DE1132296B

DE1132296B - Verfahren und Vorrichtung zum Giessen unberuhigter Staehle

Info

Publication number: DE1132296B
Application number: DEH30159A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Georg Henke
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1957-05-17
Filing date: 1957-05-17
Publication date: 1962-06-28

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

H30159VIa/31c

ANMELDETAG: 17. MAI 1957 BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG 28 J U Π ί UND AU S GAB EDER AUSLEGESCHRIFT:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen unberuhigter Stähle in eine Kokille im steigenden Guß unter Anwendung des Vakuum-Gießverfahrens.

Das Gießen beruhigter Stähle unter Vakuum in eine Kokille im fallenden Guß ist bekannt. Man hat auch schon das Vakuum nach dem Abguß bis zur mindestens teilweisen Erstarrung des Gußblockes aufrechterhalten. Außerdem ist bereits die Anwendung eines vollständigen wie auch die eines partiellen Vakuums vorgeschlagen worden.

Es sind auch schon Verfahren zum Gießen von dichten Gußstücken bekanntgeworden, bei denen das flüssige Metall unter Außendruck von unten her in die evakuierte Gießform hineingesaugt bzw. hineingepreßt wird. Dabei wird der Gießstrahl zumindest anfangs springbrunnenartig zerstäubt. Auch bei diesen Verfahren geht man von beruhigten Schmelzen aus.

Schließlich ist auch schon einmal vorgeschlagen worden, beim Gießen von Hohlgußstücken aus beruhigtem Stahl oder Gußeisen eine teilweise Evakuierung zur Entgasung und Entlüftung des flüssigen Metalls vorzunehmen, indem in einem durch Verbindungskanäle mit der Gießform verbundenen Gasabzugsrohr ein Kolben in Übereinstimmung mit der Steighöhe des Metalls in der Gießform gezogen wird, der fortschreitend die Verbindungskanäle beaufschlagt.

Soweit man bislang Stahl bei Unterdruck vergossen hat, hat man den Stahl zuvor beruhigt. Auf Grund der Beruhigung ist die Kohlenstoffreaktion

C + FeO -y CO + Fe

so weit fortgeschritten, daß eine Gasentwicklung in der Kokille nicht mehr erfolgt. Eine Einflußnahme auf die Ausbildung einer reinen Randschicht, insbesondere bei Gußblöcken, ist bei den bekannten Verfahren nicht beabsichtigt.

Den bekannten Verfahren gegenüber betrifft die vorliegende Erfindung das Vergießen von unberuhigten Stählen, SM- und Thomasstählen einschließlich der durch mit Sauerstoff angereichertem Wind erblasenen Thomasstähle, und zwar die Beeinflussung ihrer Erstarrung und damit der Schlackenabscheidung und der Ausbildung der Randschichten.

Würde man unberuhigte Stähle nach den bekannten Verfahren vergießen, so würde sich auf Grund . des durch die Vakuumbehandlung noch verstärkten Kochens des Stahles und des damit verbundenen Spratzens eine unerwünschte Schalenbildung bemerk-Verf ahren und Vorrichtung zum Gießen unberuhigter Stähle

Anmelder: Hoesch Aktiengesellschaft, Dortmund

Dr.-Ing. Georg Henke, Dortmund, ist als Erfinder genannt worden

bar machen. Abgesehen davon ist eine von dem herrschenden Unterdruck abhängige Mindeststeighöhe des Stahles in der Kokille erforderlich, um das Ansaugen von Falschluft durch den Trichter zu unterbinden.

Erfindungsgemäß erfolgt das Gießen unberuhigter Stähle in eine Kokille im steigenden Guß unter Anwendung des Vakuum-Gießverfahrens in der Weise, daß der atmosphärische Druck, in der Kokille erst dann abgesenkt wird, wenn der Stahl in der Kokille eine Steighöhe von 1400 mm und mehr erreicht hat, und der abgesenkte Druck so lange beibehalten wird, bis der Stahl am Rand in einer genügend breiten Randzone erstarrt ist. Unberuhigte Stähle haben üblicherweise folgende Zusammensetzung:

C ., < 0,2o/₀

Mn .--...-.· 0,28 bis 0,40%

Si ν —

P ■..- < 0,020%

S ·.·. < 0,028%

N < 0,010%

Cu <0,20%

Bekannt ist, Stähle unterhalb 0,20% C unter normalem Atmosphärendruck unberuhigt zu vergießen und erstarren zu lassen. Die Vorteile dieses Stahles gegenüber dem beruhigt erstarrten Stahl sind

a) Ausbildung einer reinen Randschicht, die bei der Weiterverarbeitung eine gute Oberfläche gewährleistet,

b) lunkerfreies Schließen, das die Verarbeitung des ganzen Blockes ermöglicht.

Seine Nachteile sind

c) Starke Seigerungen,

d) Schlackenabscheidungen im Kern des Blockfußes.

209 507/290

Wird erfindungsgemäß unberuhigt vergossener Stahl einem fr^k^onierten Unterdruck ausgesetzt, wie dies nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erfolgen -kaen, s^-Wjencgt äfjf unter d) aufgeführte Nachteil ; ^fflj^igfelpfryjü·^ c) aufgeführte Nachteil weit-

Der unter a) aufgeführte Vorteil ist mit dem unter d) aufgeführten Nachteil in folgender Weise verknüpft: _;' , .

Die Ausbildung der reinen Randzone erfolgt, sofern für den vorliegenden C-Gehalt eine bestimmte ,Gjeiizkonz^^^Q^ von FeO überschritten wird und \öik KoMensÄffiS!f:tion auf Grund dessen mit beginnender Erstarrung in der Kokille so lebhaft verläuft, daß sich fortlaufend Gasblasen ablösen und die Kristallisation in einem solchen Ausmaß stören, daß ein feinglobulares Randgefüge entsteht.

Das im Stahl gelöste FeO wirkt auf das feuerfeste Material der Pfannen- und Kanalsteine auflösend. Die Auflösungsprodukte werden vom Stahl aufgenommen und scheiden sich nach dem Vergießen um so besser ab, je lebhafter die Gasentwicklung ist, und diese Gasentwicklung wird gefördert von dem in der Kokille herrschenden Unterdruck. Demgegenüber wird bei dem üblichen Verfahren zum Vergießen unberuhigter Stähle die erwünschte Gasentwicklung auf Grund des thermostatischen Druckes zumindest im unteren Bereich der gefüllten Kokille unterbunden, was sich in vorzugsweise im Blockfuß und im Bereich bis zu 40% der Blockhöhe auftretenden Schlackeneinschlüssen äußert.

Der Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung sei erläutert in den beiden in Abb. 1 dargestellten Diagrammen:

Bei dem Verfahren gemäß Abb. IA läßt man den Stahlspiegel in der Kokille zunächst bis auf 1400 mm ansteigen und erniedrigt, bis die Soll-Füllhöhe von 1900 mm erreicht ist, den Luftdruck auf 500 Torr. Dieser Druck kann entsprechend der Kurvest 1 während der Erstarrung beibehalten werden, er kann jedoch entsprechend der Kurve A 2 noch weiter, beispielsweise bis auf 10 Torr, abgesenkt werden.

Bei dem Verfahren gemäß Abb. IB wird der Luftdruck erst nach Erreichen der Soll-Füllhöhe abgesenkt. Auch in diesem Fall kann eine verschieden starke Erniedrigung des Luftdruckes beispielsweise entsprechend der Kurve B1 bzw. B 2 vorgesehen sein.

Für Stahlsorten von 0,07 bis 0,08% C genügt für die Schlackenbeseitigung eine Arbeitsweise nach Abb. B. Für Stahlsorten mit 0,05 bis 0,06% C kann entsprechend Abb. A verfahren werden. Es ist also möglich, für verschiedene C-Gehalte unter Berücksichtigung der möglichen Streuungen von C und FeO die Unterdruckstufen so zu wählen, daß in allen Fällen auch in den tieferen Blockzonen eine Gasentwicklung erfolgen kann. Damit wird die erwünschte Schlackenreinheit des Stahles unabhängig vom Ofengang und von den wechselnden Abstichverhältnissen gewährleistet.

Darüber hinaus ergeben sich durch das Verfahren folgende Vorteile:

Für die Gasentwicklung ist das Produkt C-FeO maßgebend. Daraus folgt, daß die FeO-Konzentration um so höher eingestellt werden muß, je niedriger die C-Konzentration (aus qualitativen Gründen) gewählt wird. Während einerseits mit der steigenden FeO-Konzentration der Angriff auf das feuerfeste Material stärker wird, vermindert sich andererseits unter einer bestimmten C-Konzentration die Gasentwicklung, so daß unter normalen Bedingungen unterhalb einer bestimmten C-Konzentration schlackenreine Stähle nicht hergestellt werden können. Das Erstarren unter fraktioniertem Unterdruck ermöglicht nunmehr eine CO-Entwicklung auch bei Kohlenstoffkonzentrationen, bei denen diese bisher nicht mehr eintrat, und es können infolgedessen Stähle mit niedrigeren Kohlenstoffgehalten schlackenreiner hergestellt werden als bisher.

Neben der verbesserten Abscheidung der Schlacken kann durch die Beschleunigung der Kohlenstoffreaktion diese zeitlich verkürzt und damit die Seigerungen des Blockes vermindert werden, und es kann z. B. ein Flaschenhalsblock vergossen werden, bei dem die bekannten starken Schlackeneinschlüsse sowie die Seigerungserscheinungen nicht zu verzeichnen sind. Damit ist es erstmalig möglich, einen Stahlblock herzustellen, der die Vorteile eines unberuhigt und die eines beruhigt vergossenen Stahlblockes verbindet.

Für die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann z. B. die in den Abb. 2 und 3 dargestellte Gießanordnung verwendet werden.

Die Gießanordnung besteht aus einem an sich bekannten Gießtrichter 1, den Bodenplatten 2, 3 und den Kokillen 4. Die Kokillen 4 sind oben geschlossen und mit Absaugstutzen 5 versehen. Die Absaugstutzen 5 stehen mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe in Verbindung. Nicht dargestellt ist ferner, daß die Kokille 4 mit einem Schauloch und einem durch dieses zu beobachtenden Maßstab versehen ist, so daß der Stand des Stahles in der Kokille beobachtet werden kann.

Der Gießtrichter ist in bekannter Weise mit Schamotterohren 6 und die Bodenplatte mit den Kanalsteinen 7 ausgestattet. Gegenüber diesen bekannten Ausbildungen sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch besondere Abdichtungen vorgesehen. Bei der Gießvorrichtung nach Abb. 2 sind.es feuerfeste Asbest-Graphit-Schnüre, die in entsprechenden Nuten 8 eingelassen sind, wobei diese Nuten entweder in der Bodenplatte oder auch in der Stellfläche des Gießtrichters bzw. der Kokille eingearbeitet sein können. Die Bodenplatte 2 weist zu diesem Zweck noch eine Überdeckungsplatte 9 des Kanals auf.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 besitzt die Bodenplatte 3 ringförmige Ansätze 10, so daß sich beim Einsetzen der Kokille bzw. des Gießtrichters eine Nut 11 bildet, die mit einer feuerfesten vakuumdichten Masse ausgeschmiert oder vergossen wird.

Der Gießtrichter selbst hat oben eine plan geschliffene Fläche 12. Während des Gießens ist diese plan geschliffene Fläche mit einer nicht dargestellten ringförmigen Blechkappe abgedeckt. Nach dem Gießen wird diese Blechkappe entfernt, und es wird ein gleichfalls plan geschliffener Deckel 13 aufgesetzt.

Mit diesen Maßnahmen wird auch der Schrumpfung des Blockes bei einsetzender Erstarrung Rechnung getragen und verhindert, daß Luft an der Stellfläche oder über den Einguß nachgesaugt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Gießen unberuhigter Stähle in Kokillen im steigenden Guß unter Anwendung des Vakuum-Gießverfahrens, dadurch gekenn zeichnet, daß der atmosphärische Druck in der

Kokille erst dann abgesenkt wird, wenn der Stahl in der Kokille eine Steighöhe von 1400 mm und mehr erreicht hat, und der abgesenkte Druck so lange beibehalten wird, bis der Stahl am Rande in einer genügend breiten Randzone erstarrt ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bodenplatte und/oder Kokille bzw. Gießtrichter mit Nuten versehen sind, in die Asbest-Graphit-Schnüre oder sonstige Dichtungsmittel eingelassen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 39 744, 953191; britische Patentschrift Nr. 163 715; USA.-Patentschrift Nr. 2734 241.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen