DE1583705B1

DE1583705B1 - Verfahren zum verhindern von kernfehlern in metallischen gussbloecken

Info

Publication number: DE1583705B1
Application number: DE19671583705
Authority: DE
Inventors: H Goedecke Fritz Dr-Ing E; Werner Martin; Eberhard Olfe; Paul Opel
Original assignee: Reisholz Stahl & Roehrenwerk
Current assignee: Reisholz Stahl & Roehrenwerk
Priority date: 1967-10-12
Filing date: 1967-10-12
Publication date: 1971-02-25

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kohlenstoff, Titan, Vanadin, Chrom, Mangan, Eisen, Verhindern von Kernfehlern in metallischen Guß- Kobalt, Nickel, Niob, Molybdän, Zer, Tantal und blocken, insbesondere Stahlblöcken, bei dem das Wolfram sowie wegen ihres hohen Dampfdruckes flüssige Metall in der Kokille vom Eingießen bis zum Lithium, Magnesium und Kalzium bekannt. Erstarren mit einem ein Feststoffpulver enthaltenden 5 Bekannt ist es aus »NEUE HÜTTE«, 1961, S. 17 bis Trägergas begast wird. 22, und »HUTNIK«, 1961, S. 369 bis 371, auch, eine

Metallische Gußblöcke, insbesondere Stahlblöcke in einer Kokille befindliche Schmelze ohne Begasung neigen zu sogenannten Kernfehlern, d. h. zu sich bei mit einem Flußmittelzusatz zu behandeln, um beiim übrigen ausgezeichneter Blockbeschaffenheit im spielsweise die Qualität eines Tiefziehstahl zu verKern konzentrierenden Fehlern, die vor allem durch io bessern. Auf diese Weise ließen sich höhere Tiefziehoxydische bzw. nichtmetallische Einschlüsse in Poren werte und ein geringfügig erhöhtes Ausbringen und Lunkerhohlräumen bedingt sind. Poren und erreichen.

Lunkerhohlräume sind an sich nicht schädlich, Schließlich sind eine Reihe von Verfahren bekannt,

da sie bei sauberer Oberfläche während des Walzens bei denen ein Inertgas in unter dem Einfluß eines oder Schmiedens wieder verschweißen. Beim Block- 15 Vakuums stehende Metallschmelzen eingeleitet wird, erstarren kommt es jedoch stets zu einer Seigerung, In diesen Fällen fungiert das Inertgas jedoch lediglich die zum Abscheiden der nichtmetallischen Eisen- als Transportmedium, d. h. als Liftgas wie beispielsbegleiter und insbesondere der oxydischen Desoxy- weise bei der bekannten Vakuum-Umlauf-Entgasung, dationsprodukte führt. Da zudem der Erstarrungs- Zahlreiche Versuche an im Vakuum vergossenen und verlauf in der Kernzone ungleichmäßig ist und dem- 20 mit Gas behandelten Blöcken haben nun gezeigt, daß zufolge Flüssigkeitsinseln entstehen, die mit der offenbar zwischen der Viskosität des Blockschaums, Restschmelze nicht mehr in Verbindung stehen und dem Flüssigkeitsgrad der Schmelze und der Feinan Seigerungsprodukten, insbesondere Desoxy- körnigkeit des Gußgefüges einerseits und der Blockdationsprodukten angereichert sind, bilden sich qualität andererseits ein Zusammenhang besteht. Des Poren und Schrumpfungshohlräume, in denen die 25 weiteren wurde durch Versuche festgestellt, daß auch unerwünschten Eisenbegleiter und Desoxydations- Stähle mit verhältnismäßig hohem Sauerstoffgehalt produkte in fester Phase ausgeschieden sind. fehlerfreie Blöcke ergeben, sofern der Sauerstoff sich

Um die insbesondere bei schweren Blöcken und im Block in homogener Verteilung befindet. Auf hochlegierten Stählen häufig auftretenden Kernfehler diesen Versuchsergebnissen fußend, wird nun zur zu beseitigen, wurde mit der deutschen Auslege- 30 weiteren Verbesserung der Blockqualität erfindungsschrift 1 219 183 ein Verfahren vorgeschlagen, nach gemäß vorgeschlagen, die Begasung im Vakuum mit dem die Schmelze in der Kokille vom Eingießen bis einer Trägergasmenge von 5 bis 15 Nl/t Stahl durchzum Erstarren mit neutralen oder reduzierenden, in zuführen und dem Trägergas ein Flußmittelpulver der Schmelze unlöslichen Gasen behandelt wird. Als beizugeben.

Spülgas kommen Argon, Stickstoff und Kohlenoxyd 35 Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verin Frage, die von unten her in gleichmäßiger Ver- fahrens liegt darin, daß die Vakuumbegasung in der teilung über den Blockquerschnitt unter Vermeidung Kokille stattfindet, woraus sich besondere Schwierigeiner Durchwirbelung der Schmelze eingeführt keiten ergeben, die der praktischen Anwendung der werden. Vakuumbegasung bislang entgegenstanden. Diese

Um die Spülgasdosierung dem Erstarrungsvorgang 40 Schwierigkeiten liegen darin, daß es infolge des anzupassen und die Bildung von Sekundär- und Unterdrucks bei der Begasung im Vakuum zu einer Schwindungslunker im Blockkern zu verhindern und so starken Volumenvergrößerung des Gases kommt, gleichzeitig die nichtmetallischen Einschlüsse zu ent- daß die Schmelze heftig durchwirbelt wird. Eine fernen, wurde mit der deutschen Auslegeschrift solche Durchwirbelung der Schmelze führt dazu, daß 1235 519 vorgeschlagen, die Blasdauer auf 50 bis 45 die auf dem Badspiegel in der Kokille schwimmende 100% der Gießzeit einzustellen und der Schmelze Schlacke, der sogenannte Blockschaum in die noch mit abnehmender Gasstromstärke 10 bis 50 Normal- flüssige Schmelze eingesaugt und dort infolge der liter Gas je Tonne zuzuführen, wobei die Maximal- allmählichen Viskositätserhöhung festgehalten wird. Stromstärke das Zweifache der mittleren Stromstärke Die Einsaugwirkung eines normalen, unter Atmonicht übersteigt und die Endstromstärke weniger als 50 sphärendurck vergossenen unberuhigten Stahls ist 10 °/o der mittleren Stromstärke beträgt. bereits so groß, daß die aus dem eingesaugten Block-

Eine weitere Verbesserung der Blockstruktur, schaum resultierenden oxydischen Einschlüsse zu insbesondere eine Verstärkung der kühlenden und einer erheblichen Qualitätsminderung führen, die sich keimbildenden Wirkung des Spülgases, konnte ohne insbesondere bei der anschließenden Verformung wesentliche Erhöhung der Spülgasmenge mit einem 55 nachteilig bemerkbar machen.

aus der deutschen Auslegeschrift 1226 748 und Um die Durchwirbelung der Schmelze zu ver-

»GIESSEREI«, 1961, S. 639 bis 644, bekannten meiden, darf die Trägergasmenge nur 5 bis 15 Nl/t Verfahren erreicht werden, nachdem dem Spülgas Stahl betragen. Eine so starke Verringerung der Spül-Feststoffpulver beigegeben wurde. Das Spülgas gasmenge führt aber zwangläufig zu einer entsprefungiert dabei als Trägergas für die Feststoffe, die 60 chenden Verringerung der Kühlwirkung und Keimgegenüber dem Trägergas eine wesentlich höhere bildung durch das Gas. Bei dem erfindungsgemäßen spezifische Wärme besitzen und daher stark kühlend Verfahren tritt nun der Flußmittelzusatz an die Stelle auf die Schmelze wirken. Darüber hinaus wirken die eines Teils des Gases, so daß sich trotz der geringen eingetragenen Feststoffteilchen als Primärkeime, die Gasmenge infolge der in Gestalt eines Flußmittels das Abscheiden der nichtmetallischen und oxydischen 65 eingeführten Fremdkeime die gewünschte Struktur-Eisenbegleiter aus der stark übersättigten Schmelze verbesserung des Blocks ergibt. Als Flußmittel wesentlich erleichtern. Als hierfür geeignete Feststoff- kommen für das erfindungsgemäße Verfahren pulver sind beispielsweise Silizium, Aluminium, praktisch alle in der Hüttentechnik gebräuchlichen

Flußmittel in Frage, sofern sie nicht selbst zu einer Verunreinigung der Schmelze führen. Insbesondere sind jedoch die neutralen Flußmittel wie Flußspat und Borax oder auch basische Flußmittel wie Kalk, Soda, Eisenoxyd oder andere, leicht reduzierbare Metalloxyde geeignet. Im einzelnen muß die Wahl des richtigen Flußmittels in Anbetracht der zu behandelnden Schmelze erfolgen. Anstatt jedoch festes Metalloxyd unter Verwendung eines Trägergases einzublasen, kann das Gas auch teilweise aus Sauerstoff bestehen, so daß es erst in der Schmelze durch örtliche Oxydation des Eisens zur Flußmittelbildung kommt. Diese Verfahrensvariante besitzt zudem den Vorteil, daß die starke Sauerstoffkonzentration zu einer örtlichen Sauerstoffübersättigung und damit zur schnellen Bildung von Keimen führt, die das anschließende Ausscheiden der in übersättigter Lösung befindlichen Oxyde wesentlich erleichtern. Hinzu kommt, daß durch die Flußmittelzugabe die Grenzflächenspannung Metall/Oxyd vermindert, dadurch ebenfalls die Ausscheidung der gelösten Oxyde erleichtert wird.

Versuche haben ergeben, daß sich mit einem Flußmittelzusatz von 20 bis 200 g/t bei einer Trägergasmenge von 5 bis 15Nt/t beim Gießen unter Vakuum gute Ergebnisse erzielen lassen. Im Einzelfall muß die Wahl des Flußmittels, dessen Menge und die Gasmenge innerhalb der angegebenen Grenzen unter Berücksichtigung der Gießtemperatur, der Gießzeit und der Zusammensetzung des Stahls oder Metalls gewählt werden. Selbstverständlich können dem Trägergas außer einem Flußmittel oder Sauerstoff auch in bekannter Weise zusätzlich noch Metallpulver beigegeben werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verhindern von Kernfehlern in metallischen Gußblöcken, insbesondere Stahlblöcken, bei dem das flüssige Metall in der Kokille vom Eingießen bis zum Erstarren mit einem ein Feststoffpulver enthaltenden Trägergas begast wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasung im Vakuum mit einer Trägergasmenge von 5 bis 15 Nl/t Stahl erfolgt und dem Trägergas ein Flußmittelpulver beigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Flußmittelzusatz von 20 bis 200 g/t Stahl.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das dem Trägergas Eisenoxyd oder andere leicht reduzierbare Metalloxyde beigegeben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Zusatz von Sauerstoff zum Trägergas.