ist dem Prozeßpersonal in geeigneter Weise mitzuteilen, ζ. Β« mittels Display oder Fernschreiber.

3· Unter Verwendung der Prozentgehalte an säuerstoffaffinen Elementen im Stahl wird die Frisch- und/oder DesoxydationsmittelmengQ mit Hilfe der erfindungsgemäßen Algorithmen berechnet.

4. Die Dosierung der berechneten Frisch- und/oder Desoxidationsmittel erfolgt entsprechend der Technologie im Ofen, in der Pfanne, im Verteilergefäß oder in der Kokille bzw. im Gießstrahl. ·

Erfindungsgemäß wird die Berechnung der Desoxydationsmittelmenge, z_s B. für die Bloekkopfberuhigung von unberuhigtem. Stahl, mit einer speziellen Rechenscheibe realisiert, bei der die Gehalte an Kohlenstoff, Mangan und Chrom berücksichtigt werden. Die in der Formel auftretenden Konstanten k, a, b und c sind durch die Wahl des Maßstabes in die Skalen eingearbeitet, so daß nach dem Einstellen der Kohlenstoff-, Mangan- und Chromgehalte die Desoxydationsmitte!menge direkt abgelesen werden kann« Druck und Temperatur sowie der Aluminiumgehalt im Aluminiumgries sind nicht als Prozeßvariable sondern in den· empirisch ermittelten Gleichungsgrößen k, a, b und c berücksichtigt; es wird von normalen Bedingungen des Blockgusses unter Einhaltung der betrieblichen technologischen Vorschrift ausgegangen* Abweichungen von der normalen Kochintensität des unberuhigten Stahls in der Kokille, die z. B. durch Abweichungen der Frischgeschwindigkeit beim Abfangen des' Kohlenstoffgehaltes vor dem Abstich im Schmelzaggregat, falsche'Dosierung der Desoxydationsmittel beim Abstich, Abweichungen von den normalen Abstichlaufzeiten oder zu große Abweichungen von der technologisch vorgeschriebenen Gießtemperatur auftreten können, werden durch entsprechende Zu- oder Abschläge zur bzw. von der berechneten Menge nach dem ersten Block bzw. Gespann korrigiert. Diese Abweichungen von dem für ITorma!bedingungen berechneten Wert stellen gleichzeitig einen objektiven Maßstab dar für die Beurteilung der Kochintensität in der Kokille, für die Qualität des Stahls und damit insgesamt für die Sinhaltung der Technologie. -

Für die Berücksichtigung des Prozentgehaltes fx des Desoxydationselementes X im Desoxydationsmittel, z. B. £"% Si_7 im Ferrosilizium bei der Ofen- und Pfannendesoxydation, oder der Temperatur T und des Druckes p, z. B. bei der Vakuumbehandlung des flüssigen Stahls, wird die Rechenscheibe erfindungsgemäß

-'1I -. mm oj %J %J ^J

um entsprechende Skalen er-weitert oder die Berechnung erfolgt vorzugsweise auf einem geeigneten Digitalrechner. Die Berechnung der Frischmittelmenge für die Kokille wird erfindungsgemäß mit einer in gleicher Weise aufgebauten Rechenscheibe realisiert, wie zur Bestimmung der Desoxydationsmittelmenge, Da auch hierbei von den normalen Bedingungen unter Einhaltung der betrieblichen technologischen Vorschrift aus-' gegangen wird, können Abweichungen von der normalen Kochintensität des halbberuhigten und unberuhigten Stahls in der Kokille durch entsprechende Korrekturen berücksichtigt werden. ·

Die erfindungsgemäße Lösung hat folgende Vorteilet

- sie ermöglicht die einfache, schnelle, übersichtliche und . hinreichend genaue 'Berechnung der für die Kochanregung und/oder Desoxydation von Stahl benötigten Menge an Frisch-· und/oder Desoxydationsmitteln; · '

~ die Dosierung der Desoxydationsmittel unter Berücksichtigung der aktuellen Stahlanalyse erhöht den Anteil an unberuhigt und halbberuhigt vergossenen Stahlblöcken mit leicht gewölbtem Blockkopf, wodurch bei der Weiterverarbeitung im Walzwerk der Kopfverschnitt reduziert wird;

- durch die gezielte Blockkopfberuhigung wird die Bildung von nichtmetallischen Einschlüssen beim unberuhigten Stahl zurückgedrängt;

- die Anwendung des .Verfahrens kann bei allen Arten der Desoxydation von flüssigem Stahl angewandt werden, wobei die Form (gasförmig, flüssig, stückig, pulver-, gries-, stangen-, drahtförmig) und Zusammensetzung (rein, legiert, kombiniert) der Desoxydationsmittel sowie deren Zugabebedingungen (Schmelzaggregat, Pfanne, Kokille) in jeder Kombination möglich sind;

- die Qualität der halb- und vollberuhigten Stähle wird durch

- 12 - £ J U J 3 4 ' /

die Einhaltung engerer Toleranzen bei der Desoxydation verbessert;

- Stahlmarkenumbewertungen wegen Nichteinhaltung der Analysen werden reduziert; .

-die Dosierung der gasförmigen oder festen Frischraittel am Gießstrahl bzw, in der Kokille unter Berücksichtigung der aktuellen Stahlanalyse -verringert bei halbberuhigten und unberuhigten Stählen den Ausschuß durch Eandblasen bei der Verarbeitung im Walzwerks

- der·erfindungsgemäße Algorithmus kann entsprechend der Analyse bei-Anwesenheit weiterer sauerstoffaffiner Elemente im Stahl beliebig erweitert' werden, jedoch empfiehlt, es sich., die Berechnung in diesem Fall auf,einem Digitalrechner durchzuführenj z. B. auf dem Geräterechner des Spektrometer^, so daß mit der Analysenübertragung gleichzeitig die Empfehlung der erforderlichen Frisch- bzw. Desoxydationsniittelmenge zum Gießstand übertragen und z. B. auf einem Display angezeigt werden kann?

- für .die Anwendung der Algorithmen bei der Vakuumbehandlung von Stahl sowie bei Berücksichtigung der Stahltemperatur T und des Blementgehaltes fx im Desoxydationsmittel sind p, T und fx als weitere Variable in die erfindungsgemäßen Algorithmen aufzunehmen und vorteilhafterweise auf einem Digitalrechner zu berechnen.

.Ausführungsbeispiel ' · '

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Rechenscheibe werden ß.n einem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert. .

In einem Siemens-Martin-Ofen wird die Stahlmarke St38u-2 auf Grand der technologiegerechten Äbstichanalyse mit 0,20 % G

und ünterschreitung der maximal zulässigen P- und S-Gehalte sowie der vorgeschriebenen Abstichtemperatur von 1620 C unter Zusatz von 500 kg Ferromangan und 35 kg Barrenaluminium in die Gießpfanne abgestochen. Nach dem Abstich wird aus der gefüllten Gießpfanne eine Stahlprobe entnommen» Die auf einem Bmissionsspektrometer durchgeführte Analyse ergibt beispiels^ weise folgende Gehalte an sauerstoffaffinen Elementen;

0,15 % C 0,35 %.Ma" 0,11 % Cr₆

Die Berechnung der erforderlichen Menge an Aluminiumgries zur Zugabe am. Gießtrichter ergibt mit Hilfe des beschriebenen Algorithmus i 6,9 kg/Gespann«, Dabei sind die Prozeßvariablen Druck, Temperatur und Aluminiumgehalt im Al-Gries nicht besonders ausgewiesen, da sie auf Grund der konstanten Prozeß-- bedingungen in den Faktor k aufgenommen wurden.

Bei der Handhabung der Rechenscheibe erfolgte

1» die Einstellung der Startmarke der Manganskala auf 0,15 % C

2. die Einstellung.der Startmarke der Chromskala auf 0,35 % Mr

und " . .

3. die Ablesung der Aluminiumgriesmenge auf der Scheibe 4 gegenüber dem Chromgehalt von 0,11 % auf Scheibe 3.

Die Dosierung erfolgt in üblicher Weise.

Die Standardtechnologie schreibt für die Stahlmarke St38u-2 im Einsatzfall 7,0 kg Al~Gries/Gespann vor. In dem gewählten Beispiel stimmen stahlmarkenabhängiger Richtwert und Berechnungsergebnis gut überein. Unter Berücksichtigung der für diese Stahlmarke nach TGL zulässigen Analysentoleranz ergeben sich bei .normaler Kochintensität p-edoch Alumini umgr ie smengen entsprechend der gewählten Gespanngröße von 4,2 bis 9,5 kg, die bisher nur auf Grund von Erfahrungen nach dem Gießbild abgeschätzt werden konnten.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens führte unter den praktischen Bedingungen eines Siemens-Martin-Stahlwerkes auf Grund der Verringerung von.Fehleinschätzungen zu einer beachtlichen Reduzierung der Schopfverluste im Walzwerk, die in der Größenordnung von 6,8 kg/t Blockstahl liegt, Sin weiterer ökonomischer Vorteil besteht in der Einsparung an Aluminiumgries, da die Blockkopfberuhigung aus Sicherheitsgründen vor der Benutzung der erfindungsgemäßen Lösung häufig überdosiert wurde.

Die erfindungsgemäße Rechenscheibe ist für ein.Beispiel zur Berechnung der Desoxydationsmittelmenge für die Blockkopfberuhigung von unberuhigtem Stahl in der beigefügten.Zeichnung dargestellt. ' · Es Reigens

Fig·« 1: die Vorderansicht der Rechenscheibe Fig. 2: den Schnitt durch A-A

Die Rechenscheibe besteht aus vier übereinanderliegenden durch eine gemeinsame Achse verbundenen.Scheiben 1 bis 4-, von denen die unterste und oberste Scheibe 1, 4 feststehen und durch eine geeignete Arretierung miteinander verbunden sind, während die zweite· und dritte Scheibe 2,3 verdrehbar gelagert sind. Die Scheibe 1 trägt auf der dargestellten Vorderseite den Kohlenstoffgehalt, z. B. in £"% · 10"²JT"; die Scheibe 2 trägt den Mangangehalt und die Scheibe 3 entsprechend den Chromgehalt; die oberste nicht drehbare Scheibe 4 trägt .in der gewünschten Dimension die spezifische Desoxydationsmittelmenge, 23, B. in kg/Gespann. Alle vier Skalen sind mit logarithmischer Teilung' versehen, zur besseren Unterscheidung voneinander verschieden farblich gestaltet und konzentrisch um die Achse herum angeordnet. Die nicht dargestellte Rückseite der Scheibe 1 trägt konzentrisch angeordnet entweder eine Tabelle oder weitere Skalen der spezifischen Desoxydationsmittelmengen mit linearer Winkelanordnung zur Umrechnung des ermittelten Mengenwertes in andere Dimensionen, z. B. für verschiedene Bloc'kmassen, Desoxydationsmittel oder Prozentgehalte des Desoxydationselementes im Desoxydationsmittel. Zu diesem Zweck ist die Desoxydations-

mittelmenge in der äußersten konzentrischen Zeile bzw. Skala in der gleichen Dimension dargestellt, wie auf der Scheibe 4 der Vorderseite der Rechenscheibe« In einem Sektor'von etwa 30 Grad sind spaltenartig die einzelnen Varianten bezeichnet_s für die die Umrechnung erfolgen soll» Bei. Berücksichtigung weiterer Prozeßparameter werden.die zusätzlichen Skalen gleichfalls auf drehbar gelagerten Scheiben dargestellt.

Wenn für den Abguß von unberuhigtem Stahl im Einsatzfall der erfindungsgemäßen Rechenscheibe z.B.nur ein. Blockformat verwendet wird, ist es sinnvoll, die Skala auf der Scheibe 4- der Vorderseite bereits für diese Bedingung zu 'berechnen und darzustellen» . " . Die erfindungsgemäße Rechenscheibe zur Mengenberechnung für die Kochanregung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten und oben beschriebenen nur in der Skalenrichtung der oberen Scheibe A. Die Mengenskala für Frischmittel verläuft in gleicher Richtung wie die Skalen der Elemente O₅ Mn und Cr. ·

Claims (3)

' - 16 - £ J U J D 4 / Erfindungsanspruch · ·

1. Verfahren und Rechenscheibe zur Bestimmung der für die Desoxydation von Stahl benötigten Desoxydationsmittelmenge und der für die Kochanregung des Stahls am Gießstrahl bzw. in der Kokille benötigten Frischmittelmenge, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abstich 'der Schmelze .unmittelbar vor der durchzuführenden Desoxydation und/oder Kochanregung aus der gefüllten Gießpfanne eine Stahlprobe entnommen, die chemische Zusammensetzung des Stahls auf den Gehalt an säuerstoffaffinen Elementen analysiert, unter Verwendung der Mengenberechnungsformel für

- Desoxydationsmittel

Desox ⁼ ~ "

~ Frischmittel

= k

die Menge an benötigten Desoxydations- und/oder Frischmitteln berechnet und nach bekannten Yerfahren dosiert wird,

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Algorithmus auf der Grundlage der aktuellen Analyse des zu de sondierenden Stahls für alle Formen und Zusammensetzungen von Desoxydationsmitteln sowie für jede Desoxydationsbedingung angewandt wird.

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß . die Algorithmen für die Mengenberechnung bei Berücksichtigung weiterer im flüssigen Stahl ..enthaltenen sauerstoffaffinen Elemente Me, z. B. für 'die Herstellung halb- und vollberuhigter Stähle,· sowie'bei Berücksichtigung des Druckes p, z. B. bei der Vakuumbehandlung, der Stahltemperatur Ί? und des Prozentgehaltes fx des Desoxydationsele-

nientes X im Desoxydationsmittel in folgender allgemeingültiger Form für. .

- Desoxydationsmittel

k "

- Frischmittel

= k ffo

. erweitert und vorzugsweise auf einem Digitalrechner berechnet wird. ; . .

Rechenscheibe zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß ,jede Prozeßvariable der betreffenden Formel zur Mengenberechnung in".eine zugehörige Skala der übereinander angeordneten, durch eine gemeinsame Drehachse verbundenen Scheiben eingearbeitet ist, wobei die unterste und oberste Scheibe feststehen und durch eine geeignete Arretierung miteinander verbunden sind.

!Rechenscheibe nach Punkt 4-, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Faktor k der Algorithmen u« a. der stöchiometrische Umrechnungsfaktor für das anzuwendende Desoxydationsmittel sowie die Umrechnungsfaktoren für die frei wählbare Dirnen-. sion der Desoxydations- bzw. Frischmittelmenge, z.B.in kg/t, l/t, kg/Block, kg/min, m/min, min/Gespann, je nach Verfahren der Desoxydation bzw. Kochanregung enthalten sind und durch die Wahl des Maßstabes der Mengenskala der Rechenscheibe die Zugabemenge in der gewählten Dimension ablesbar ist sowie für die Umrechnung der Mengendimension auf der Rückseite der Rechenscheibe in konzentrischer Anordnung eine Tabelle oder Skalenleiter für verschiedene Schmelzmassen und/oder Desoxydations-bzw. Frischmittel aufgetragen ist.

Hierzu 1 Saite Zeichnungen