DE2043882C3 - Verfahren zur Herstellung eines Stahlgußblockes, insbesondere einer Bramme aus unberuhigtem Stahl und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

starrenden Restschmelze stammen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, durch Umschmelzverfahren, z. B. das Elektronenstrahlschmelzen und das Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren, eine Verbesserung dieser Verhältnisse zu erreichen, doch sind diese Verfahren for eine Herstellung von Massenstählen zu aufwendig und nicht genügend leistungsfähig. Bei den Umschmelzverfahren, die wassergekühlte Gießformen anwenden, wird wohl die Erstarrung beschleunigt, doch ist die Ausbildung eines mehr oder weniger ausgedehnten Metallsumpfes nicht vermeidbar; die Erstarrungsverhältnisse werden also nicht prinzipiell, sondern nur graduell verbessert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge in der Schaffung eines Verfahrens und einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung, mit dem bzw. mit der auf wirtschaft-. liehe Weise homogene, im Aufbau weitgehend iso-' trope Stahlgußblöckc ohne Gußfehler hergestellt werden können.

Frfindungsgcmäü wird diese Aufgabe nei einem Verfahren zur Herstellung eines Stahlgußblockes durch Vergießen einer Stahlschmelze in einem oder in mehreren Strahlen in eine gekühlte Gießform, wobei die Gießstrahlen in Tröpfchen zersprüht werden, dadurch gelöst, daß die Tröpfchen schichtenweise auf die gekühlte Bodenflächc der Gießform abgelagert und zum lunkerfreien Erstarren bzw. gegenseitigen Verschweißen gebracht werden, indem die Bodcnflächc der Gießform etwa senkrecht zu dem bzw. den Gießstrahlen periodisch hin- und herbewegt oder kontinuierlich daran vorbcibewegi. wild. Dadurch wird die Entstehung eines ausgedehnten flüssigen Sumpfes verhindert, wodurch wiederum eine Entstehung von Gußfehlern, wie insbesondere Lunkern vermieden wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Stahlgußblock unmittelbar nach der Erstarrung warm verformt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der oder die Gießstrahlen mittels eines inerten Druckgases, wie Stickstoff, unter Bildung von Sprühkcgeln zersprüht und um die Sprühkegel wird eine Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten. Die Sprühkegel können periodisch geschwenkt werden, so daß die gesamte Bodenfläche der Gießform bzw. die bereits erstarrten Schichten von Metalltröpfchen beaufschlagt sverden.

Es ist auch möglich, daß um den bzw. um die Gießsirahlen ein evakuierter Raum vorgesehen wird, um das Zersprühen der Gießstrahlen zu bewirken.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt mindestens ein Gießgefäß, das einen oder mehrere Ausgüsse aufweist, aus denen die Metallschmelze in Form eines oder mehrerer Gießstrahlen ausläuft, und eine gekühlte Gießform, wobei unterhalb des oder der Ausgüsse wenigstens eine, insbesondere ringförmige Sprüheinrichtung mit düsenförmigen Austrittsöffnungen für ein unter Druck stehendes Sprühgas vorgesehen ist, und zeichnet sich dadurch aus, daß die vorzugsweise durch ein ringförmiges Rohr gebildete Sprüheinrichtung relativ zur Gießform beweglich ist.

Die Sprüheinrichtung kann heb- und senkbar, sowie schwenkbar sein.

Die Gießform kann eine wassergekühlte Kupferkokille sein. Vorzugsweise ist die Gießform in einem gasdicht abschließbaren Gehäuse eingesetzt, welches mit einer Inertgasleitung und gegebenenfalls mit einer Vakuumpumpe verbindbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines

Ausfuhrungsbeispieles für eine erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert.

Aus einer Gießpfanne 1 läuft der flüssige Stahl 2 in Form eines oder mehrerer Gießstrahlen 3 aus. Der Gießstrahl 3 ist konzentrisch von einem ringförmigen

ίο Rohr 4 umgeben, das nach unten gerichtete, zur Achse des Gießstrahles 3 geneigte, düsenförmige öffnungen für die Zufuhr eines Spriihgases, z. B. Stickstoff, Argon oder ein anderes, nichtoxydierendes Schutzgas, aufweist. Durch die unter überdruck aus-

»5 tretenden Gasstrahlen 5 wird der Gießstrahl 3 zerstäubt, und es entsteht ein aus kleinen Tropfen bestehender Sprühkegel 6, der gegen den Boden einer wassergekühlten Gießform 7 gerichtet ist. Die Zufuh^r des Kühlmittels zur Kokille ode- Gießform 7 erfolgt

so durch Leitungen 8. Die Gießform 7 ist horizontal auf Rollen 9, die auf einer Schienenbahn 10 ablaufen, im Sinne des Doppelpfeiles hin- und herbew^gbar. Der Sprühkegel 6 beaufschlagt die gesamte Breite der Gießform 7. Durch die Hin- und Herbewegung der Gießform 7 können sich die Metalltröpfchen schichtenweise über die gesamte Bodenfläche der Gießform bzw. über den bereits erstarrten Schichten von Metalltröpfchen ablagern und erstarren sehr rasch durch die Kühlung vom Boden her und durch Wärmeabstrahlung nach oben, welche durch die große Oberfläche des sich bildenden Stahlgußblockes begünstigt wird. Es kann sich kein flüssiger Metallsumpf bilden. Eine Lunkerbildung ist dadurch unmöglich. Es wird eine gleichmäßige Verteilung der in der Schmelze gelösten und bei der Abkühlung sich ausscheidenden Stoffe, insbesondere der Desoxydationsproduktc in sehr feiner Form erreicht. Diese feine Verteilung wirkt sich bei der Weiterverarbeitung des Stahlgußblockcs und auch am Endprodukt vorteilhaft aus.

Wenn die Breite des Stahlgußblockes bzw. der Gußform 7 groß ist, ist es zweckmäßig, das ringförmige Rohr 4 schwenkbar anzuordnen, so daß der Sprühkegel 6 während des Gießens periodisch geschwenkt und damit die gesamte Breite der Gießform 7 gleichmäßig beaufschlagt werden kann. Das Rohr 4 kann auch heb- und senkbar sein, wodurch eine Beeinflussung der Größe des Sprühkegels 6 möglich ist.

Der Strahlquerschnitt, die Gießtemperatur, Teilchengröße, Gießgeschwindigkeit, Kühlung und Bewegung der Gießform 7 müssen entsprechend abgestimmt werden, um einen ausreichend dichten, ebenen Stahlgußblock herzustellen.

Zur Vermeidung von Oxydationserscheinungen

am Stahl ist die Gießform 7 in einem geschlossenen Behälter 11 angeordnet, der mit Schutzgas gefüllt ist. Der Behältern kann auch mit einer Vakuumpumpe verbunden und mit deren Hilfe evakuiert werden. Beim Eintritt des Metallstrahles 3 in den evaku- ierten Raum tritt von selbst ein Zersprühen und Auflösen in kleine Teilchen ein und wird ein Entgasungseffekt erreicht. Zur Stabilisierung des Sprühkegels 6 kann zusätzlich eine kleine Menge inerten Gases auf den Metallstrahl 3 geblasen werden; es ist also nicht erforderlich, ein absolutes Vakuum herzustellen, vielmehr genügt gegebenenfalls auch ein nur geringer Unterdruck. Erfindungsgemäß hergestellte Stahlgußblöckc wer-

den in üblicher Weise weiterverarbeitet, d. h., es sind entsprechende Verformungsgrade zum Verschweißen noch vorhandener kleiner Porositäten erforderlich. Das Verfahren wird vorzugsweise zur Herstellung von Blechen mit besten Eigenschaften angewendet. Der Werkstoff dieser Bleche ist durch einen weitgehend isotropen Aufbau gekennzeichnet, so daß sich in allen Prüfrichtungen gleichmäßige technologische Kennwerte ergeben; solche Werkstoffe weisen ein besonders günstiges Verhalten bei der Weiterverarbeitung, z. B. bei der Kaltumformung, auf.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Vergießen von unberuhigtem Stahl erblickt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

l 2 einer Stahlschmelze in einem oder in mehreren Patentansprüche: Strahlen in eine gekühlte Gießform, wobei die Gieß- strehlen in Tröpfchen zersprüht werden; weiterhin

1. Verfahren zur Herstellung eines Stahlguß- betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des blockes, insbesondere einer Bramme aus unberu- 5 Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung,
bigtero Stahl, durch Vergießen einer Stahl- Ein solches Verfahren ist aus der österreichischen schmelze in einem oder in mehreren Strahlen in Patentschrift 251 214 bekanntgeworden. Hierbei eine gekohlte Gießform, wobei die Gießstrahlen wird die in Tröpfchen aufgelöste Mab schmelze m in Tröpfchen zersprüht werden, dadurch ge- eine trichterförmige Gießform mit gekühlten Wänden kennzeichnet, daß die Tröpfchen schicht- io gegossen, aus deren Boden ein teilweise festgewordeweise auf die gekühlte Bodenflache der Gießform ner, teigiger Strang austritt, der durch Walzen im unabgelagert und zum lunkerfreien Erstarren bzw. mittelbaren Anschluß an semen Austritt aus der gegenseitigen Verschweißen gebracht werden, ir- Gießform verformt wird.

dem die Bodenfläche der Gießform etwa senk- Aus der deutschen Patentschrift 24 460 isi zur

recht zu dem bzw. den Gießstrahlen periodisch 15 Herstellung von porösen Oberflächenschichten oder

hin- und herbewegt oder kontinuierlich daran flächenhaften Gebilden aus geschmolzenem Blei oder

vorbeibewegt wird. einer Legierung von Blei und Zink bekannt, den

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch ge- Gießstrahl mittels eines Dampfstromes zu zerstäuben kennzeichnet, daß der Stahlgußblock unmittelbar und auf einen flachen Körper zu werfen. Zum Aufnach der Erstarrung svarmverformt wird. 20 tragen metallischer Schutzschichten, insbesondere

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch aus Zinn, ist es aus der deutschen Patentgekennzeichnet, daß der oder die Gießstrahlen schrift 838 846 bekannt, das flüssige Schutzmetall in mittels eines inerten Druckgases, wie Stickstoff, einer Vielzahl feiner Tropfen zu zerstäuben, elekunter Bildung von Sprühkegeln versprüht wer- trisch aufzuladen und in einem elektrischen Feld an den, und daß um die Sprühkegel eine Schutzgas- 25 dem zu schützenden Gegenstand niederzuschlagen, atmosphäre aufrechterhalten wird. Solche Verfahren zur Erzeugung poröser Schichten

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- aus Blei oder zur Auftragung metallischer Schutzkennzeichnet, daß die Sprühkegel periodisch ge- schichten sind auf Grund der unterschiedlichen techschwenkt werden, so daß die gesamte Boden- nologischen Voraussetzungen und Zielsetzungen mit fläche de Gießform bzw. die bereits erstarrten 30 der Herstellung von Stahlgußblöcken nicht Vergleich-Schichten von Metalltröpfchen beaufschlagt wer- bar.

den. Beim herkömmlichen Vergießen von Stahl zur

5. Verfahren nach Anspr ch 1 oder 2, dadurch Herstellung eines Gußblockes in einer Gießform gekennzeichnet, daß um den bzw. um die Gieß- nimmt die Erstarrung ihren Ausgang an der Kokilstrahlen ein evakuierter Raum vorgesehen wird, 35 lenwand, wo sich eine Erstarrungsfront bildet, die im um das Zersprühen der Gießstrahlen zu bewir- Laufe der Abkühlung relaüv langsam fortschreitet, ken. Mit dieser Art des Übergangs v*n der flüssigen in die

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- feste Phase ist zwangläufig eine mehr oder weniger rens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 starke Anreicherung von im Metall gelösten Stoffen bis 5, mit mindestens einem Gießgefäß, das einen 40 im Grenzbereich zwischen der flüssigen und festen oder mehrere Ausgüsse aufweist, aus denen die Phase verbunden, wodurch es zur sogenannten Metallschmelze in Form eines oder mehrerer Blocksteigerung kommt. Wenn bei Verschiebungen Gießstrahlen ausläuft, und einer gekühlten Gieß- der Konzentration gelöster Stoffe an der Ers'.arrungsform, wobei unterhalb des oder der Ausgüsse we- front die Gleichgewichtsbedingungen chvüiischer Renigstens eine insbesondere ringförmige Sprühein- 45 aktionen überschritten werden, so entstehen feste richtung mit düsenartigen Austrittsöffnungen für oder gasförmige, seltener flüssige Reaktionsprodukte, ein unter Druck stehendes Sprühgas vorgesehen Bei der Erstarrung von Stahlblöcken wird häufig eine ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorzugs- Bildung von Randblasen und eine Anreicherung weise durch ein ringförmiges Rohr (4) gebildete nichtmetallischer Einschlüsse in der Randzone beob-Sprüheinrichtung relativ zur Gießform (7) beweg- 50 achtet, die bei der Weiterverarbeitung zu Oberflä^uch ist. chenfehlern führen können. Die verunreinigte Rand-

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- zone muß beispielsweise durch Flämmen entfernt kennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung heb- und werden, wodurch Materialverluste entstehen,
senkbar sowie schwenkbar ist. Infolge der beim Abkühlen des Stahles von Gieß-

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 55 auf Raumtemperatur eintretenden Volumensabkennzeichnet, daß die Gießform (7) eine wasser- nähme kommt es im Inneren der Gußblöcke, die ungekühlte Kupferkokille ist. ter Ausbildung einer festen Randschicht und eines

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- flüssigen Sumpfes gegossen werden, zur Bildung von kennzeichnet, daß die Gießform (7) in einem gas- Schwindungshohlräumert, sogenannten Lunkern. Die dicht abschiießbaren Gehäuse (11) eingesetzt ist, 60 Lunkerbildung kann durch besondere Maßnahmen welches mit einer Inertgasleitung und gegebenen- so beeinflußt werden, daß die Lunker im Oberteil falls mit einer Vakuumpumpe verbindbar ist. des Gußblockes entstehen; jedoch verursachen Lun

ker in jedem Falle Ausbringungsverluste, und immer ist die Gefahr gegeben, daß bei der Weiterverarbei-65 tung Innenfehler in Erscheinung treten, die einen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Ausschuß zur Folge haben. Die Lunker enthalten imlung eines Stahlgußblockes, insbesondere einer mer Anreicherungen von nichtmetallischen EinBramme aus unberuhigtem Stahl, durch Vergießen Schlüssen, die aus der stark geseigerten, zuletzt er-