DE1583592C3 - Verfahren und Randhärtungsmittel zur Herstellung von Blöcken aus unberuhigtem Stahl - Google Patents

Description

gekennzeichnet ist, daß dem flüssigen Stahl während des Abgießens in die Kokille 0,227 bis 1,36 kg pro 0,907 Tonnen Stahl eines Randhärtungsmittels progressiv zugesetzt werden, das aus 40 bis 60⁰Io reaktivem Kohlenstoff, 5 bis 20% Calcium- oder Natriumfluorid, 5 bis 20% Natriumcarbonat und 0 bis 20 % Aluminium besteht.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Randhärtungsmittel zur Durchführung dieses Verfahrens, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 40 bis 60% reaktivem Kohlenstoff, 5 bis 20 % Calcium- oder Natriumfluorid, 5 bis 20 % Natriumcarbonat und 0 bis 20 % Aluminium besteht.

Es hat sich gezeigt, daß der Zusatz der angegebenen Menge des hochreaktiven Kohlenstoffs zu der Kokille während des Vergießens des flüssigen Stahls eine heftige Randhärtungswirkung ohne Beeinträchtigung der chemischen Zusammensetzung des Stahls fördert, insbesondere ohne daß der Kohlenstoffgehalt des fertigen Produkts beeinträchtigt wird. Der reaktive Kohlenstoff reagiert mit dem überschüssigen Sauerstoff in dem flüssigen Stahl unter Bildung von Kohlenmonoxid- und Kohlendioxidblasen. Durch die Spülwirkung der Gase wird ein großer Teil der nichtmetallischen Einschlüsse zum Blockkopf getragen und es wird die Intensität der Randhärtungswirkung vergrößert und dadurch eine stärkere oder dickere ferritische Zone gebildet, während gleichzeitig die Lunker in der Verbindungszone und die Möglichkeit von Oxideinschlüssen beseitigt werden. Hierdurch erhält man Blöcke aus unberuhigtem Stahl, die sich beim Weiterverarbeiten in der Wärme und in der Kälte ähnlich günstig wie ein Verbundwerkstoff mit härterem Kern und weicher Randzone verhalten. Die höhere Festigkeit und die geringere Zähigkeit des Kerns beeinträchtigen die Verarbeitbarkeit infolge der umhüllenden weichen Randzone nicht, so daß diese Materialien ohne weiteres die Herstellung von Walzerzeugnissen mit hoher Qualität ermöglichen.

Die gleichzeitige Zugabe von Natrium- oder CaI-ciumfluorid, Natriumcarbonat und Aluminium fördert die Wirkung des reaktiven Kohlenstoffs, den man vorzugsweise in Form von Petrolkoks einsetzt.

Das Randhärtungsmittel soll allmählich oder progressiv zugesetzt werden, währenddem der Stahl in die Kokille gegossen wird. Die genaue Menge des reaktiven Kohlenstoffs muß sorgfältig eingestellt werden, da ein Überschuß an Randhärtungsmittel den Kohlenstoffgehalt in dem Stahl zu vergrößern versucht und eine ungenügende Menge die Wirksamkeit des Randhärtungsmittels wesentlich vermindert. Die Menge des zuzusetzenden Randhärtungsmittels soll entsprechend dem Kohlenstoffgehalt in dem Stahl, der sich in dem Ofen befindet, variiert werden. Im allgemeinen gilt, daß man das Randhärtungsmittel in umso größeren Mengen zusetzen soll, je geringer der Kohlenstoffgehalt des in dem Ofen vorhandenen Stahls ist. Im allgemeinen verwendet man das Randhärtungsmittel in einer Menge zwischen 0,227 und 1,36 kg pro 0,907 Tonnen des Stahls. Die exakte Menge des in bestimmten Fällen zuzusetzenden Randhärtungsmittels kann berechnet werden. Im allgemeinen hängt die zuzusetzende Menge an reaktivem Kohlenstoff von dem vorhandenen Sauerstoffüberschuß ab, wobei diese Menge jedoch die Kohlenstoffmenge nicht überschreiten sollte, bei der der Stahl den Gleichgewichtszustand erreicht.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Man bereitet eine Stahlschmelze mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,05%. Während des Vergießens des Stahls in eine Kokille setzt man ein Randhärtungsmittel, das 50 % Kohlenstoff, 15 % Calciumfluorid, 20 % Natriumcarbonat und 15 % Aluminium enthält, progressiv in einer Menge von etwa 0,91 kg pro 0,907 Tonnen des Stahls zu der Kokille zu. Man erzielt eine ausgezeichnete Randhärtuagswirkung und erhält einen Stahl mit hoher Qualität.

Beispiel 2

Man bereitet eine Stahlschmelze mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,07 %. Während des Abgießens des Stahls in die Kokille setzt man ein Randhärtungsmittel der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung in einer Menge von 0,453 kg pro 0,907 Tonnen des Stahls zu. Man erzielt erneut eine ausgezeichnete Randhärtungswirkung und erhält einen Stahl mit hoher Qualität.

Claims (2)

1 2 hält. Daraus ist ersichtlich, daß eine gute Randhär- Patentansprüche: tungswirkung eine starke Gasentwicklung während der Verfestigung des Barrens und die Erzeugung einer

1. Verfahren zur Herstellung von Blöcken aus starken Siedewirkung in der Kokille erfordert, damit unberuhigtem Stahl durch Zugabe von Kohlen- 5 man die Oberflächenbedingungen und die Barrenstoff und Additiven, wie Fluoriden und Alumi- struktur erhält, die für ein Walzprodukt mit hohen nium, in die Kokille, dadurch gekenn- Eigenschaften erforderlich sind.

zeichnet, daß dem flüssigen Stahl während Wenn der Stahl zum Abstechen aus dem Ofen be-

des Abgießens in die Kokille 0,227 bis 1,36 kg reit ist, besteht ein theoretisches Gleichgewicht zwi-

pro 0,907 Tonnen Stahl eines Randhärtungsmit- io sehen dem Kohlenstoffgehalt und dem Sauerstoffge-

tels progressiv zugesetzt werden, das aus 40 bis halt des flüssigen Stahls. Dieses Gleichgewicht kann

60% reaktivem Kohlenstoff, 5 bis 2O°/o CaI- durch die nachstehende Formel wiedergegeben wer-

cium- oder Natriumfluorid, 5 bis 2O°/o Natrium- den:

carbonat und 0 bis 20 % Aluminium besteht. (C) · (O) = K

2. Randhärtungsmittel zum Durchführen des 15

Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn- in der (C) für den prozentualen Kohlenstoffgehalt des zeichnet, daß es aus 40 bis 60% reaktivem Stahls und (O) für den prozentualen Sauerstoffgehalt Kohlenstoff, 5 bis 20 % Calcium- oder Natrium- des Stahls stehen und K eine für eine bestimmte Temfluorid, 5 bis 20 % Natriumcarbonat und 0 bis peratur konstante Zahl bedeutet.
20 % Aluminium besteht. 20 Der Wert von K hängt von der Temperatur des

Stahls ab. Je höher die Temperatur ist, umso höher ist der Wert von K und umgekehrt besitzt K einen

umso niedrigeren Wert, je niedriger diese Temperatur

liegt. Im allgemeinen erzielt man ein Gleichgewicht

35 mit einem Stahl, der einen Kohlenstoffgehalt von

etwa 0,10% aufweist. Wenn der Kohlenstoffgehalt

Die.Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Rand- sich wesentlich von 0,10% unterscheidet, ist im allhärtungsmittel zur Herstellung von Blöcken aus un- gemeinen kein Gleichgewicht vorhanden, wenn der beruhigtem Stahl durch Zugabe von Kohlenstoff und Stahl abgestochen und der Block vergossen wird. Additiven, wie Fluoriden und Aluminium, in die 30 Wenn der Kohlenstoffgehalt gering ist und etwa Kokille. 0,05 % beträgt, kann man kein Gleichgewicht er-

Ein Block aus unberuhigtem oder randgehärtetem zielen, so daß der Stahl einen hohen Sauerstoffgehalt Stahl mit hoher Qualität muß eine ausgeprägte äußere aufweist. Dieser Sauerstoffgehalt liegt weit über dem ferritische Zone, die als Rand bekannt ist, und ein theoretischen Gleichgewichtszustand, wenn die Tem-Minimum von Oxideinschlüssen aufweisen. Die Er- 35 peratur des Stahls in dem Ofen ansteigt, wobei der zeugung von Blöcken aus unberuhigtem Stahl mit Sauerstoffgehalt bei Anwendung der neuen Sauerstoffhoher Qualität erfordert die Entwicklung einer großen konverter extrem groß ist.

Gasmenge nach dem Abstechen des Stahls in die In der DT-PS 4 1.7 344 ist ein Verfahren zur Besei-

Kokille und während seiner Verfestigung. Es ist be- tigung von Schlackenablagerungen, die beim Gießen kannt, daß Blöcke aus unberuhigtem Stahl mit hoher 4° von Eisen- oder Stahlblöcken vornehmlich an der Qualität äußerst schwierig herzustellen sind, wenn der Oberfläche entstehen, beschrieben. Es ist jedoch in gewünschte Kohlenstoffgehalt des fertigen Stahls dieser Druckschrift von unberuhigten Stählen und merklich von einem Wert von 0,09 bis 0,12% ver- ihrer Herstellung keine Rede, da das zugesetzte Mittel schieden ist. Diese Schwierigkeit nimmt mit zuneh- lediglich dazu dient, die in Betracht kommenden mender Höhe der Kokille ebenfalls zu. Wenn die 45 Schlackenreste besonders rasch und vollständig zu Höhe der Kokille mehr als etwa 180 cm beträgt, ver- lösen.

hindert der ferrostatische Druck, das heißt der Druck, Aus »Chemisches Zentralblatt« 51 (1964), Refe-

der durch den flüssigen Stahl infolge seines spezifi- rat 2176, ist ein Kokillengußverfahren bekannt, bei sehen Gewichts ausgeübt wird, eine gute Härtung der dem zur Vermeidung von Oberflächenfehlern des erSohle des Barrens. Die durch den ferrostatischen 50 haltenen Gußstücks die Kokille mit einem Schmier-Druck bedingte verminderte Randhärtungswirkung mittel wie Naphthalin, Anthracen oder Petrolatum verringert die Dicke der äußeren ferritischen Zone in behandelt wird. Nach diesem Stand der Technik soll der Sohle des Barrens, was andererseits erhebliche somit die Oberflächengüte des als Endprodukt her-Schwierigkeiten beim Walzen des Barrens zur Folge gestellten Gußstücks verbessert werden und nicht ein hat, da ein Einschlüsse aufweisender Mittelbereich 55 unberuhigter Stahl hergestellt werden, der aufgrund auf der Oberfläche des gewalzten Produkts erscheint. seiner Eigenschaften für die Weiterbehandlung, näm-Außerdem führt die schlechtere Randhärtungswir- lieh das Walzen, besonders gut geeignet ist.
kung infolge des hohen ferrostatischen Drucks in die- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

ser Zone zu kleinen Gaseinschlüssen bzw. Lunkern nun darin, ein Verfahren und ein Mittel zur Erzeuan der Verbindungsstelle zwischen dem ferritischen 60 gung von unberuhigten Stählen anzugeben, mit deäußeren Rand und dem mittleren Kern, was die Qua- nen man einen randgehärteten Stahlblock mit hoher lität des Walzerzeugnisses beeinträchtigt. Wenn der Qualität erhält, der eine ausgeprägte äußere ferritische Rand dünn ist und die Lunker sich in der Nähe der Zone und ein Minimum von Oxideinschlüssen aufOberfläche befinden oder sich in die Oberfläche hin- weist.

ein erstrecken, werden sie oxidiert. Wenn eine Oxi- 65 Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herdation erfolgt ist, werden die Lunker während des stellung von Blöcken aus unberuhigtem Stahl durch Walzens nicht verschweißt, so daß man ein Walz- Zugabe von Kohlenstoff und Additiven, wie Fluoriden erzeugnis mit vielen unverschweißten Lunkern er- und Aluminium, in die Kokille gelöst, das dadurch