DE2040504A1 - Verfahren zur Verbesserung der Qualitaet von metallischen Gussbloecken - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung der Qualität von metallischen Gußblöcken Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Gußqualität von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, bzw. die Verhinderung von Gußfehlern in Stahlschmelzen durch Behandlung der Schmelzen während des Erstarrens mit SpUlgasen.
• Es ist bekannt, daß beim Vergießen von Metall- bzw. Stahlschmelzen in Kokillen bzw. während der Erstarrung dieser Schmelzen Fehler entstehen, die z.T. durch die in den Schmelzen befindlichen Desoxydationsprodukte verursacht werden.
• Aufgrund von im noch nicht erstarrten Gießblock vorhandenen turbulenten Strömungen, die - gleichgültig ob von oben oder unten gegossen wird - teilweise nach unten gerichtet sind, finden sich diese Verunreinigungen häufig im unteren Teil des Blockes, dem sogenannten Blockfuß, wieder. Je nach Größe des Blockes wird eine mehr oder weniger ausgeprägte Seigerung beobachtet, was darauf zurückzufUhren ist, daß die Erstarrung zur Blockmitte hin und am Blockkdpf langsam vonstatten geht.
• Nach den metallurgischen Gegebenheiten bilden sich Entmischungen und Anreicherungen unerwUnschter Bestandteile, die z.B. Phosphor oder Schwefel in höheren Konzentrationen enthalten.
• Es ist ferner bekannt, daß diese Mingel vermindert werden können, wenn man die Schmelze während oder nach dem Vergießen z.B. in Kokillen einer Behandlung mit einem Spülgas unterzieht. Hierdurch wird die Schmelze gereinigt und Schwindungshohlräume beseitigt oder verkleinert. Zur Durohwirbelung werden inerte oder reduzierende Gase eingesetzt.
• Es ist ferner bekannt, den Metallschmelzen während der Erstarrung feste Impfstoffe zuzusetzen, um gewisse Effekte zu erzielen, z.B. um eine Feinkornbildung zu begünstigen. Solche festen Impfatoffe müssen mit Hilfe einer gesonderten Vorrichtung von oben in die Schmelze eingeführt werden.
• Es wurde nun gefunden, daß man die Qualität von metallischen Gußblöcken, insbesondere von Eisen- oder Stahlblöcken, durch Behandlung der Schmelzen mit inerten oder reduzierenden Gasen auf einfache Weise verbessern kann, wenn diese Gase Carbonyle enthalten.
• Als Carbonyle kommen bei der Behandlung von Eisen- oder Stahlschmelzen insbesondere Eisencarbonyl in Betracht. Das Eisencarbonyl zersetzt sich in der Schmel » gem§B der Gleichung Fe(CO)5 # Fe + 5 CO + 46,5 kcalol Das in feinster Form bei der Zersetzung entstehende Eisen wirkt sich außerordentlich günstig auf den Keimbildungsvorgang und eomit auf die Feinkdrnigkeit des Blockes aus. Zudem bewirkt die stark endotherme Zersetzung eine Beschleunigung des ibkühlunge- und Erstarrungsvorganges. Durch das in Freiheit gesetzte gasförmige Kohlenmonoxid wird der Spülvorgang unterstützt und etwa in der Schmelze noch vorhandenee Eisenoxid gemäß der Gleichung CO + FeO > Fe + ¢°2 reduziert.
• Anstelle von Eisencarbonyl können auch z.B. Nickel-, Chrom-, Molybdän- oder Wolframoarbonyle in eine Eisen- oder Stahlschmelze eingeführt werden, oder es können auch Gemische der genannten Carbonyle insbesondere mit Eisencarbonyl verwendet werden. buf diese Weise können durch Verwendung der Carbonyle der anderen Metalle gewünschtenfalls legierungstechnische Effekte erzielt werden. Die . Begierungskomponenten liegen im erstarrten Block gleichmäßig verteilt vor bzw. sind im Mischkristall homogen eingebaut.
• Um die genannten Effekte zu erzielen, genügen im Falle von Eisen- bzw. Stahlschmelzen Mengen von 0,01 bis 1 kg Eisencarbonyl je Tonne Stahl. Das Carbonyl wird mit Hilfe eines inerten oder reduzierenden, vorzugsweise in der Schmelze unlöslichen Gases, in die Schmelze eingeführt. Besonders geeignet ist Argon, wobei man für die obengenannten Mengen Eisencarbonyl etwa 0,4 bis 1,0 m3 Argon benötigt. Das Trägergas wird in an sich bekannter Weise mit dem Carbonyl beladen, indem man s.B. das gesamte oder einen Teilstrom des Trägergases durch das flüssige Eisencarbonyl durchperlen läßt, wobei ersteres, entsprechend dem Dampfdruck des Carbonyls, mit diesem beladen wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich nicht allein auf die Behandlung von metallischen Schmelzen während und/ oder nach dem Eingießen in Kokillen, sonder es ist auch -beim Stranggießen verwendbar. Das Verfahren kann hier in der Weise durchgeführt werden, daß man das mit dem Carbonyl beladene Inertgas oder das reduzierende Gas durch eine oder mehrere Spülsteine leitet, die am Boden einer Verteilerrinne angeordnet sind.
• Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die mit dem Metallcarbonyl beladenen Gase nicht kontinuierlich, sondern pulsierend 3.3. am Fuß einer Kokille einzuführen. Hierdurch wird nicht nur eine Materialersparnls erzielt, sondern es wird gleichzeitig eine gleichmäßigere Verteilung der Gase in der Schmelze bewirkt, was sich günstig auf die Qualität des erstarrten Blockee auswirkt.
• In der Figur ist beispielsweise und schematisch eine TorrXchtung zur Durchfthrung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
• Aus dem Voriatsbehälter 1 gelangt das Argon über einen Druckminderer 2, ein Durchflußmengengerät 3 und ein Ventil 4 in einen mit Eisencarbonyl gefüllten Behälter 5 und wird dort mit Eisencarbonyl beladen. Durch Leitung 6 gelangt ein Teil des Argons nach Passieren eines am Fuß der Kokille 7 angeordneten gasdurchlässigen feuerfesten Spülsteines 8 in die Stahlechmelze 9. Ein anderer Teil des mit dem Carbonyl beladenen Argons wird durch den am Boden der Gießpfanne 10 angeordneten Spülstein 11 in die in der Gießpfanne 10 befindliche Schmelze bzw. in den Gießstrahlschutzzylinder 13 eingeführt. Zusammen mit dem frischen Argon kann auch das aus der Kokille 7 entweichende Argon, vermischt mit dem gebildeten Kohlendioxid (bzw. Kohlenoxid), in die Gießpfanne eingeführt werden.
• Beispiel Während des Abgießens und der Erstarrung von 50 t einer Schmelze eines Schmiedestahles vom Typ 38MnSi 4 (W.-Nr.1.5120) in einer Kokille wird von unten durch einen feuerfesten und gasdurchlässigen Spülstein 15 Minuten lang Eisencarbonyl mit Argon als Trägergas eingeführt. Das Argon wird in einer Menge von 5 Nm3 eingeführt und ee enthält pro Nm3 0,5 kg Eisencarbonyl. Während dieser Behandlung sinkt die Temperatur der Schmelze in der Kokille von 1620 auf 15100C. Das der Kokille entnommene Gußstück zeigt ein feinkristallines Gefüge.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verbesserung der Qualität von metallischen Gußblöcken, insbesondere von Eisen- oder Stahlblöcken, durch Behandlung der Schmelzen beim Gießen und/oder während des Abkühlens vor der Erstarrung mit inerten oder reduzierenden Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gase Carbonyle enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonyle Eisen-, Ghrom-, Nickel-, Wolfram- oder Molybdäncarbonyle sind.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Stahl- oder Eisenschmelzen als Carbonyl Eisencarbonyl gegebenenfalls im Gemisch mit Chrom-, Nickel-, Wolfram- oder Molybdäncarbonyl angewendet wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Carbonyl beladene Inertgas oder das redusierende Gas pulsierend in die Schmelze eingeführt wird. Leerseite