DE2042555C3 - Synthetische Abdeckmasse für den Stahl-Strangguß - Google Patents

Description

Plastischer Verformungspunkt ( C)

= [1540—1 Gewichtsprozent (KoO ^: Na.,O) -14% (B₂O₃)
—54%<LiF+Li₂O)
+ !O °/o (CaO + CaF.,)
+ l»/o (SiO₂)-32]": 1,8

berechneten plastischen Verformungspunkt zwischen 593 und 927 C und ein entsprechend der Beziehung

Fließvermögen (cm)

= 9,4+0,02% (K₂O !Na₂O) j 0,05% (B₂O₃)
+ 0,10%(CaÖ+CaF,,)
4-0,32% (LiF+Si₄O)
—0,20% (SiO₂) -2,54

berechnetes Fließvermögen zwischen 5,1 und 40,6 cm sowie ein Lösungsvermögen für Aluminiumoxid von mehr als 20%, besitzt.

2. Synthetische Abdeckmasse nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte für das Fließvermögen und den plastischen Verformungspunkt innerhalb des durch die Punkte ACEF definierten Bereichs nach Fig. I der Zeichnung liegen.

3. Synthetische Abdeckmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung nach dem Schmelzen ein gemessenes Fließvermögen von 27,7 cm, einen plastischen Verformungspunkt von 816 C sowie eine Löslichkeit für Aluminiumoxid von 32Gewichtsprozent besitzt, und daß diese Mischung, bezogen auf das Ansatzmaterial, eine chemische Zusammensetzung von Na₂O

SiO.,

Cad

LiF
K„O

22.0 %
33,4%
11,0",,
24,0",,

7,0",,

2,6% aufweist.

5. Synthetische Abdeckmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung nach dem Schmelzen ein Fließvermögen von 33,8 cm und einen plastischen Verformungspunkt von 879 C aufweist und daß diese Mischung, bezogen auf das Ansatzmaterial, eine chemische Zusammensetzung von

B2O1	4,0",
Na.,0	10,0",,
CaF.,	30,0",,
CaO	25,0%
SiO.,	23,0%
LiF"	8,0%

aufweist.

6. Synthetische Abdeckmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einheitlich in sich dispergicrt fein verteiltes Kohlenstoffmaterial in einer Menge zwischen etwa 1 und etwa 10%, bezogen auf das Gewicht der genannten Masse, enthält.

Na2O	15°/
SiO2	21%
CaO	23%
B2O3	'' /0
CaF2	17<v 1 ' /o

LiF

3% aufweist.

4. Synthetische Abdeckmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung nach dem Schmelzen ein gemessenes Fließvermögen von 20,3 cm, einen plastischen Verformungspunkt von 810'C und eine Löslichkeit für Aluminiumoxid von 41 Gewichtsprozent besitei und daß diese Mischung, bezogen auf das AnsatzmMierial. eine chemische Zusammensetzung von Die Erfindung betrifft eine synthetische Abdeckmasse für den Stahl-Strangguß.

Es ist bekannt, daß sich die Qualität von auf Stranggußanlagen erfolgten Gußsträngen aus Stahl dadurch verbessern läßt, c^ß auf den flüssigen Stahl in der Kokille eine pulverförmige, schlackenbildende Abdeckmasse gegeben wird. Mit Hilfe derartiger Abdeckmassen wird dem Auftreten von Oberflächenfehlern entgegengewirkt, die eine Folge von sich am Rand des Badspiegels bildenden Randkrusten sowie von Oxidationshäutchen und Desoxidationsprodukten sind.

^4S Es ist aus der österreichischen Patentschrift 253 152 bereits eine Abdeckmasse bekanntgeworden, die 35 bis 50%, Kieselsäure, 20 bis 40% Aluminiumoxid,

2 bis 10% Kalziumoxid, O bis 5% Magnesiumoxid,

3 bis 12% Dinatrium- und Dikaliumoxid, 5 bis 15",, Eisen und Mangan (Gesamtgehalt der Oxide), 3 bis 13% Gcsamtkohlenstoff und 0,5% an Phosphor und Schwefel enthält. Diese bekannte Abdeekmassc besitzt einen hohen Schmelzpunkt, der vorzugsweise über 1400 C liegt und eine hohe Viskosität, die Vorzugsweise über 100 P liegt.

Diese hoch schmelzende und extrem zähe bekannte Abdeckmasse ist insofern nachteilig, als die Kokillcninnenwandungen von ihr nicht benetzbar sind und die Abdeckmasse wegen ihrer hohen Zähigkeit nur

ein ungenügendes Fließvermögen besitzt. Außerdem enthält sie Anteile an Fe und Mn, was zu unerwünschten Umsetzungen mit dem schmelzflüssigen Stahl führt. Außerdem ist bei der bekannten Zusammensetzung zu erwarten, daß die bekannte Abdeckmasse einen nicht-

befriedigenden plastischen Verformungspunkt besitzt.

Ein zu 10 bis 50% Fluoride, vorzugsweise Lithium-

fluorid, Rest Borsilikatglas mit 10 bis 25% B₂O₃ und 5 bis 45% SiO₂ enthaltendes Schweißmittel, Vorzugs-

»eise zum Schweißen von Aluminiumbronzen, ist aus dt-r USA.-Patentschrift I 748 785 bekannt. Dieses bekannte Oxid-Flunriil-Oemisdi besitzt eine sehr hohe Zähigkeit und ist wegen seines Mangels an Kalziumoxid nicht als Abdeckmasse geeignet.

Aus der USA.-Patentschrift 3 328 2i 2 ist ferner ein für das Unterpulverschweißen bestimmtes Schweißmittel bekanntgeworden, welches hauptsächlich aus Kaliumoxid und Siliziumdioxid besteht, wobei das Kalziumoxid und das Siliziumdioxid in einem bestimmten Mengenverhältnis vorliegen. Außerdem sind in diesem bekannten Schweißzusatz zersetzliche Karbonate, wie Kalziumkarbonat enthalten, damit während des Schweißens gasförmiges Kohlendioxid gebildet »erden kann, welches dann die erwünschte dichte Schweißung ermöglichen soil. Insbesondere wegen seines Gehaltes an zersctzlichen Karbonaten ist die bekannte Zusammensetzung jedoch nicht als Abdeckmasse geeignet.

Alle bekanntgewordenen Zusammensetzungen haben den Nachteil, daß sie nicht zu Abdeckmassen führen, die sowohl über ein gutes Fließvermögen, einen jiimstigen plastischen Verformungspunkt als auch über ein hinreichendes Lösungsvermögen für Aluminiumoxid verfügen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Abdeckmasse für den Stahl-Strangguß zu schaffen, die auf Grund ihrer Zusammensetzung über ein gutes Fließvermögen, über einen plastischen Verformungspunkt in einem günstigen Temperaturbereich und über ein hohes Lösungsvermögen für Aluminiumoxid verfügt.

Diese Aufgabe wird crfindungsgemäl^; gelöst durch eine Zusammensetzung, bestehend aus einer homogenen Mischung von

10 bis 55% SiO₂
5 bis 40% CaO
5 bis 40% CaF₂
5 bis 30% Na₂O i K₂O (einzeln oder

gemeinsam)

0,5 bis i5% Li₂O i LiF (einzeln oder gemeinsam) O bis 30% B₂O.,, wobei der Gehalt an

B₂O", ; CaF₂ I LiF mehr als 15",, beträgt,

mit der Maßgabe, daß die Mischung derart zusammengesetzt ist, daß sie einen entsprechend der Beziehung

Plastischer Verformungspunkt ("C)

[1540 - 1 Gewichtsprozent (K.,O i Na₂O)
-14% (BjO₃)
54% (LiF I Li,O)

- 10% (CaO 1-CaK₂)

i I % (SiO₁)-32]: 1,8

berechneten plastischen Verformungspunkt zwischen 593 und 927"C und ein entsprechend der Beziehung

Fließvermögen (cm)

: [9,4 I 0,02% (K₂O I Na₂O)
I 0,05% (B_?O₃)
' 0,10% (CaO I CaF₂)
I 0,32% (LiF ! Li₂O)
-0,20% (SiO₂)] -2,54

berechnetes Fließvermögen zwischen 5,1 und 40,6 cm sowie ein Lösungsvermögen für Aluminiumoxid von mehr als 20% besitzt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegen die Werte für das Fließvermögen und den plastischen Verformungspunkt innerhalb des durch die Punkte ACEF definierten Bereichs nach Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung.

Dabei hat es sich als ganz besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die Abdeckmasse nach der Erfindung nach dem Schmelzen ein gemessenes Fließvermögen von 27,7 cm, einen plastischen Verformungspunkt von 816 C, eine Löslichkeit für Aluminiumoxid von 32 Gewichtsprozent besitzt und daß diese Mischung, bezogen auf das Ansatzmaterial, eine chemische Zusammensetzung von 15% Na₂O, 21% SiO₂, 23% CaO, 21% B₂O₃, 17% CaF₂ und 3% LiF aufweist.

Es hat sich auch als zweckmäßig erwiesen, daß die Abdeckmasse nach der Erfindung nach dem Schmelzen ein gemessenes Fließvermögen von 20,3 cm, einen plastischen Verformungspunkt von 810 C und eine Löslichkeit für Aluminiumoxid von 41 Gewichtsprozent besitzt und daß diese Mischung, bezogen auf das Ansatzmaierial, eine chemische Zusammensetzung von 22,0",, Na,O, 33,4% SiO₀, 11,0% CaO, 24,0% CaF₂, 7,0% LiF und 2,6% K₂O aufweist.

Ferner lassen sich besonders gute Ergebnisse dadurch erzielen, daß die Abdeckmasse nach der Erfindung nach dem Schmelzen ein Fließvermögci: von 33,X cm und einen plastischen Verformungspunkt von 879 C aufweist und daß diese Mischung, bezogen auf das Ansatzmaterial, eine chemische Zusammensetzung von 4,0";, B.,O₃, 10,0%, Na₂O, 30,0% CaF₂, 25,0% CaO, 23,0",, SiO₂ und 8,0%~LiF aufweist.

Die Ahdcckmassc nach dct Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie einheitlich in sich dispergiert feinvcrtciltes Kohlensstoffmaterial in einer Menge zwischen etwa 1 % und 10%, bezogen auf das Gewicht der genannten Masse, enthält.

Gegenüber herkömmlichen Abdeckmassen zeichnet sich die Abdeckmasse nach der Erfindung dadurch aus, daß sie die Herstellung von Stranggußsträngen

⁴" aus Stahl mit außerordentlich guter Obcrflächenqualität gestattet. Die Masse nach der Erfindung zeigt keine starke Dampfentwicklung und ist chemisch und thermisch beständig. Das große Lösungsvermögen für Aluminiumoxid sorgt ferner dafür, daß bei Verwendung der Abdeckmasse nach der Erfindung Aluminiumoxidteilchen wirksam aus der Stahlschmelze entfernt werden. Von ganz besonderem Vorteil ist die Abdeckmasse nach der F.rfindung jedoch infolge ihrer äußerst guten und günstig aufeinander abgestimmten Werte im Hinblick auf den plastischen Verformungspunkt und das Fließvermögen. Die bei der erfindungsgemäßen Abdeckmassc vorhandene Kombination einer ausgezeichneten Löslichkeit für Tonerde, zusammen mit einem guten Fließvermögen und einem günstigen plastischen Verformungspunkt sorgt dafür, daß in der Stranggußkokille eine relativ dicke Schicht aus geschmolzener Masse in Form einer Schlacke auf der Oberfläche des schmelzflüssigen Stahls ausgebildet wird, die in der Kokille erhalten bleibt und eine Ent-

fernung von beträchtlichen Mengen Aluminiumoxid aus dem Stahl bewirkt, während gleichzeitig ein kontinuierlicher und einheitlicher Fluß des geschmolzenen Anteils der Abdeckmasse über die seitlichen Oberflächen des Gußstranges ermöglicht wird, ohne daß dabei übermäßige Schlackenmengen während des Stranggusses verbraucht werden. Somit wirken die drei besonders wichtigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Abdeckmasse sinnvoll zusammen und führen

auf Cirund ihrer synergistischen Wirkung zu Ciul.tsträngcn mil bisher nicht erreichter Obcrflächcnqualitüt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem beobachteten plastischen Verformungspunkt und dem Fließvermögen bei der Abdeckmasse nach der Erfindung und

Fig. 2 eine teilweise geschnitten gezeigte perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Messen des Fließvermögens der Abdeckmassc nach der Erfindung.

In Fig. 1 sind die im praktischen Betrieb verwendbaren Grenzbereiche sowie die bevorzugten Bereiche für den plastischen Verformungspunkt und für das Fließvermögen der Abdeckmasse dargestellt. Der durch die Punkte A: B; C; D definierte rechteckige Bereich in Fig. I gibt die für den praktischen Betrieb geeigneten Grenzen des plastischen Verformungspunktes und des Fließvermögens der Abdeckmasse wieder.

Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung zum Bestimmen des Fließvermögens der erfindungsgemäßen Abdeckmassen besteht aus einer Spaltgußform 10, die halbe Formteile 11,12 aus gegossenem oder maschinell bearbeitetem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehall besitzt. Die Formteile 11, 12 bilden miteinander verklammert, einen senkrecht angeordneten Trichter 13. Eine konische Aussparung 14, die durch den konischen Teil oder Trichter 13 gebildet wird, dient zur Aufnahme der zu untersuchenden Probe der geschmolzenen Abdcckmasse. Ein rechteckiger Grundteil 15 ist mit dem unteren Ende des konischen Trichters 1J verbunden und bildet einen zylindrischen Schacht 16. Der Grundteil 15 besitzt einen rechteckigen Teil 17, der sich waagerecht mit einer Axialbohrung oder Leitung 18 ausdehnt, die sich durch diesen Teil 17 erstreckt. Die Leitung 18 mündet in die seitliche zylindrische Wandung neben dem unteren Ende der Wandung 16 und stellt einen Auslaßkanal für die Schlackentestprobe dar, die in die konische Aussparung 14 eingeführt worden ist, welche als Trichter für die Förderung der zu untersuchenden Probe in die Leitung 18 dient, bis die Probe innerhalb der Leitung 18 erstarrt.

Unter dem Begriff »Fließvermögen« der Abdeckmasse ist im Rahmen dieser Erfindung die in Zentimeter gemessene Weglänge zu verstehen, welche die Abdeckmasse in geschmolzenem Zustand durch die Leitung 18 geflossen ist, bevor sie erstarrt ist, wenn 200 g der geschmolzenen Abdeckmasse bei einer Temperatur von 1427 C schnell in die konische Aussparung 14 gegossen wird.

Der »plastische Verformungspunkt« der Abdeckmasse nach der Erfindung wird wie folgt bestimmt. Etwa 20 Gramm der bei der zuvor erwähnten Bestimmung des Fließvermögens gewonnenen erstarrten Abdeckmasse werden mit einer Aufheizgeschwindigkeit von etwa 10 C je Minute erhitzt. In regelmäßigen Abständen wird ein geeigneter Prüfstab aus Graphit oder Aluminiumoxid u. dgl. gegen den anfänglich festen Probekörper gedruckt. Diejenige Temperatur, bei der sich der Probekörper plastisch unter dem mit dem Prüfstab ausgeübten leichten Druck verformt, wird als »plastischer Verformungspunkt« bezeichnet.

Die »Löslichkeit für Aluminiumoxid« bzw. das »Lösungsvermögen für Aluminiumoxid« der Abdeckmassc wird dadurch bestimmt, daß 50 g schmcl/-flüssiger Abdeckmasse in einem Tiegel aus reinem Aluminiumoxid auf eine Temperatur von 1427 C erhitzt werden, wobei die genannte Temperatur eine Stunde lang gehalten wird. Der Aluminiumgehalt der Abdeckmasse wird vor dem Einfüllen in den AIuminiumtiegcl und nach der einstündigen Wirkungszeit ίο bestimmt. Die in Gewichtsprozent ausgedrückte Zunahme des Aluminiumoxid-gchaltcs in der Schlacke wird als »Löslichkeit für Aluminiumoxid« der Abdcckmasse bezeichnet.

Beispiel I

Es wurde eine einheitliche Schmelze hergestellt, die folgende Zusammensetzung besaß: 15% Na₂O, 21% SiO₂, 23% CaO, 17% CaF₂, 3% LiF, 21 % B₂O₃.

»ο Nach der Erstarrung wurde die hergestellte Masse zu einem Pulver mit einer maximalen Teilchengröße von 833 Mikron zerkleinert, wobei etwa 5O⁰Ai des Pulvers durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 147 Mikron hindurchfielen.

»5 Im schmelzflüssigen Zustand besaß die Masse ein gemessenes Fließvermögen von 27,7 cm, ein berechnetes Fließvermögen von 29,2 cm, einen gemessenen plastischen Verformungspunkt von 815 C, einen berechneten plastischen Verformungspunkt von 812 C

und eine Löslichkeit für Aluminiumoxid (AI₂O₁) von 32 Gewichtsprozent. Das Fließvermögen und der plastische Verformungspunkt wurden nach den oben erläuterten Arbeitsweisen gemessen, während die berechneten Werte mit Hilfe der vorstehend genannten

mathematischen Formelbeziehungen ermittelt wurden.

Anschließend wurde die pulverförmige Abdeckmasse

mit 5 Gewichtsprozent fein pulverigem Graphit mit

einer Teilchengröße von 147 Mikron und einem C-Gehalt von 88 bis 94% vermischt. Bei der Verwendung

dieser Mischung in einer Stranggußanlage wurden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt und wurde weder Rauchen noch Dampfen der Abdeckmasse beobachtet.

Beispiel 2

Es wurde eine einheitliche Schmelze mit folgender Zusammensetzung hergestellt, die folgende Zusammensetzung besaß: 22% Na₂O, 24% CaF₂, 33,4% SiO₂, 11,0% CaO, 7,0% LiF, 2,6% K₂O.

Die erstarrte Schmelze wurde sodann in der bei Beispiel I beschriebenen Weise zu Pulver verarbeitet. Die Abdeckmasse besaß ein gemessenes Fließvermögen von 20,3 cm, ein berechnetes Fließvermögen von 22,9 cm, einen gemessenen plastischen Verformungspunkt von 810 C, einen berechneten plastischen Verformungspunkt von 827 C und eine Löslichkeit für Aluminiumoxid von 41 Gewichtsprozent. Fließvermögen und plastischer Verformungspunkt wurden wie bereits erläutert bestimmt.

Auch diese Abdeckmasse wurde mit 5 Gewichtsprozent feinpulverigem Graphit versetzt und in einer Stranggußanlage verwendet, wobei ausgezeichnete Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 3

Es wurde eine Schmelze folgender Zusammensetzung hergestellt: 4,0% B₂O₃, 10,0% Na₂O, 30,0% CaF₂, 25.0% CaO, 23,0% SiO₂. 8.0",, LiF.

Bei dieser Abdeckmasse betrug ckis berechnete Fließvermögen 33,8 cm und der berechnete plastische Verformungspunkl 879 C.

Die Abdeckmassc nach der Erfindung ist ganz besonders dazu geeignet, störende Aluminiumoxidteildien aus der Schmelze /u entfernen, die andernfalls in der Oberfläche des Gußstranges eingeschlossen werden. Dadurch, daß bei der Abdeckmasse nach der Erfindung eine begrenzte Menge borbildendcr Verbindungen oder Fluoridsalze mit den übrigen Komponenten kombiniert worden ist, ist es möglich geworden, uner-

wartet große Mengen schädlicher Aluminiumoxidteil· chen, insbesondere Tonerdepartikeln, in der Schlacke aufzulösen und zu binden.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Abdeekmasse der in Beispiel I angegebenen Zusammensetzung dann besonders bevorzugt wird wenn der Boroxid-Gehalt als unschädlich erachtel wird, während die Massenzusammensetzung nacl· Beispiel 2 ganz besonders für solche Fälle vorteilhaft ist, wo Gehalte an Boroxiden ferngehalten werden sollen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen 109 686/168

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Synthetische Abdeckmasse für den Stahl-Strangguß, bestehend aus einer homogenen Mischung von

10 bis 55% SiO,
5 bis 40% CaO
5 bis 40% Ca Fo

5 bis 30% Na₂O \- K₂O (einzeln oder gemeinsam)

0,5 bis 15 % Li₂O + LiF (einzeln oder gemeinsam)

O bis 30 % B₂O₃, wobei der Gehalt an B₂O₃ !CaF₂+LiF mehr als 15% beträgt,

mit der Maßgabe, daß die Mischung derart zusammengesetzt ist, daß sie einen entsprechend der Beziehung