DE2139765A1

DE2139765A1 - Zusatzmittel zur Beigabe in eine Gießpfanne

Info

Publication number: DE2139765A1
Application number: DE19712139765
Authority: DE
Inventors: Shigeru Utsunomiya Fukushige Shinobu Imaichi Tochigi Kishida Toro Wakayama Wakayama Ankawa Tadashi Fuchu Tokio Matsuyama, (Japan)
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1970-08-12
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1972-02-17
Also published as: FR2102212A1; AU3210971A; FR2102212B1; JPS4835133B1; US3708314A; DE2139765B2; BR7105207D0; SU515430A3; AU467314B2; SE367935B; GB1357382A; CA959605A; BE771209A

Description

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C7 Ludv/igshafen/ßhein, 5· 8. 1971 P

lio. Ί5, Xitahana ^-onoiae

lii-asiii-liu, Osalca-shi Z loci/DO

üsalca-xu, Japan

una

AIiCOH CO., LiD,
Ho. 1-39, 2-ciiOiäe
llcenoiiata, Taito-ku
5?okyo, Japan

Vertreter:

i" at ent ariw al t e

^ipl.-ljits. Λάοΐί" Η» iisoner
Dipl.-Ing. Woir-Dieter bischer
67 Ludv/igshafen ara Hhein
iiiciiard-v/agner-Straße 22

Zusatzraittsl zur Beigabe in eine Gießpfanne

uie Erfindung besieht sich auf ein Zusatzmittel zur Beigabe in eine Gießpfanne in der geschmolzener ferritischer nichtrostender Stahl in einem kontinuierlichen Schmelzprozeß erschmolzen wird.

Ss sind die verschiedensten Verfahren bekannt, um die Oberflächen bei kontinuierlichen Schmelzverfahren von Stahl zu verbessern, wobei man sich bemüht hat, ein Haften durch zu frühes Abkühlen und Verfestigen eines geschmolzenen Metalls zu vermeiden, indem eine Kupferlegierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit Verwendung fand und die Form in Bewegung

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versetzt wurde. Man hat sicii ferner beiaüht niciitm et allische Einschlüsse in dem geschmolzenen Metall zu vermeiden, indem man die feuerfesten Materialien der Pfanne verbessert hat und indem man eine Oxydation des geschmolzenen Metalls.vermied, indem man die Düse untertauchte, Ss wurden ferner bei der Erzeugung Mittel verwendet um die Herstellung einer verfestigten Schicht eines gegossenen- Schmelzmetalls zu vereinheitlichen, indem man einen genauen Vert für die JPließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls festlegte und die Gießpfanne geschmiert hat und wobei ferner die Oxydation der Oberfläche des geschmolzenen Metalls nahe dem oberen .Rand der Pfanne dadurch vermieden wurde, indem man ein »Schmieröl auf die Wände der Gießpfanne brachte. Es ist auch schon vorgeschlagen worden die Vermeidung der Oxydation und der Absorption nichtmetallischer Einschlüsse in dem geschmolzenen Metall durch Erzeugung - einer Pulverschicht und einer hohen Viskosität der geschmolzenen Schicht, durch Hinzufügen eines Abdeckpulvers zur Vermeidung der Oxydation der Oberfläche des geschmolzenen Metalls» herbeizuführen.

Es sind verschiedene Verbesserungen bei den Maschinen und Apparaten vorgenommen worden und man hat durch verschiedene günstige Einrichtungen die Oxydation und das Abkühlen der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der Pfanne vermeiden können und auch die genaue Schmierung der Pfannenwände war eine absolute Notwendigkeit, wenn man Blöcke von hoher Qualität herstellen will.

Wenn man aber, wie vorstehend beschrieben, ein Schmieröl auf die Pfannenwände bringt, wird das Öl durch die Hitze der Schmelze zersetzt, verliert seine Schmiereigenschaften" und es wird dann schwierig so zu arbeiten .

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Auch dort, wo man ein abdeckendes Pulver auf die Oberfläche des geschmolzenen Metallbaues bringt, um eine pescliraolzene Schicht hoher Viskosität in der unteren Schicht zu erhalten und eine ungeschmolzene Pulverlage oberhalb derselben,erreicht man wohl, daß eine Oxydation verhindert wird,aber man erreicht keine Schmierung der Fände der Pfanne, so daß der Mangel auftritt, daß dann, wenn eine hoch viskose Schmelze an der Pfannenwand anliegt, ein Einarbeiten in die■Oberfläche erfolgt und dort Oberflächenrisse erzeugt werden. Man konnte dabei beobachten, daß eine Verminderung der Oberflächenrisse der Gußblöcke herbeigeführt werden konnte, wenn man eine Mischung verwendete, die sich zusammensetzt aus 30 #"SiO-p, 30 fo OaO, 14 fi .AIpO,., 2 io MgO und 6 $ 0 indem durch einen solchen Zusatz die geschmolzene Badoberfläche warm gehalten wurde, wobei gleichzeitig eine Schmelzschicht auf der Kontaktoberfläche des Metalls gebildet wurde, wobei nichtmetallische Einschlüsse in dem geschmolzenen Metall absorbiert wurden und diese Schmelze eine Schmierung für die Pfanne wurde, die dann aus der Pfanne zusammen mit dem geschmolzenen Block ausgebracht wurde, weil sie die Oberfläche des geschmolzenen Blocks schützte. Eine solche Mischung,wie sie vorstehend genannt wurde, kann wohl die Risse in der Blockoberfläche vermindern und die entsprechende Behandlung vereinfachen, wenn es sich nur darum handelt eine schmelzflüssige Komponente zu erhalten,in allen jenen Pällen wo es sich nicht um Stähle handelt wie ferritischen nichtrostenden Stahl, aber bei ferritischen nichtrostenden Stahl wird man dann, wenn man eine Operation einleitet um die Oberflächenrisse des gegossenen Blocks wegzubringen, Hitzerisse erhalten und wenn der Block gewalzt wird werden Dehnungsrisse auftreten. Man wird nicht zu dem gewünschten Produkt kommen und wird daher den Block abschneiden müssen, die Spannung des Erzeugnisses wird dadurch beeinflußt und der Prozeß wird kompliziert; Die

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Operation, die notwendig ist um keine Hitzerisse zu "bekommen, ist äußerst umständlich. !Tun "wird aber ein Gußvorgang gebraucht, "bei dem keine Oberflächenrisse auftreten und der Vorgang ist im vorliegenden EaIl wesentlich andersals wenn es sich um einen gewöhnlichen Stahl oder einen niederlegierten Stahl handelt, denn wenn dort Risse auftreten gibt dies beim Walzen keine Schwierigkeiten.

Selbst bei den geringsten Oberflächenrissen bei einem solchen Block aus ferritischen nichtrostenden Stahl treten beim Walzen beachtliche Schäden auf. Wenn die Schmelzbarkeit des auf die Oberfläche des geschmolzenen Stahl zugesetzten Pulvers gering ist, dann wird sich dieses Pulver in Körnchenform zwischen der Pfannenwand und dem verfestiten Film auf dem geschmolzenen Stahl ansammeln und wird dann in dieser verfestigten Hülle des geschmolzenen Stahlswährend der Produktion festgehalten, wodurch Risse an diesen Stellen verursacht werden. Wenn der größere Teil des Pulvers eine hochflüssige Schmelze ist, wird sie eine Art Schmiere zwischen den Pfannenwänden und der verfestigten Hülle bilden. In dem Pail, wo die Schmelze des Pulvers ungleiche Vorgänge in einem Teil erzeugt, wenn das Pulver auf der Oberfläche des geschmolzenen Stahls in einen geschmolzenen Zustand übergeht und dann an der Oberfläche der Gießpfannenwand fließt, wird eine Verfestigung oder ein halbgeschmolzener Zustand eintreten, was zu Unregelmäßigkeiten in dem Schmierfilm führen wird, der an der Pfannenwand erzeugt wird, so daß dickere Teile in Form von Knollen in dem Schmierfilm auftreten werden. Es werden daher diese Teile eine geringere Wärme-leitfähigkeit an dem geschmolzenen Stahl zu der.Pfannenwand aufweisen als der normale Schmierfilm an der Peripherie, die Abkühlung der Oberfläche des geschmolzenen Stahls verzögert sich in diesem Teil, die Bildung des verfestigten Überzugs

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wird sich in der selben Zeit verzögern, eine Verfestigung x^ird früher an der Peripherie gebildet -und es v;ird daher die Peripherie schneller schwinden, wodurch eine Zugeinwirkung in jenem Teil erfolgen wird, wo die Verfestigung später erfolgt, was unbedingt Risse erzeuge. Derartige Risse sind nur sehr schwer zu beseitigen, wie vorstehend bereits verschiedentlich ausgeführt worden ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich"die Aufgabe gestellt ein Zusatzmittel als Beigabe für eine Gießpfanne zu schaffen, in der geschmolzener ferritischer nichtrostender Stahl in einem kontinuierlichen Schmelzprozeß erschmolzen wird, wobei dafür gesorgt werden soll, daß die Wände der Pfanne mit einer Schmelzgeschwindigkeit geschmiert werden, die sich deckt mit der Gießgeschwindigkeit und eine einheitliche Verflüssigung erreicht wird ohne einem ungleichen Aufschmelzen der zugesetzten Pulver und wobei gleichzeitig Oxydation vermieden werden soll und ferner die obere !Fläche vor dem Aufschmelzen auf der Oberfläche des gösoiimolzeiien ^Tahls warm gehalten wird, so daß bei ferritischen nichtrostenden Stahl in den Blöcken keine Oberflächenrisse entstehen.

Id e Lösung dieser Aufgabe wurde erfindungsgemäß nun darin gefunden, daß dieses Mittel 20 bis 30 Gewichtsprozente ITugascne, pO bis 40 Gewichtsprozente Portlandzement und/oder Hochofenschlacke, 20 bis 27 Gewichtsprozente' Fluorspat, 2 bis 15 Gewichtsprozente eines oder mehrerer Karbonate, Silikate und dergleichen und 5 bis 10 % Gewichtsprozente von '.iner oder mehrerer Kohlesubstanzen wie Koks, Graphit unci Holzkohle enthält, wobei es einen Schmelzpunkt von etwa

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1000 "bis 1100⁰G und eine Yislcosität von 0.1 bis 5·0 Poise "bei 1500⁰C "besitzt und eine ungefähre Partikelgröße von weniger als 100 meshes (Maschen).

In der Beschreibung sind, soweit' nicht besonders darauf hingexifiesen, stets Gewichtsprozente angegeben.

Das Zusatzmittel nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung hat auf geschmolzene Stähle keinerlei schlechte Einflüsse, beeinträchtigt nicht die' Düse und erzeugt eine Viskosität, die eine Schmiermöglichteit bietet, und zwar bereits vor dem Beginn der Verfestigung des geschmolzenen Stahls bis nach der Verfestigung. -

Die Mischung der Rohmaterialien, die diese Eigenschaften aufweisen, werden vorteilhaft in den obigen Gewichtsprozenten und Partikelgrößen sowie Schmelzpunkten und Viskos!- tat verwendet. Sie sind homogen miteinander vermischt und werden nach und nach auf die Oberfläche des geschmolzenen Stahls aufgebracht in einer vorbestimmten Höhe mit Hilfe einer eintauchenden Düse, die in die Pfanne eingetaucht ist.

Ein Verfahren, das erfindungsgemäße Zusatzmittel anzuwenden, wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, in der ein Querschnitt durch eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Vorganges dargestellt ist.

In der Zeichnung ist gezeigt, daß ein geschmolzener Stahl 3 in eine Porm 4· über eine Tauchdüse 2 aus einer Gießpfanne 1 eingebracht wird bis die Oberfläche des geschmolzenen Stahls eine vorbestimmte Höhe erreicht, worauf das Zusatzmittel nach dem Vorschlag der Erfindung auf die Oberfläche des geschmol-

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aenen Stahlbades in irgendeiner Art und Weise aufgebracht wird, so daß die Badoberfläche gleichförmig bedeckt ist. Das Zusatzmittel bildet eine geschmolzene Schicht 5 infolge der Wärmeeinwirkung durch" den geschmolzenen Stahl 3 und fließt an den 3?ormwänden ab, so daß es einen Schmierfilm 8 bildet, wobei es auf der Oberfläche des gegossenen Blocks festgehalten wird und damit mit dem gegossenen Block dann aus der Form herausgenommen wird. Die Schicht 6 des ungeschaiolzenen Pulvers schmilzt langsam nach und kann so den Schmierfilm erhöhen. Wenn die ungeschmolzene Pulverschicht 6 verbraucht ist, kann ein weiteres-Zusatzmittel nachgegeben werden. Eine verfestigte Schicht 7 des geschmolzenen Stahls wird gegebenenfalls an den Formwänden auftreten.

Venn das Zusatzmittel die entsprechenden Bestandteile in den entsprechenden Prozentsätzen aufweist, wie dies in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, wird der erwartete Effekt durch die kombinierte Wirkung der verschiedenen Komponenten eintreten. Die Gründe für die Begrenzung der einzelnen Bestandteile, ihr perzentueller Anteil, die Körnung, der Schmelzpunkt und die Viskosität der Mischung soll nachstehend gegeben sein.

Es ist vorteilhaft, vjenn der Schmelzpunkt des erfindungsgemäßen Zusatzmittels ungefähr bei 1000⁰G bis 1100⁰C liegt. Ist die ^temperatur weniger als 1000⁰C₅ dann wird die Schmelzgeschwindigkeit im Kontakt mit dem geschmolzenen Stahl so hoch sein, daß die so erzeugte Schmelze die Gießgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls überschreitet und die Schmelze auf der Oberfläche des Stahlbades in einem solchen Überschuß

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auftritt, daß die Kohlenstoffanteile der Mischung so früh, verbraucht werden, daß zusätzliches Mittel zugeschüttet werden muß, um eine reduzierende Atmosphäre zu erhalten und auf diese Art ist dann der Zusatz umsonst verbraucht. Venn der Schmelzpunkt höher als 1100⁰C liegt, ist die Schmelzgeschwindigkeit so gering, daß kein genügender Schmierfilm entstehen kann. Wenn die Viskosität bei 1500⁰G weniger als 0,1 poise ist, dann ist die Schmelze so leichtflüssig, daß es unmöglich ist, einen günstigen Schmierfilm zu erhalten. Wenn jedoch die •Viskosität 5_s0 poise überschreitet, entwickelt sich kein f ordentlicher Schmierfilm zwischen dem verfestigten Überzug des geschmolzenen Stahls und der Oberfläche der Form. Auch dies verursacht Risse an der Oberfläche des gegossenen Blocks.

Es wird daher um die Schmelzgeschwindigkeit hoch und einheitlich zu halten, die Partikelgröße der Mischung des Rohmaterials ungefähr bei etwa 100 Maschen gehalten. Wenn diese 100 Maschen überschritten werden, wird die Schmelzgeschwindigkeit teilweise höher oder geringer. Die Flugasche innerhalb der Mischung des Rohmaterials besteht überwiegend aus Aluminiumsilikat und hat einmal einen geschmolzenen ^ Zustand durchlauf en, während dem Herstellungsprozeß und hat daher eine hohe Schmelzbarkeit. Der Mischungsanteil beträgt etwa zwischen 20 und 35 °/o. Wenn er 35 °/o überschreitet ist soviel SiO₂ enthalten, daß die Viskosität der Schmelze erhöht wird und keine saubere Filmbildung möglich ist. Wenn der Anteil geringer als 20 % ist dann ist so wenig SiO₂ gegenüber anderen Komponenten enthalten, die dann überwiegen,

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so daß der Schmelzpunkt in die Höhe geht, die Schmelzflüssigkeit verschlechtert wird und die Düse verdorben wird. Sowohl Portlandzement als auch Hochofenschlacke bestehen vornehmlich aus basischen Kalzium -Aluminiunisilikaten und hat in der Herstellung einen halbgeschmolzonen oder geschmolzenen Zustand durchlaufen und ist daher auch hoch in der Schmelzbarkeit. Der Anteil in der Hicchung liegt bei etwa JO °/o bis 4-0 %. Wenn der Anteil 4-0 ^c/'o überschreitet, dann wird der Anteil von CaO so hoch werden, daß die basische Einstellung ansteigt, der Schmelzpunkt geht in die Höhe, die Schmelzbarkeit wird herabgesetzt und die Düse beschädigt. Wenn der'Anteil geringer als 30 y'ü ist dann wird SiOp einen so -hohen Anteil bilden, daß die Viskosität ansteigt und die Schmiereigenschaften verschlechtert werden. Genau das ist unerwünscht. Bei der Herstellung einer Schmelze wird ein Teil des Fluorspats CaO abgegeben, während der Anteil CaE¹O verbleibt und dann als ein Schmelzzusatz xvirken wird, der zur Herabsetzung der Viskosität dient. Der Mischungsanteil beträgt vorteilhaft etwa 20 bis 27 %. Wenn er 27 % überschreitet dann wird CaO überwiegen und die basische Eigenschaft wird hoch werden, was zu einer Beschädigung der Düse führt." Ist sie geringer als 20 °/o dann wird die Einwirkung als Schmelze zusatz so schwach sein, daß damit nichts erreicht werden kann. Alle die sonst noch zugesetzten Karbonate und Silikate, wie z.B. Kaliumkarbonat, Natriumkarbonat und Natriummetasilikat und ähnliche werden dazu benutzt um den Schmelzpunkt herabzusetzen, also in Form eines basischen Schmelzzusatzmittels. Der Mischungsanöeil ist am günstigsten zwischen 2 % bis 15 %· Wenn er 15 % überschreitet, wird der Schmelzpunkt der Schmelze herabgesetzt, und zwar mehr als notwendig ist, so daß dieses Zusata-

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mittel unnötig verwüstet wird und das Anätzen der Düse wird "beschleunigt. Ist die Menge geringer als 2 ^c/o tritt überhaupt keinerlei Wirkung dieser Zusatzmenge ein. Die zugesetzten Fluoride und Siliziumfluoride sowie z.B. Natriumfluorid und Katriumsili ziumf luori d und ähnliche ν;erden zugesetzt, um die Viskosität der Schmelze herabzusetzen. Die günstigste Beimischungsmenge liegt zwischen 5 % und 10 °/o, Venn sie 10 % übersteigt wird die Erzeugung des Schmierfilmes ungünstig , wenn sie jedoch weniger als 5 % ist tritt kein Effekt in Sichtung auf eine Reduzierung der Viskosität ein. Koks, Graphit oder Holzkohle werden zugegeben, um eine Kohlenstoffquelle beizufügen, damit eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird, die dazu dient, das Ansteigen von PeO in der Schmelze zu verhindern und damit auch die Oxydation des geschmolzenen Stahls hintanzuhalten, wenn der Zusatz beigefügt wird und ferner um Hitzeauf nähme aus dem geschmolzenen Stahl durch das Zusatzmittel zu unterbinden, was durch die Verbrennung und den Aufwand von Hitze geschieht. Die Menge in der Mischung liegt etwa bei 5 % bis 10 %. Wenn 10 °/o überschritten vierden dann wird praktisch Kohlenstoff den geschmolzenen Stahl zugesetzt, so daß man zu einem weichen nichtrostenden Stahl kommt. Ist die Menge weniger als 5 %, so sind die reduzierenden Kräfte so schwach, daß eine Erhöhung von 3?eO nicht verhindert werden kann.

Die genaue Menge für die Verwendung des Zusatzmittels liegt zwischen 0,5 kg und 1,0 kg je Tonne geschmolzenen Stahls in einer Platte und bei 1,0 kg bis 2,0 kg je Tonne des geschmolzenen Stahls in einem Knüppel oder einer Lupe.

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Ein Beispiel nach, dem Vorschlag der Erfindung wird nachstehend angeführt.

Bei der Einrichtung handelt es sich um eine Plattengießmaschine, die eine Eintauchdüse verwendet. Es werden "bei jeder Charge 6Blocke in den Abmessungen 156 mm. diele, 104-0 mm breit und 8000 mm lang verwendet, wobei die Köpfe vorher abgeschnitten wurden. Von jedem Gußblock wurde ein Abschnitt von einem Meter gemacht. Der Index der Oberflächenrisse über die ganze Oberfläche des Gußblocks wurde mit Hilfe einer Überprüfung bestimmt, indem die .Oberflächenrisse in jedem Teil festgestellt wurden und das Mittel der Indexe der 6 Gußblöcke wurde mit dem Kontrollindex verglichen. Der Index der Oberflächenrisse wurde mit Hilfe folgender Pormel festgestellt:

Ober-flächenriß-Index - A^ahl der geile, die Risse haben UDeriiacnenrii* index - ^_{28111 der Teile von Gu}ß_bx_öcken

Beispiele für die Art der Mischung des Zusatzmittels sind in folgender Tabelle aufgeführt:

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Art

.komponente

Nr. 1 I\^Tr.2

Rr. 3

Nr.

Vergleich. 1

Vergleich

Flugasche °/o

Portlandzement %

Hochofen- % schlacke

Eluorspat %

Kaliumkarbonat °/o

Natriumkarbonat %

Natriummetasili kat %

Natriumfluorid %

Natriumsiliziumfluorid °/o

Koks %

Graphit %

Holzkohle . °/o

Schmelzpunkt C

Viskosi-

(in poise

bei 1500⁰G)

20

40 10

15

10

5 1000

28 35

15

3 5 5

1030

0.1

35

30 17

5 5

1080 1100 0.4 5.0

40

50
4
1

5
1150

15.0

17 27

19 6

5 5

6 5

950 0.07

13 - 209808/1316

S-cahlart: 18% - Chrom

Bei- Bei- Bei- Bei- Ver- Verspiel 1 spiel 2 spiel 3 spiel 4 gleicb.1 gleichS

Art des Zu- Hr. 1	Kr. 2	Nr. 3
sauzes
Mer..je dos 1.0 verwendeten Zusatzes .(in kg je ionne)	0.6	0.6
Durchschnitt- O Iieher Ober- flächenriß- Index	O	O

ITr. 4

0.5

Nr. 5

0.5

. 6 1.8

Bei den Beispielen 1 bis 4, gemäß obiger Aufstellung, wurden Zusatzraittel nach dem Vorschlag der Erfindung verwendet. Beim Vergleich 1 wurde ein Zusatz mit hoher Viskosität beigefügt und bei Vergleich 2 wurde ein Zusatz mit geringer Viskosität beigefügt. In allen Jenen Versuchen, bei denen Zusatzmittel nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung Verwendung fanden, wurden keinerlei Oberflächenrisse festgestellt. Im Falle des Vergleiches 1 war die Viskosität so hoch, daß kein ausreichender Schmierfilm gebildet werden konnte, die Rückstände nmß'üon abgekratzt werden und die Bearbeitbarkeit war gering« Im falle des Vergleiches 2 war hingegen die Viskosität zu gerine, so daß die Schmelzgeschwindigkeit zu hoch war und die Henge des Zusatzes stieg an aber der Schmierfilm wurde nicht richtig gebildet und eine Menge Oberflächenrisse entstanden.

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Claims

Patentanspruch

Zusatzmittel zur Beigabe in eine Gießpfanne in der geschmolzener ferritischer nichtrostender Stahl in einem kontinuierlichen Schmelzprozeß erschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Mittel 20 bis 50 Gewichtsprozente Flugasche, JO bis 40 Gewichtsprozente Portlandzement und/oder Hochofenschlacke, 20 "bis 27 Gewichtsprozente Fluorspat, 2 bis 15 Gewichtsprozente eines oder mehrerer Karbonate, Silikate und dergleichen und 5 his 10 % Gewichtsprozente von einer oder mehrerer Kohlesubstanzen wie Koks, Graphit und Holzkohle enthält, wobei es einen Schmelzpunkt von etwa 1000 bis 1100⁰G und einer Viskosität von 0.1 bis 5,0 Poise bei 1500⁰G besitzt und eine ungefähre Partikelgröße von weniger als 100 meshes (Maschen).

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