DE1805072A1 - Verfahren zum Vergiessen von Stahlschmelzen,insbesondere Schmelzen von hochlegiertem Stahl,in Kokillen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Vergießen von Stahlschmelzen, insbesondere Schmelzen von hochlegiertem Stahl, in Kokillen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gießverfahren für Stahlschmelzen, insbesondere Schmelzen aus hochlegiertem Stahl, in Kokillen, bei dem mittels Schlackenarbeit ein verbesserter Reinheitsgrad und bessere Blockuberflächen erreicht werden sollen. Es soll dabei das in dem deutschen Patent (deutsche Patentanmeldung P 15 58 367.2) geschilderte Verfahren verbessert werden.
• In dem deutschen Patent ....... (deutsche Patentanmeldung P 15 58 367.2) wurde bereits ein Verfahren zum Vergießen von Stahlschmelzen, insbesondere Schmelzen aus hochlegiertem Stahl in Kokillen zusammen mit einer reinigenden Schlacke, die im gleichen Schmelzofen eingeschmolzen und beim Abstich des Ofens ebenso wie der Stahl zunächst in eine Gießpfanne und von dort in die Kokille fließt, wobei durch langsames Abkippen sowohl des Ofens als auch der Gießpfanne zuerst Jeweils die Schlacke abfließt und die Metalischmelze anschließend kontinuierlich nachgegossen wird, geschildert, bei dem ein hoher Reinheitsgrad und eine verbeßcerte Oberfläche dadurch erzielt wurde, daß eine Schlacke mit einem Schmelzpunkt von etwa 1 OOOt C und mit einer rdativ hohen Oberflächenspannung verwendet wurde. Um diese Bedingungen zu erfüllen wurde nach diesem Patent z. B. eine Schlacke von folgender Zusammensetzung vorgeschlagen: 30 - 40 o/o Aluminiumoxyd (Al203) 30 - 40 % Oalziumoxyd 15 - 25 Vo Kryolith 5 - 10 % Magnesiumoxyd 5 - 10 % Titandioxyd.
• Es wurde nun gefunden, daß Schwermetalloxide und S-'icate in der Schlacke das Verfahren ungünstig beeinflussen,was zum Ausschuß der Blöcke führen kann. Selbst kleine Reste von unkontrollierten Schlacken,die Schwermetalloxide und Silicate enthalten, zeigen eine schädliche Wirkung. Es wird deshalb zur Verbesserung des Verfahrens nach dem deutschen Patent (deutsche Patentanmeldung P 15 58 367.2) vorgeschlagen, die Schlacke, die während des Vergießens verwendet wird, frei von SiO2 bzw. Silicaten und Schwermetalloxiden zu halten.
• Dies geschieht zunächst durch die Auswahl der Schlacke, wie sie bereits durch das Hauptpatent gegeben ist. Außerdem muß aber auch nach dem Einschmelzen, Legieren und Feinen des Stahls im Schmelzofen die beim Schmelzen anfallende Schlacke sorgfältig entfernt werden.
• Weitere Verbesserung des Verfahrens nach dem Hauptpatent läßt sich erzielen, in dem man die Schlacke vor der Beschickung des Ofens mit derselben zu Pulver mahlt und innig vermischt. Dadurch wird vor allem erreicht, daß die schlacke innerhalb weniger Minuten nach Beschickung des Ofens damit auch schmilzt und direkt anschließend mit denr Vergießen der Schmelze begonnen werden kann.
• Verbesserungen in der gewünschten Richtung können bereits bei ativ geringen Schlackenmengen erreicht werden. Größere Schlackenmengen wie z. B. etwa 10 % vom Gewicht der Bescbikung sind bezüglich der erzielten Reinheit und der Oberflåcnenverbesserung ebenfalls wirksam. Als Optimum wurde jedoch in der Regel eine Schlackenmenge von etwa 2 bis 3 % vom Gewicht der Beschickung beobachtet.
• Häufig ergaben sich bei dem Verfahren Schwierigkeiten durch die zu starke Abkühlung der Schlacke auf der Pfanne Eine ausreichend hohe Temperatur vor dem Eingießen in die Kokille ist von besonderer Wichtigkeit. Bei zu niedriger Temperatur wird deshalb die Schlacke zweckmäßig durch Zusatz exothermer kufheizmittel während des Gießvorganges in die Kokille aufgeheizt.
• Hierbei muß streng darauf geachtet werden, daß die entstehenden Reaktionsprodukte die Schlackenzusammensetzung nicht verändern. Als geeignetes Aufheizmittel haben sich deshalb folgende Mischungen erwiesen: 20- 30 % Aluminium Metall 10 - 15 Salpeter 10 - 20 % Kryolith 5 - 10 46 Calzium Aluminium Metall 25 - 35 % Calziumoxyd 5 - 10 % Magnesiumoxyd 5 - 10 % Titandioxyd.
• Die beschriebene Mischung ist hochexotherm und heizt die Schlacke schon bei einem geringen Zusatz von 3 - 5 % bezogen £ die Schlackenmenge gut auf. Die huSheizwirkung entsteht durch die Reaktion zwischen dem Metallpulver und den Sauerstoffträgern.
• Bei der dem Schmelzofen zugeführten Schlacke muß außerdem auf die richtige Schmelztemperatur derselben geachtet werden. Sie muß mindestens 2000 C unter Liquidus der Schmelztemperatur des Metalles liegen.
• AusfUhrun«sbeispiele: An 10-t-Chargen eines Elektro-Lichtbogenofens erfolgte die Durchführung des Schlackengießens nach nachstehendem Prinzip.
• 1. Einschmelen und Vorbereiten des Stahls nach den allgemein üblichen Verfahren.
• 2. Nach dem Legierten und Feinen des Stahls wurde die Schmelze sorgfältig von der vorhandenen Schlacke gereinigt.
• 3. Aufgeben von ca. 250 - 300 kg feingemahlenes und gutvermischtes Pulver der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
• 4. Aufschmelzen der Schlacke mit langem Lichtbogen (ca. 3 - 4 Minuten).
• 5. Abkippen und Entleeren des Lichtbogenofens, wobei darauf au achten ist, daß die Schlacke zuerst in die Abstichpfanne einfließt.
• 6. Um sicherzustellen, daß die Reinigungsschlacke in der Kokille die gewünschte hohe Temperatur hatte, wurde vor Beginn des Gießens bereits in jede Kokille entsprechend ihrer Größe zwischen 1 - 3 kg Aufheizmittel der erfindung gemäßen Zusammensetzung eingebracht.
• 7. Beim anschließenden Gießen wurde darauf geachtet, daß wieder zuerst die Gießschlacke in die Kokille einfloß.
• Je nach Schlackentemperatur wurde während des Gießvorganges bereits Aufheizmittel zugeführt.
• Nach diesem Verfahren wurden folgende Stahlqualitäten behandelt: Analyse vor dem Gießen .s......... a) Analyse nach dem Gießen, Kopf...... b) Fuß * c . . . c) VDM-Qualität 7216 Or Al Mn Si Ti a Ni a) 16,10 0,10 0,13 0,24 0,25 0,030 75,66 b) 16,2 0s09 0,15 0,23 0,24 0,030 75,70 c) 16,2 0,09 0,16 0,24 0,24 0,030 75,70 VDM-Qualität 3220 a) 20,60 0,32 0,71 0,27 0,39 0,040 33,70 b) 20,60 0,28 0,71 0,27 0,38 0,039 33,70 c) 20,60 0,27 0,70 0,26 0,38 0,039 33,80 VDM-Qualität 1810 ei a) 17,00 0,16 b,27 0,72 0,48 0,055 12,85 b) 17,1 0,11 1,28 0,70 0,46 0,055 12,9 c) 17,3 0,12 1,28 0,71 0,44 0,055 12,8 Das Absinken des Al-Gehaltes ist nach unseren Beobachtungen die einzige Auswirkung auf die Zusammensetzung der Gußblöcke bei der Behandlung mit Schlacke.
• Bei der metallurgischen Untersuchung konnte eine eindeutige Verbesserung sowohl der Block-Oberfläche als auch eine eindeutig bessere Sauberkeit der durch Schlacke gegossenen Blöcke, insbesondere in der entscheidenden Randzone als auch im Kern, festgestellt werden. Sowohl bezüglich der Schleifverluste als auch des Warmwalzverhaltens waren die durch Schlacke gegossenen Blöcken wesentlich besser.
• - Patentansprüch -

Claims (5)

1. Patentansprüche 1.) Verfahren zum Vergießen von Stahlechmelzen, insbesondere Schmelzen aus hochlegiertem Stahl, in Kokillen zusammen mit einer reinigenden Schlacke, die im gleichen Schmelzofen eingeschmolzen und beim Abstich des Ofens ebenso wie der Stahl zunächst in eine Gießpfanne und von dort in die Kokille fließt, wobei durch langsames Abkippen sowohl des Ofens als auch der Gießpfanne zuerst jeweils die Schlacke abfließt und die Metallschmelze anschließend kontinuierlich nachgegossen und eine Schlacke mit einem Schmelzpunkt von etwa bei 1 0000 C und mit einer relativ hohen Oberflächenspannung, z. B. aus 30 - 40 % Aluminiumoxyd (Al203) 30 - 40 % Calziumoxyd 15 - 25 ffi Kryolith 5 - 10 % Magnesiumoxyd 5 - 10 % litandioxyd verwendet wird nach Patent ........ (deutsche Patentanmeldung P 15 58 367.2), dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke frei von SiO2 und Schwermetalloxyden gehalten wird.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1 oder dem Patent .... (deutsche Patentanmeldung P 15 58 367.2), dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenmischung vor der Einführung in den Schmelzofen zu Pulver gemahlen und gemischt wird.
3. 3.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 3 % Schlacke vom Gewicht der Schmelzofenbeschickung angewendet werden.
4. 4.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke während des Gießvorganges durch Zusatz exothermer Aufheizmittel in die Kokille aufgeheizt wird.
5. 5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die exothermen Aufheizmittel aus 20 - 30 ffi Aluminium Metall 10 - 15 % Salpeter 10 - 20 X Kryolith 5 - 10 es Calzium Aluminium Metall 25 - 35 CaO (Calziumoxyd) 5 - 10 % Magnesiumoxyd 5 - 10 % Titandioxyd bestehen 6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 5 % des exothermen Aufheizmittels bezogen auf die Schlackenmenge verwendet werden.