DE2030221C3 - Verfahren zur Desoxydation von unberuhigtem Stahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Desoxydation von unberuhigtem Stahl, bei dem ein Desoxydationsmittel in Pulverform während des Gießens in die flüssige Schmelze eingeblasen wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Es wurden bereits früher Vorrichtungen vorgeschlagen, um eine pulverförmige Masse in eine fließende Metallschmelze einzublasen. Handhabung und Aufbau derartiger Vorrichtungen, die zu besonderen Anwendungen eingesetzt wurden, wurden jedoch nur sehr allgemein erläutert. Es bestand die Ansicht, daß die besten Ergebnisse des Einblasens von pulverförmigcn Substanzen in eine strömende Metallschmelze von der Form und dem Aufbau der Vorrichtung und von der Verwendung neutraler Gase als Trägermedium Substanzen abhängen würden. Offensichtlich wurde angenommen, daß man optimale Ergebnisse bereits erzielen könne, wenn man unerwünschte Bestandteile in aem die pulverförmige Substanz tragenden Gas von der Reaktion ausschließe und wenn genügend Sorgfalt auf Form und Richtung des in die Metallschmelze eingeblasenen Stromes des reagierenden Pulvers verwendet würde. Zur Desoxydation von unberuhigtem Stahl ist ein derartiges Verfahren des Einblasens von pulverförmigen Substanzen nur beschränkt angewendet worden.

Weitere Verfahren bestehen darin, daß periodisch relativ grob gekörnte Desoxydationsmittel in die Gießpfanne eingestreut werden oder daß das Desoxydationsmittel in Form eines Bandes oder eines Drahtes in die Gießform eingeschossen wird. Es hat sich gezeigt, daß die Art des Dosierens und die Korngröße des normalerweise aus Aluminium bestehenden Desoxydationsmiuels ganz besonders wichtig für die Qualität des Enderzeugnisses ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, Inhomogenitäten bei Blechen, die aus unberuhigtem Stahl kaltgewalzt worden sind, auf die Art der Dosierung und der für das eingetragene Desoxydationsmittel gewählten Korngröße zurückzuführen sind.

Außerdem hat es sich dabei gezeigt, daß, wenn bisher bekannte Vorrichtungen zum Einblasen von pulverförmigen Desoxydationsmitteln angewendet werden, eine große Streubreite bei der Beeinflussung der Qualität des Walzerzeugnisses eintritt.

In der Tat zeigt sich dabei, daß andere Faktoren diese Endqualität wesentlich mehr beeinflussen als etwa die Form der Düsenöffnungen für das pulverförmige Material oder die Frage, ob das Trägergas neutral ist oder nicht.

Hierauf aufbauend besteht die Erfindung darin, bei einem Verfahren der vorerwähnten Art, die Korngröße des Pulvers im wesentlichen auf Werte zwischen 40 und 200 Mikron zu beschränken, wobei mindestens 50"/» des Pulvers eine Abmessung zwischen 75 und 150 Mikron haben und wobei das Pulver gleichmäßig dosiert wird, wenn es in den Gießstrahl während mindestens 70% der Zeit für das Füllen der Gießform eingcblascn wird.

Besonders günstige Ergebnisse lassen sich dann erzielen, wenn ungefähr 65% des Pulvers eine Korngröße zwischen 75 und 150 Mikron haben und wenn das Pulver während mindestens 80% der Gießzeit eingegeben wird.

Wenn diesen Empfehlungen entsprochen wird, insbesondere in Kombination mil Maßnahmen, die später noch erläutert werden, ergibt sich, daß am fertigen Erzeugnis keine Unregelmäßigkeiten oder Abweichungen in der Qualität eintreten, die auf einen Einfluß der Desoxydation des Stahles zurückzuführen wären.

Abweichungen von der vorgeschlagenen Korngröße des Dcsoxydationsmittels können Unregelmäßigkeiten in der Verteilung dieses Mittels in dem Stahl verursachen, die während der gesamten weiteren Bearbeitung des Stahles beibehalten werden. Es wird als überraschend angesehen, daß ein so stark begrenztes Feld der Kornabmessungen für das Desoxydationspulver gefunden wurde, in welchem die Verteilung des Desoxyüationsmillcls über den gesamten Stahl optimal ist. Von größter Bedeutung ist, daß das Dosieren des Pulvers in der zur Verfügung stehenden Zeit so

gleichmäßig wie möglich erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Pulver in der Zeitspanne eingetragen wird, in welcher der Zustand des Gießstrahls stationär ist. Zu Beginn und zum Ende des Gießvorganges soll tunlichst kein pulverförmiges Desoxydationsmittel eingeblasen werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die besten Ergebnisse dann erzielen, wein Aluminiumpulver in den Gießstrom geblasen wird und wenn die Durchsetzung des Gases mit dem Pulver so eingestellt wird, daß je Liter Gas ungefähr 1,9 bis 2,2 g Aluminium enthalten sind und daß 700 bis !20Og Pulver je Minute in das Metall eingeblasen werden. Dabei hat sich gezeigt, daß das Einblasen des Pulvers mit Luft dem Einblasen mit einem neutralen Gas in keiner Weise unterlegen ist. Das beruht darauf: Wenn weniger Pulver von der Luft mitgenommen wird, ist eine zu hohe Menge an Luft notwendig, um die erforderliche Pulvermenge in den Gießstrahl einzutragen. Diese hohe Luftmenge kann nicht in der Form eines gebündelten Strahls in den Gießstrahl geblasen werden. Sie wirkt außerdem zu stark kühlend auf den Gießstrahl. Wenn andererseits zuviel Pulver der Luft aufgegeben wird, so reicht die Luftmenge nicht aus, um das Pulver in den Gießstrahl zu tragen. Die Folge ist eine ungenügende und unregelmäßige Berührung des Pulvers mit dem Gießstrahl.

Obwohl im wesentlichen die Menge der Trägerluft und des Pulvers je Zeiteinheit für den Erfolg des Verfahrens bestimmend sind, ergibt sich, daß in einem geringen Ausmaße auch die Geschwindigkeit dieses Pulver- und Luftstromes das Ergebnis der Desoxyd-uion beeinflussen. Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung eine Luftgeschwindigkeit in dem Strom von Pulver und I.uft auf 40 bis 60 je m/s eingestellt. Der hierin bevorzugte Wert betragt etwa 50 m/s.

Die Mischung von Pulver und Gas wird mehr oder weniger durch Einflüsse der umgebenden Atmosphäre kurz vor dem Einblasen in das Metall vorcrhilzt. Es besteht die Gefahr, daß beispielsweise Aluminiumpulver auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, daß es klebrig wird. In diesem Falle wird das Dosieren des Pulvers und damit die Qualität des Erzeugnisses ungünstig beeinflußt.

Um diesen Nachteil gemäß der Erfindung auszuschalten, wird die Mischung von Pulver und Gas kurz vor dem Einblasen in den Gießstrahl gekühlt.

Gegenstand der Erfindung ist außer dem beschriebenen Verfahren auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Üblicherweise bestetv eine solche Vorrichtung unter anderem aus einem Rohr zur Zuleitung der Pulvcr-Gas-Mischung. Im vorliegenden Falle ist die Vorrichtung dadurch weitergebildet, daß der Endteil des Zuleitungsrohrcs von einem Kühlmantel umgeben ist. Im vorangehenden ist bereits erläutert worden, welche Vorteile das Kühlen der Mischung nahe der Austrittsöffnung hat. Eine ausreichende Kühlwirkung wird nicht erzielt, wenn nur einfache Kühlrippen um das Abgabeende des Zuleitungsrohrcs angebracht werden.

Ein derartiger Kühlmantel kann auf verschiedene Art gestaltet werden. Die Kühlung kann mit einer Flüssigkeit oder einem Gas erfolgen, wobei das Gleichstrom- oder Gegenslromprinzip anwendbar ist. Die vorliegende Erfindung zieht jedoch die Ausfiihrungsforni vor, bei der das Zulcitungsrohr mit einer Kammer verbunden ist, wo eine Leitung für Druckgas in der Nähe der Pulverzufuhr endet. Eine Zweigleitung von dieser Druckgasleitung führt von einer Stelle vor der Kammer zum Kühlmantel. Der Kühlmantel mündet in radialer Richtung frei in die Atmosphäre in der Nähe der Mündung des Zuleitungsrohres.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß zusätzliche Vorkehrungen für die Zuleitung eines Kühlmediums entfallen. Dasselbe Gas, das als Trägermedium dient, wird auch zum Kühlen des Zuleitungsrohres eingesetzt. Da außerdem dieser Kühlgasstrom frei ausgeblasen werden kann, ist eine Rückleitung für das Kühlmedium nicht notwendig.

Die Öffnung des Kühlmantels in die Umgebungsluft erstreckt sich in radialer Richtung, weil so vermieden wird, daß die zusätzliche Kühlluft das geschmolzene Metall im Gießstrahl zu sehr abkühlt.

Der weiteren Erläuterung dient die Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgcmäße Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens schematisch im Längsschnitt:

F i g. 2 zeigt die Vorrichtung schematisch in perspektivischer Ansicht am Einsatzort.

In Fig. 1 bezeichnet 1 das Zuleitungsrohr für das Gemisch von Aluminiumpulver und Luft. Dieses Zuleitungsrohr ist mit einer Kammer 2 verbunden, in die ein Zuleitungstrichter 3 und eine Leitung 4 für Druckluft einmünden. Die Leitung 4 ist an ihrem Abgabeende zu einem Durchlaß von 3,2 mm verengt. Die Leitung 4 und der Trichter 3 sind in der Kammer derart angeordnet, daß bei ihrem Betrieb die gewünschte Menge an Aluminiumpulver aus dem Trichter 3 gesaugt und von der die Leitung 4 verlassenden Druckluft mitgerissen wird.

In der Leitung 4 ist ein Regelventil 6 angeordnet. Durch Einstellen dieses Regelventils 6 und Änderung der Lage der Leitung 4 in der Kammer 2 ist es möglich, die Menge an Aluminiumpulver, das in die Luft eingebracht werden soll, innerhalb weiter Grenzen zu verändern. Zu diesem Zweck ist die Leitung 4 längsbeweglich in einer in die Wand der Kammer 2 eingesetzte Gleitdichtung gehaltert.

Vor dem Gießen wird die erforderliche Menge an Aluminiumpulver bestimmt und in den Trichter 3 eingebracht.

Obwohl vorstehend von Aluminiumpulver gesprochen wurde, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Dasselbe gilt für Druckluft. Es können auch andere Desoxydationsmittel oder geeignete Mischungen oder Legierungen von geeigneten Elementen hinzugefügt oder andere Gase als Träger für das Pulver verwendet werden.

Das Zuleitungsrohr 1 ist in der Nähe seiner Mündung von einem Kühlmantel 7 umgeben. Dieser ist über einen Schlauch oder eine biegsame Leitung 8 mit der Zuleitung für Druckluft stromauf von dem Steuerventil 6 verbunden. An seinem freien Ende ist das Zuleitungsrohr 1 mit einem Flansch 9 versehen, so daß der Kühlmantel 7 an seinem Ende eine radial ausgerichtete Ausflußöffnung hat. Die Kühlluft strömt also in einer Richtung aus, die quer /ur Richtung des Pulverstromes verläuft.

Die Leitungen 4 und 8 sind an einer Druckluftquelle angeschlossen, die Luft mit 5 bis 6 atü liefert. Es hat sich gezeigt, daß eine genügende Kühlung erreicht wird, wenn je Minute ungefähr 2 Nm> Luft durch den Kühlmantel 7 geleilet werden.

In F i g. 2 ist schematisch gezeigt, in welcher Art und

5 "* 6

Weise die Vorrichtungen nach Fig. I verwendet wird. limpulver mit Korngrößen /wischen 40 und 200 Mikroi

Die gefüllte Gießpfanne 11 hängt über einer Kokille gewählt. Ein Siebtest zeigte, daß dieses Pulver au

10. Die Gießpfanne 11 hat einen Bodenausguß. foldenden Funktionen bestand:

Ungefähr auf der Höhe des oberen Randes der _< -.-, .

Kokille 10 befindet sich die Gicßbühnc. Der Gießstrahl 5 ~ ^" "·{/,"

ist mit 13 bezeichnet. Die Vorrichtung nach Fig. I ist ~ ,_r ' " .

kippbar an einem geeigneten Befesligungsteil 14 <io5m ,_r'J' ._7()/

angeordnet, der einen Teil der Gießpfanne Il bildet. So i |50 ι 3400/ |

kann das Zuleitungsrohr 1 gegen den Gießstrahl 13 < 200 u 7A0W

fixiert werden. 10 ~ _30Q ' "

Die Vorrichtung ist über einen Schlauch 15 mit einer ~ ^q 70/

Druckluftquelle verbunden. Der Schlauch steht anderer- ~~ "

seits mit der Druckleitung 4 in Verbindung. Wenn der Die Gießzeit des Blockes wurde auf 1,25 mir

Gießstrahl 13 seinen nahezu Zustand erreicht hat, wird eingestellt. Die Dosierung des Pulvers wurde au:

das Steuerventil 6 geöffnet, und das Einblasen von 15 900 g/min eingestellt. Das Pulver wurde mit einci

Aluminiumpulver in den Gießstrahl beginnt. In der Druckluftmenge von 450 l/min eingcblascn. Der Auf

Regel werden die Pulvermenge in dem Trichter 3 und nahmcfaktor der Mischung belief sich so auf 2 £

die Einstellung des Steuerventils 6 zuvor festgelegt, so Aluminium/Liter Luft. Die Ausflußgeschwindigkeit de?

daß die Zuleitung des Aluminiumpulvers gleichmäßig Aluminiumpulvers aus dem Zuleilungsrohr 1 wurde mit

während des Gießens weiterfließt. Die Zufuhr der 20 46,7 m/s gemessen. Das Abgaberohr wurde mit Hilfe

Menge an Aluminium kann aber auch verändert oder von 2,3 Nm^J Druckluft je Minute gekühlt,

gänzlich abgestellt werden, wenn sich während des Während der Gesamtgießzeit von 1,25 min wurde das

Gießens die Notwendigkeit dafür ergeben sollte. Aluminiumpulver während der Dauer von 1 min in den

Als Beispiel sei erwähnt, daß eine Kokille mit 20 t Gießstrahl eingcblasen. Aufgrund der kritischen Wahl

Stahl gefüllt wurde, der für die Herstellung von kalt 25 der Bedingungen des Verfahrens wurde aus dem so

gewalzten Blechen für das Pressen von Nabenabdek- gegossenen Block ein kaltgewalztes Material gcwon-

kiingcn oder Stoßstangen von Kraftfahrzeugen be- nen, das selbst nach kritischsten Biege- und Tiefzichar-

slimmt war. Dieser Charge mußten 900 g Aluminium beitsgängen keine Obcrflächenfehler oder Risse zeigte,

beigegeben werden. Als Aluminium wurde ein Aluniini- die durch das Desoxydationsmittel verursacht waren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Desoxydation von unberuhigtem Stahl, bei dem ein pulverförmiges Desoxydationsmittel während des Gießens in den Gießstrom eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Desoxydationsmitiel, dessen Korngröße zwischen 40 und 200 Mikron liegt, wobei mindestens 50% der Pulversubstanz eine Korngröße zwischen 75 und !50 Mikron haben, in den Gießstrahl während mindestens 70% der zum Füllen der Form erforderlichen Zeit gleichmäßig eingegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 65% des Pulvers eine Korngröße zwischen 75 und 150 Mikron haben und daß das Eingeben in den Gießstrahl während mindestens 80% der Gießzeit stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumpulver mittels eines Luftstroms eingeblasen wird, der so eingestellt wird, daß je Liter Luft 1.9 bis 2,2 g Aluminium mitgetragen und 700 bis 1200 g Aluminiumpulver je Minute eingeblasen werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der mit Aluminiumpulver beladenen Einblasluft auf 40 bis 60 m/s, vorzugsweise auf 50 m/seingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Aluminiumpulver beladene Einblasluft an der Mündung der Einblasvorrichtung gekühlt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Verwendung eines Zuleitungsrohres für die mil pulverförmigem Desoxydationsmittcl beladene Trägerluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Zuleitung von einem Kühlmantel umgeben ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung mit einer Kammer verbunden ist, in der nahe einer Pulverzufuhröffnung eine Druckgasleitung endet, daß von der Druckgasleitung in einem Punkt stromauf von der Kammer eine Zweigleitung zu dem Anfang des Kühlmantels angeordnet ist und der Kühlmantel an der Mündung der Zuleitung eine freie Auslaßöffnung hat, welche das Kühlgas in radialer Richtung ausbläst.