DE1214836B

DE1214836B - Verfahren zur Steuerung der Vakuumbehandlung von Stahl

Info

Publication number: DE1214836B
Application number: DEH42182A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Georg Henke; Dipl-Ing Eberhard Schulte
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1961-04-01
Filing date: 1961-04-01
Publication date: 1966-04-21
Also published as: GB937898A; BE615673A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

B22d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 31 c -12/02"

Nummer: 1214 836 ^_c,-

Aktenzeichen: H 42182 VI a/31 c

Anmeldetag: 1. April 1961

Auslegetag: 21. April 1966

Gegenstand des Patents 1132 296 ist ein Verfahren zum Gießen unberuhigter Stähle in eine Kokille im steigenden Guß unter Anwendung des an sich bekannten Vakuum-Gießverfahrens, bei dem der atmosphärische Druck in der Kokille erst vermindert wird, wenn der Stahl eine Steighöhe von 1400 mm und mehr erreicht hat, und der verminderte Druck beibehalten wird, bis der Stahl am Rand in einer genügend breiten Randzone erstarrt ist.

Durch diese Maßnahmen soll ein unberuhigter Weichstahl erzeugt werden, der gegenüber dem normalen Gießverfahren eine größere Schläckenreinheit und eine größere Gleichmäßigkeit der mechanischen Werkstoffeigenschaften durch verringerte Seigerung hat. Während es für die erste Zielsetzung bis zu einem gewissen Grad gleichgültig ist, in welcher Zeit und bis zu welchem Endvakuum die Druckverminderung erfolgt, sind für die Erzielung der angestrebten Werkstoffeigenschaften bestimmte, in der vorliegenden Erfindung beschriebene zusätzliche Maßnahmen zo erforderlich. Die Zielsetzung dieser neuen Entwicklung ist die Vereinigung der obengenannten Vorteile mit einer Verbesserung der Qualität durch eine sehr weitgehende Verringerung der Seigerung.

Erfindungsgemäß wird der Vakuumprozeß beim steigenden Guß in einer ganz bestimmten Art nach einer kontinuierlichen quantitativen und qualitativen Kontrolle der aus dem Stahl entweichenden Gase gesteuert, und zwar derart, daß der Druck im Kokillenraum mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 120 Torr/Min, bis auf einen Druck von 120 bis 80 Torr gesenkt wird, nach Erreichung dieses Drucks die Evakuierungsgeschwindigkeit auf 10 bis 40 Torr/ Min. reduziert wird und die Druckverminderung dann beendet wird, wenn das kontinuierlich gemesseneVerhältnis von CO:H₂ einen Wert zwischen 1 und 2 erreicht.

Das Endvakuum soll je nach der Charge 3 bis 80 Torr und die Druckverminderungsgeschwindigkeit nicht über 120 Torr/Min, betragen. Erfindungsgemäß wird eine Druckverminderungsgeschwindigkeit von 60 bis 80 Torr/Min, bevorzugt. Infolge der bei der Erstarrung stark abnehmenden Löslichkeit des Wasserstoffes sinkt der Wert des Faktors CO: H₂ am Ende der Erstarrungszeit bei überlangem Evakuieren unter 1 ab. Durch den höheren Anteil von H₂ im abgesaugten Gas wird bei gleicher Kochbewegung die C-Seigerung begünstigt, da der vorhandene Sauerstoff zur vollständigen Bindung des Kohlenstoffs nicht mehr ausreicht.

Da die Seigerung der anderen Stahlbegleitelemente ebenfalls durch überlanges Evakuieren begünstigt Verfahren zur Steuerung der Vakuumbehandlung von Stahl

Zusatz zum Patent: 1132 296

Anmelder:

Hoesch Aktiengesellschaft,

Dortmund, Eberhardstr. 12

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Georg Henke,

Dipl.-Ing. Eberhard Schulte, Dortmund

wird, wird die Druckverminderung bereits bei einem CO: H₂-Verhältnis zwischen 1 und 2 beendet. Beim Beginn der Evakuierung beträgt dieses Verhältnis etwa 6:1. Erfindungsgemäß erfolgt die Druckverminderung so, daß zunächst mit hoher Druckverminderungsgeschwindigkeit von atmosphärischem Druck auf etwa 100 Torr evakuiert wird. Nach Erreichung dieses Druckes wird bei verstärkter Evakuierungsleistung die Evakuierungsgeschwindigkeit auf 10 bis 40 Torr/Min, vermindert. Die Erhöhung der Evakuierungsleistung soll in Verbindung mit der niedrigeren Evakuierungsgeschwindigkeit den bei höherem Vakuum steigenden Einfluß der Falschluft kompensieren und ein über die ganze Absaugzeit möglichst gleichmäßiges Kochverhalten gewährleisten.

Der genaue zeitliche Endpunkt der Druckverminderung bei dem CO: H₂-Verhältnis zwischen 1 und 2 hängt ab vom absoluten Gasgehalt des Stahles, der zu behandelnden Stahlmenge und dem erreichten Endvakuum. Durch die beschriebene Art und Weise der Stahlentgasung wird die Seigerung im Block weitgehend vermieden.

Die Schemakurven 1 a bis Ic vermitteln ein Bild der Steuerung mittels Gasanalyse. Die Absenkkurven und die Kurven des CO: H₂-Verhältnisses sind hierbei übereinander eingetragen, um die Verhältnisse zwischen Kohlenoxyd- und Wasserstoffabgabe in Abhängigkeit von der Evakuierungszeit und den Einflüssen Gasgehalt und Stahlmenge besser sichtbar zu machen.

Das Diagramm 1 a zeigt schematisch die durch das Auskochen unter Vakuum hervorgerfenen Verän-

609 559/340

derung des Seigerungsverhaltens des Stahles, das nach seiner Verarbeitung in der Qualität des Stahles seine Auswirkung findet. Bei richtig bemessener Evakuierungszeit brechen die Kurven in den Zweigen I bis IV im tiefsten Punkt (Schnitt C-D) ab. Mit zunehmender Entfernung von der günstigsten Evakuierungszeit fallen die Werte der Qualitätsziffer wieder ab, und zwar um so mehr, je wasserstoffreicher der Stahl von Hause aus ist. Bei längeren Saugzeiten wird die Seigerung des Stahles ungünstig beeinflußt, bei kürzeren Saugzeiten wird der Stahl nicht genügend entgast. Das bedeutet, daß nur bei genauer Verfolgung des Entgasungsvorganges der richtige Zeitpunkt für den Abbruch der Saugung" zur Erzielung der höchsten Qualitätsziffer gewählt werden kann. Der Schnitt A-B im Diagramm 1 a zeigt die mögliche Streuung der Qualitätswerte bei Stählen verschiedenen Wasserstoffgehaltes und bei gleichem Zeitpunkt der Saugungsabschaltung.

Diagramm Ib zeigt den Verlauf der Druckabsenkung in der Zeiteinheit in der Kokille in Abhängigkeit vom Gasgehalt und von der Stahlmenge.

Das Diagramm 1 c zeigt den Entgasungsverlauf an Hand der CO- und H₂-Gasanalyse. Der Punkt C markiert den Augenblick der Abschaltung der Saugung nach Erreichen des Optimalwertes im Verhältnis der Werte CO und H₂ aus der Analyse des abgesaugten Gases. An dem Schnitt C-D im Diagramm 1 a ist der Vorteil dieser Arbeitsweise bezüglich der Qualitätsziffer ersichtlich. Es ist zu erkennen, daß zu den entsprechenden Zeitpunkten ein durchschnittliches Qualitätsmaximum für Stähle verschiedenen Gasgehaltes erzielt wird. Die sinnvollste Steuerung des Auskochprozesses resultiert aus einem Vergleich der CO-Kurve mit der H₂-Kurve. So kann bei wasserstoffarmen Schmelzen der Evakuierungsprozeß in weiten Grenzen zeitlich verändert werden, wie dies im Diagramm 1 a aus dem Kurvenzweig I ersichtlich ist. Man beschränkt sich aber am zweckmäßigsten auf ein CO: H₂-Verhältnis von 1 bis 2. Die Evakuie-

rung ist innerhalb dieser Grenzen für die Erzielung höchster Qualitäten so steuerbar, daß die in dem Diagramm 1 a auf dem Schnitt C-D liegenden Werte eingehalten bzw. erhalten werden.

Durch die erfindungsgemäße Vakuumbehandlung wird neben den bekannten Vorteilen des Vakuumprozesses an sich ein beträchtlicher Materialgewinn erzielt. Der Grund hierfür liegt darin, daß beim normalen Gießverfahren bei vergleichbaren Qualitäten wegen der Kopfseigerung 9 bis 10% des Blockes geschöpft werden müssen, während man bei der gesteuerten Vakuumbehandlung mit nur 4 bis 5%> auskommt.

In der A b b. 2 a ist die Häufigkeitsverteilung der Streckgrenzen von unter Vakuum gegossenen Zieh-

Stahlblöcken wiedergegeben. Die Werte wurden bei der Untersuchung des Kopfmaterials am kaltgewalzten Band ermittelt. Die Intervalle der Streckgrenze sind jeweils mit einer Ziffer gekennzeichnet, die dann im Häufigkeitsverteilungsdiagramm einen Überblick über die durchschnittliche Verteilung der Streckgrenze gibt.

Serie I
0,03 bis 0,04 % C I 0,045 + 0,05 % C

Serie JI
0,03 bis 0,04 o/o C I 0,045 + 0,05 °/o C

a_s-Kopf, kg/mm² .
Streuung, kg/mm²

22,64
3,82

Die Zahlentafel gibt die mittleren o_s-Werte zweier Serien und deren Streuung getrennt nach C-Gehalten wieder. Die Bänder der kurzgeschopften Vorbrammen (etwa 5%) wurden in 3,6 und 9% Entfernung vom Bandanfang (Bandteil des Blockkopfes) sowie in Bandmitte und am Bandende je zweimal (Rand und Mitte) geprüft. Abb. 2b gibt die Häufigkeit der Gesamtstreuung wieder.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Gießen unberuhigter Stähle in Kokillen in steigendem Guß unter Anwendung des Vakuum-Gießverfahrens, bei welchem der 22,90
2,85

21,78
2,35

22,10
2,30

atmosphärische Druck in der Kokille erst abgesenkt wird, wenn der Stahl eine Steighöhe von 1400 mm und mehr erreicht hat, gemäß Patent 1132296, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Kokillenraum mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 120 Torr/Min, bis auf einen Druck von 120 bis 80 Torr gesenkt wird, nach Erreichung dieses Druckes die Evakuierungsgeschwindigkeit auf 10 bis 40 Torr/Min, reduziert wird und die Druckverminderung dann beendet wird, wenn das kontinuierlich gemessene Verhältnis von CO: H₂ einen Wert zwischen 1 und 2 erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 559/340 4.66 © Bundesdruckerei Berlin