Beim Erstarren unberühigter Stähle reagiert der im Stahl enthaltene
Kohlenstoff mit dem gelösten Sauerstoff unter Bildung von Kohlenoxyd, was zu der
bekannten Kochreaktion führt. Das Aufsteigen des Kohlenoxyds entlang der Erstarrungsfront
parallel zu den Kokillenwänden bewirkt eine Strömung, die an den Wänden nach oben
und in der Mitte nach unten gerichtet ist. Die im Stahl beim Gießen vorhandenen
und die beim Erstarren entstehenden nichtmetallischen Stoffe haben wegen ihres geringen
spezifischen Gewichtes das Bestreben, aufzusteigen und sich als Blockschaum im Blockkopf
zu sammeln. Die in der Kokillenmitte nach unten gerichtete Strömung bewirkt aber,
daß ein Teil der nichtmetallischen Stoffe gar nicht erst in den Blockschaum gelangt,
sondern schon vor dem Erreichen der Badoberfläche wieder nach unten gesogen wird.
Darüber hinaus wird aber auch ein Teil des Blockschaumes von der Badoberfläche mit
nach unten gerissen. Die auf diese Weise in das Badinnere gelangenden nichtmetallischen
Stoffe können im Verlaufe der Erstarrung im Block festgehalten werden und führen
dann wegen ihrer schlechten Verformbarkeit zu erheblichen Schwierigkeiten bei .der
späteren Verarbeitung.When unprocessed steels solidify, that contained in the steel reacts
Carbon with the dissolved oxygen to form carbon oxide, resulting in the
known cooking reaction leads. The rising of the carbon monoxide along the solidification front
parallel to the walls of the mold causes a current to flow up the walls
and is directed downwards in the middle. Those present in the steel during casting
and the non-metallic substances formed during solidification have, because of their small size
specific gravity the endeavor to ascend and become a block foam in the block head
to collect. However, the downward flow in the center of the mold causes
that some of the non-metallic substances do not even get into the block foam,
but is sucked down again before reaching the bath surface.
In addition, part of the block foam is also carried by the bath surface
torn down. The non-metallic ones that get into the bathroom in this way
Substances can be held in the block in the course of solidification and lead
then because of their poor deformability to considerable difficulties in .der
later processing.
Es wurde zwar schon vorgeschlagen, durch Zugabe von beispielsweise
Flußspat, Garnit oder Sand zum Blockschaum die vorerwähnten Fehler zu beseitigen,
ohne daß damit eine größere Blockreinheit erzielt werden konnte. Nach »Stahl und
Eisen«, 74 (1954), Seite 267, ist es auch bekannt, eine Vordesoxydation mit Ferrosilizium
und Ferromangan und die Schmelze in der Pfanne möglichst lange stehen zu lassen
sowie schließlich mit Aluminium zu desoxydieren. Dieses Verfahren hat sich jedoch
nicht bewährt, da die entstehenden Desoxydationsprodukte infolge der Strömung in
der Kokille ebenfalls in den Stahl gesogen und beim Erstarren dort festgehalten
werden.It has already been proposed by adding, for example
Fluorspar, garnit or sand to the block foam to eliminate the aforementioned errors,
without it being possible to achieve a greater block purity. After »steel and
Eisen «, 74 (1954), page 267, it is also known, a pre-deoxidation with ferrosilicon
and ferromanganese and let the melt stand in the pan for as long as possible
and finally to deoxidize with aluminum. This procedure has however
not proven, as the deoxidation products formed as a result of the flow in
the mold is also sucked into the steel and held there when it solidifies
will.
Nach den deutschen Patentschriften 655119, 812 345, 843136 und 916
666 ist es ebenfalls bekannt, zu Gießbeginn am Kokillenboden eine während des Gießens
auf der Schmelze schwimmende Abdeckhaube anzuordnen, die als Kissen mit einer brennbaren
oder verschlackungsfähigen Füllung, als mit Desoxydationsmitteln gefüllte Wellpapphaube
oder als Träger für Desoxydations- und/oder Raffinationsmittel ausgebildet sein
kann. Bekannt ist aus der österreichischen Patentschrift 194 088 auch ein Gießformeinsatz
mit .einem wabenartigen Schwimmer, der sich durch Veränderung seines Querschnittes
beim Aufsteigen in der Kokille selbsttätig an die Kokillenwandung anlegt oder in
einem vorbestimmten Abstand von der Kokillenwandung hält. In der USA.-Patentschrift
2 734 242 ist schließlich eine Kokille beschrieben, die im oberen Teil eine geringere
Wandstärke besitzt als in der Mitte und am Fuß. Auf diese Weise soll eine vorzugsweise
vertikal verlaufende Erstarrung des Stahls erreicht und die unerwünschte horizontale
Erstarrung vermieden werden. Den bekannten Maßnahmen waren keine Erfolge beschieden,
denn das Einsaugen oxydischer Stoffe und die damit verbundenen oxydischen Einschlüsse
ließ sich insgesamt nicht vermeiden.According to German patents 655119, 812 345, 843136 and 916
666 it is also known, at the start of casting at the bottom of the mold, one during casting
to arrange floating cover on the melt, which acts as a cushion with a flammable
or filling that can be slagged, as a corrugated cardboard hood filled with deoxidizing agents
or be designed as a carrier for deoxidizing and / or refining agents
can. A casting mold insert is also known from Austrian patent 194 088
with .a honeycomb-like swimmer, which changes its cross-section
when rising in the mold automatically applies to the mold wall or in
holds a predetermined distance from the mold wall. In the U.S. Patent
2 734 242, finally, a mold is described, the upper part of which is smaller
Wall thickness than in the middle and at the foot. This way one should preferably
vertical solidification of the steel is achieved and the undesired horizontal
Solidification can be avoided. The known measures were not successful,
because the sucking in of oxidic substances and the associated oxidic inclusions
could not be avoided altogether.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die
Umlaufbewegung und die damit verbundene Einsaugwirkung als Ursache für die nichtmetallischen
Einschlüsse zu beseitigen sowie die Zahl und Menge der Einschlüsse zu verringern.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden eine Reihe an sich bekannter Maßnahmen vorgeschlagen,
die die gewünschte Einschlußverminderung ergeben.The object underlying the invention is now that
Orbital movement and the associated suction effect as the cause of the non-metallic
Eliminate inclusions and reduce the number and amount of inclusions.
To solve this problem, a number of known measures are proposed,
which give the desired inclusion reduction.
Die erste dieser Maßnahmen besteht darin, die Kochreaktion des in
Kokillen zu vergießenden Stahls durch Zugabe von Aluminium in der Pfanne so abzuschwächen,
daß die Kochreaktion zwar stark abgeschwächt, jedoch nicht unterbunden wird. Auf
diese Weise wird die gefährliche Einsaugwirkung vermindert, so daß der abgeschiedene
Blockschaum nur noch in sehr geringem Maße in den Block gesaugt werden kann. Die
zugegebene Aluminiummenge richtet sich nach dem Gewicht, der Zusammensetzung und
der Temperatur der Schmelze.The first of these measures is to reduce the in
To weaken molds of steel to be cast by adding aluminum in the ladle,
that the boiling reaction is greatly weakened, but not prevented. on
in this way the dangerous suction effect is reduced, so that the separated
Block foam can only be sucked into the block to a very small extent. the
added amount of aluminum depends on the weight, the composition and
the temperature of the melt.
Bei der in F i g. 1 der Zeichnung dargestellten Kurve ist am Beispiel
eines unberuhigten Siemens-Martin-Stahls mit 0,07 % Kohlenstoff und 0,30 bis 0,35
% Mangan die Einschlußwertzahl, d. h. der bei der Ultraschallprüfung ermittelte
Fehleranteil in Prozent des Gesamtausbringens, dem Aluminiumzusatz in kg/t Stahl
gegenübergestellt. Die Kurve zeigt, daß der günstigste Aluminiumzusatz für diesen
Stahl etwa 0,25 bis 0,33 kg Aluminium je t Stahl beträgt. Für andere Qualitäten
und Betriebsbedingungen ist der erforderliche Aluminiumzusatz jeweils entsprechend
der Darstellung in F i g. 1 zu ermitteln. An Stelle von Aluminium können für diesen
Zweck auch andere Desoxydationsmittel, beispielsweise Silizium oder Titan, zugesetzt
werden. Dabei sollte jedoch eine Vergrößerung der Blockschaummenge wie beim Zusatz
von Flußspat, Garnit oder Lunkerpulver vermieden werden. Ein Aluminiumzusatz in
der Pfanne führt jedenfalls nicht zu einer Vergrößerung der Blockschaummenge, da
die entstehende Tonerde bereits in der Pfanne in die Schlackenschicht aufsteigt.
Ein weiterer Vorteil des Aluminiumzusatzes liegt darin, daß ein vorschnelles Abkühlen
des Blockschaums verhindert wird.In the case of the in FIG. 1 curve shown in the drawing is based on the example
an unkilled Siemens-Martin steel with 0.07% carbon and 0.30 to 0.35
% Manganese is the inclusion value number, i.e. H. the one determined during the ultrasonic test
Defect percentage in percent of the total output, the aluminum additive in kg / t steel
juxtaposed. The curve shows that the most favorable aluminum additive for this
Steel is about 0.25 to 0.33 kg of aluminum per t of steel. For other qualities
and operating conditions, the required aluminum addition is in each case accordingly
the illustration in FIG. 1 to be determined. Instead of aluminum you can use it for this
Other deoxidizing agents, for example silicon or titanium, are also added for the purpose
will. In doing so, however, the amount of slabstock foam should be increased as with the addition
fluorspar, garnish or blowhole powder should be avoided. An aluminum additive in
the pan in any case does not lead to an increase in the amount of block foam, because
the resulting clay rises into the slag layer in the pan.
Another advantage of adding aluminum is that it cools down too quickly
the block foam is prevented.
Da der Stahl unberuhigt, d. h. mit einem Aluminiumgehalt unterhalb
des bei üblichen teilberuhigten Stählen vorhandenen Aluminiumgehaltes erstarrt,
ergibt sich auch eine gedämpfte Kochreaktion und die damit verbundene, das Einsaugen
von Blockschaum bewirkende Umlaufbewegung in der Kokille. Hier greift nun das zweite
Merkmal der Erfindung ein, wonach die natürliche Umlaufbewegung des Stahls in der
Kokille durch Einhängen von Formstücken, beispielsweise eines Blechkreuzes, Rohrstückes
oder Trichters, Neigen oder trichterförmige Erweiterung der Kokille gestört wird.
Eine trichterförmige Erweiterung bewährt sich besonders bei einer umgekehrt konischen
Kokille; sie kann im übrigen mit wärmeisolierenden und/oder aufheizenden Stoffen
ausgekleidet sein. Ein Neigen der Kokille führt dazu, daß sich die aufwärts gerichteten
Ströme im Blockkopf aufheben und dadurch das Einsaugen von Blockschaum vermieden
wird. In F i g. 2 der Zeichnung sind einige der Mittel zum Unterbinden der Umlaufbewegung
dargestellt.Since the steel is not calmed, i.e. H. with an aluminum content below
the aluminum content present in common partially killed steels solidifies,
there is also a dampened cooking reaction and the associated sucking in
Circulation movement in the mold caused by block foam. Here the second takes effect
Feature of the invention, according to which the natural orbital motion of the steel in the
Mold by hanging shaped pieces, for example a sheet metal cross, pipe section
or funnel, inclining or funnel-shaped expansion of the mold is disturbed.
A funnel-shaped enlargement is particularly useful in the case of an inverted conical one
Ingot mold; it can also be made with heat-insulating and / or heating materials
be lined. A tilting of the mold causes the upwardly directed ones
Eliminate currents in the block head and thus avoid sucking in block foam
will. In Fig. Figures 2 of the drawing are some of the means for inhibiting orbital motion
shown.
Eine weitere Verbesserung der Blockqualität bzw. Verringerung der
Einschlußmenge ergibt sich gemäß dem dritten Merkmal durch Anwendung von physikalischen
Mitteln, die auf die Zusammensetzung, Konstitution, Zähigkeit und Oberflächenspannung
des Blockschaumes wirken. So kann beispielsweise der obere Kokillenraum in bekannter
Weise bei Gießende so abgeschlossen werden, daß nur noch
das beim
Kochvorgang entstehende Kohlenoxyd entweichen kann. Ein wirksames Mittel zur Beeinflussung
der Konstitution, Zähigkeit und Oberflächenspannung des Blockschaumes ist auch das
Warmhalten oder Aufheizen des Blockschaumes. Es kann in bekannter Weise durch Kokillenhauben
geschehen, die mit einer wärmeisolierenden und/oder exotherm verbrennenden Masse
ausgekleidet sein können, oder durch eine Beheizung mit Gas oder einem elektrischen
Lichtbogen.A further improvement in the block quality or a reduction in the
According to the third feature, the inclusion amount results from the use of physical
Agents that affect composition, constitution, toughness and surface tension
of the block foam act. For example, the upper mold space can be known
Way to be completed at the end of casting so that only
that at
The carbon dioxide produced during the cooking process can escape. An effective means of influencing
the constitution, toughness and surface tension of the block foam is that too
Keeping or heating up the block foam. It can be done in a known manner through mold hoods
happen with a heat-insulating and / or exothermic burning mass
Can be lined, or by heating with gas or an electric
Electric arc.