DE2139765C3 - Zusatzmittel zur Aufgabe in eine Stranggießkokille beim Stranggießen ferritischer, rostfreier Stähle - Google Patents
Zusatzmittel zur Aufgabe in eine Stranggießkokille beim Stranggießen ferritischer, rostfreier StähleInfo
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Description
Die Erfindung betriflt ein Zusatzmittel zur Aufgabe
in eine Stranggießkokille beim Stranggießen ferrilisdier,
rostfreier Stähle, das mindestens Flugasche, Hochofenschlacke, Flußspat und Holzkohle enthält.
Verschiedene Verfahren zum Verbessern der Oberfläche von Produkten beim Stranggießen von Stählen
wurden bereits seit der Anfangszeit des Stranggießens
getroffen, um ein Klebenbleiben eines vergossenen geschmolzenen Metalls durch frühes Kühlen und
Verfestigen zu verhindern, indem für die Stranggießkokille eine Kupferlegierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit
verwendet und der Kokille eine Bewegung erteilt wurde.
Andererseits wurden Maßnahmen getroffen, um zu
verhindern, daß nichtmetallische Einschlüsse sich in
ίο der Metallschmelze erstarrten. Erreicht wurde dies,
indem die feuerfesten Auskleidungen von Zwischengefäß und Gießpfanne verbessert und die Oxydation
der Metallschmelze flüssigen Metalls durch Verwendung einer Tauchdüse verhindert wurde.
Weiter wurden im Betrieb Maßnahmen zur Vergleichmäßigung der Erstarrung der Schmelze in der
Stranggießkokille getroffen, indem für die Gießgeschwindigkeit des schmelzflüssigen Metalls ein geeigneter
Wert eingestellt und die Kokille geschmiert
wurde; auch wurde die Oxydation des Badspiegels in der Stranggußkokille verhindert, indem an der
Kokillenwandung ein Schmieröl zugesetzt wurde. Weiter wurde zur Verhinderung von Oxydation und
zum Absorbieren nichtmetallischer Einschlüsse im schmelzfiüssigen Metall vorgeschlagen, auf den Badspiegel
eine Pulverschicht aufzugeben, die geschmolzen eine hohe Viskosität aufwies. Obwohl die verschiedenartigsten
Verbesserungen vorgenommen wurden, ist es doch Tatsache, daß insbesondere die vollkommene
Verhinderung der Oxydation und das Kühlen der Oberfläche des geschmolzenen schmelzflüssigen
Metalls in der Stranggießkokille sowie die richtige Schmierung der Kokillenwandung im Betrieb
absolut notwendig sind, um Stränge hoher Qualität zu erhalten.
Denn es besteht die Gefahr, daß sich das Öl infolge der Schmelzenwärme zersetzt und seine Schmierfähigkeit
verliert. Wird andererseits ein Pulver auf den Badspiegel zur Bildung einer Schmelzschicht hoher
Viskosität der unteren Schicht und zur Bildung einer nicht geschmolzenen Pulverschicht darüber gegeben,
wird zwar die Oxydation verhindert, es stellt sich jedoch keine Schmierung der Kokillenwandung ein; die
Gefahr von Einschlüssen und Oberflächenrissen ist im übrigen immanent.
Beim Vergießen von gewöhnlichen Stählen oder niedriglegierten Stählen, d. h. in Fällen, bei denen es
sich nicht um den speziellen Stahl der eingangs genannten Art handelt, treten diese Probleme nicht so
hervor, da in jenen Fällen, selbst wenn Oberflächenrisse entfernt werden, beim Walzen keine Schwierigkeiten
zu erwarten sind.
Darum kann auch das Zusatzmittel nach der FR-OS 20 10 451, in der neben den Maßnahmen der
eingangs genannten Art noch Schamottepulver genannt wird, für den beabsichtigten Zweck nicht gebraucht
werden.
Auch das Zusalzmittel nach der DT-OS 19 52 996
war nicht geeignet, da dort kohlenstoffhaltige Zusätze in den notwendigen Anteilen fehlen, die eine reduzierende
Atmosphäre schaffen, welche ein Ansteigen des Anteils an FcO in der Schmelze zu vermeiden in
der Lage sind.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugründe,
ein Zusalzmittcl zur Aufgabe in eine Stranggießkokille beim Stranggießen ferritischer, rostfreier
Stähle vorzuschlagen, das das Auftreten von Oberflächenrissen vermeidet, das Schmieren der Kokillen-
wand sicherstellt, dessen Schmelzgeschwindigkeit mit der Gießgeschwindigkeit zusammenfällt und das für
eine gleichförmige Fluidität sorgt, ohne daß das Zusatzmittel ungleichförmig erschmolzen wird, dabei
aber andererseits eine Oxydation des Stranges verhindert und die Wärme vor dem Schmelzen auf der
Oberfläche des schmeteflüssigen Stahls hält
Erreicht wird dies überraschend einfach bei einem Zusatzmittel der eingangs genannten Art durch (in
Gewichtsprozent) 2O°/o Flugasche, 40% Hochofenschlacke,
10% Flußspat, 15% Natriummetasüikat, 10% Natriumsiliciumfluorid, 5% Holzkohle, wobei
der Schmelzpunkt auf 10000C, die Viskosität auf
0,1 Poise (bei 15000C) und die mittlere Partikelgröße
auf weniger als 0,15 mm lichte Maschenweite eingestellt wird.
Nach einer anderen Lösung zeichnet sich das Zusatzmittel aus durch (in Gewichtsprozent) 28%
Flugasche. 35% Portlandzement, 15% Natriumkarbonat, 6% Natriumfluorid, 3% Natriumsiliciumfluorid,
5 % Koks, 5 % Graphit, wobei der Schmelzpunkt auf 1030° C, die Viskosität auf 0,2 Poise (bei
1500° C) und die mittlere Partikelgröße auf weniger
als 0,15 mm lichte Maschenweite eingestellt wird.
Nach einer weiteren Lösung ist das Zusatzmittel anzugeben mit (in Gewichtsprozent) 30% Flugasche,
38° ο Portlandzement, 12% Flußspat, 3Vo Kaliumkarbonat, 5% Natriumfluorid, 3% Natriumsiliciumfluorid,
6 % Koks, 3 % Graphit, wobei der Schmelzpunkt auf 10800C, die Viskosität auf 0,4 Poise bei
1500° C und die mittlere Partikeigröße auf weniger als 0,15 mm lichte Maschenweite eingestellt wird.
Das Zusatzmittel nach der Erfindung zeitigt keinerlei negative Einflüsse auf geschmolzene Stähle, beeinträchtigt
nicht die Düse und gewährleistet die Schmierung, beginnend vor der Verfestigung und endend
nach der Verfestigung, des geschmolzenen Stahls.
Es ist erstaunlich, daß auf Grund der Zusammensetzung nach der Erfindung das Zusatzmittel sämtliche
der oben gestellten Forderungen erfüllt.
Schmelzflüssiger Stahl wird über eine Tauchdüse aus einem Zwischenbehälter in die Stranggießkokille
gegossen und das Zusatzmittel nach der Erfindung entweder von Hand oder mechanisch auf die Badoberfläche
gegeben, bis eine gleichmäßige Abdeckung der Badoberfläche erreicht ist. Das Zusatzmittel bildet
eine von unten schmelzende Schicht auf Grund der Wärme des schmelzflüssigen Stahls, fließt auf die
Kokillenwandung und bildet einen Schmierfilm, wird auf der Oberfläche des gegossenen Strangs abgeschieden
und zusammen mit dem Gießstrang aus der Kokille herausgeführt. Die Schicht aus nicht geschmolzenem
Pulver schmilzt allmählich und ergänzt den Schmierfilm. Ist die ungeschmolzene Pulverschicht
verbraucht, kann weiteres Zusatzmittel aufgegeben werden. Schließlich wird eine aus dem vergossenen
Stahl sich verfestigende Schicht an den Kokillenwänden auftreten.
Im folgenden werden die Gründe für die Begrenzung der einzelnen Bestandteile hinsichtlich Partikelgröße,
Schmelzpunkt und Viskosität erläutert:
Die günstigsten Werte für den Schmelzpunkt des erfindungsgemäßen Zusatzmittels liegen bei etwa
1000 bis 1100° C. Liegt der Schmelzpunkt niedriger als 10000C, wird die Schmelzgeschwindigkeit des
Zusatzmittels in Kontakt mit dem geschmolzenen Stahl so hoch sein, daß die erzeugte Schmelze die
Gießgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls überschreitet und die Schmelze auf der Oberfläche des
Stahlbades in einem solchen Überschuß auftritt, daß die Kohlenstoffanteile der Mischung, auf die es besonders
ankommt, sich so früh verbrauchen, daß zusäztliches Mittel aufgegeben werden muß, um die
reduzierende Atmosphäre zu erhalten. Das Zusatzmittel wäre nutzlos verbraucht. Wenn der Schmelzpunkt
höher als 11000C liegt, ist die Schmelzgeschwindigkeit
so gering, daß kein genügender Schmierfilm entstehen kann. Wenn die Viskosität bei
1500° C weniger als 0,1 Poise beträgt, dann ist die Schmelze so leichtflüssig, daß es unmöglich ist, einen
günstigen Schmierfilm zu erhalten. Wenn jedoch die Viskosität 5.,O Poise überschreitet, entwickelt sich
kein ordentlicher Schmierfilm zwischen dem verfestigten Überzug des geschmolzenen Stahls und der
Oberfläche der Kokille. Auch dies verursacht Risse an der Oberfläche des gegossenen Strangs.
Um die Schmelzgeschwindigkeit hoch und einheitlich zu halten, wird daher die Partikelgröße der Mischung
des Rohmaterials ungefähr bei etwa 0,15 mm lichte Maschenweite gehalten. Wird dieser Wert überschritten,
so wird die Schmelzgeschwindigkeit teil· weise höher oder geringer.
Die Flugasche innerhalb der Mischung des Rohmaterials besteht überwiegend aus Aluminiumsilikat
und hat während des Herstellungsprozesses einmal einen geschmolzenen Zustand durchlaufen. Es weist
daher eine hohe Schmelzbarkeit auf. Der Mischungsanteil beträgt etwa zwischen 20 und 30%. Wenn er
35% überschreitet, ist so viel 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, daß der Schmelzpunkt in die Höhe geht, die
Schmelzflüssigkeit verschlechtert wird und die Düse beschädigt wird. Sowohl Pori ndzement als auch
Hochofenschlacke bestehen vornehmlich aus basischen Kalzium-Aluminium-Silikaten. Der Anteil in
der Mischung liegt bei etwa 35 bis 40%. Wenn der Anteil 40% überschreitet, dann wird der Anteil an
CaO zu hoch. Wenn der Anteil geringer als 30 % ist, wird SiO2 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 Flußspats CaO abgegeben, während der Anteil CaF2
verbleibt und dann als ein Schmelzzusatz wirken wird, der zur Herabsetzung der Viskosität dient. Der
Mischungsanteil beträgt vorteilhaft etwa 10, 12 bzw. 15 %. Alle die sonst noch zugesetzten Karbonate und
Silikate, wie z. B. Kaliumkarbonat, Natriumkarbonat und Natriummetasüikat und ähnliche, werden dazu
benutzt, um den Schmelzpunkt herabzusetzen, also in Form eines basischen Schmelzzusatzmittels. Der
Mischungsanteil ist am günstigsten zwischen 2 und 15%. Wenn er 15% überschreitet, wird der Schmelzpunkt
der Schmelze herabgesetzt, und zwar mehr als notwendig ist, so daß dieses Zusatzmittel unnötig
verbraucht wird. Auch wird dadurch die Erosion der Düse beschleunigt. Ist die Menge geringer als 2%,
tritt überhaupt keinerlei Wirkung dieser Zusatzinenge ein.
Fluoride und Siliciumfluoride, z. B. Natriumfluorid und Natriumsiliciumfluorid und ähnliche, werden zugesetzt,
um die Viskosität der Schmelze herabzuset-
zen. Die günstigste Beimischungsmenge liegt zwischen
5 und lO°/o. Wenn sie 10% übersteigt, wird die Erzeugung
des Schmierfilms ungünstig, wenn sie jedoch weniger als 5% ausmacht, tritt kein Effekt in Richtung
auf eine Reduzierung der Viskosität ein. Koks, Graphit oder Holzkohle werden als Kohienstoffquelle
zugegeben. Der Anteil am Gemisch liegt etwa bei 5 bis 10%. Wenn 10% überschritten werden, wird
praktisch Kohlenstoff dem geschmolzenen Stahl zugesetzt, so daß man zu einem weichen, nichtrostenden
Stahl kommt. Beträgt die Menge weniger als 5%, so sind die reduzierenden Kräfte so schwach,
daß eine Erhöhung von FeO nicht verhindert werden kann.
Die (nicht erfinderische) Menge für die Verwendung des Zusatzmittels liegt zwischen <\5 und 1,0 kg
je Tonne geschmolzenen Stahls beim Stranggießen von Brammen und bei 1,0 bis 2,0 kg je Tonne des
geschmolzenen Stahls beim Stranggießen von Knüppeln.
Ein Beispiel nach dem Vorschlag der Erfindung wird nachstehend angeführt.
Bei der Einrichtung handelt es sich um eine Brammengießanlage, die eine Tauchdüse verwendet. Es
werden bei jeder Charge 6 Stränge von 1040 X 156 mit 8000 mm Länge gegossen, wobei die Köpfe vorher
abgeschnitten wurden.
Von jedem Strang wurde 1 m abgeschnitten. Der Index der Oberflächenrisse über die ganze Oberfläche
des Strangs wurde bestimmt, indem die Oberflächenrisse in jedem Teil festgestellt wurden, und das
Mittel der Indexe der 6 Stränge wurde mit dem Kontrollindex verglichen. Der Index der Oberflächenrisse
wurde mit Hilfe folgender Formel festgestellt.
Oberflächenriß-Index =
Anzahl der Teile, die Risse haben
Anzahl der Teile von Gußblöcken
Anzahl der Teile von Gußblöcken
10.
Zum Vergleich wurden die folgenden beiden Mittel hergestellt, die einmal auf Grund von Schmelzpunkt,
zum anderen auf Grund ihrer Viskosität sich als völlig unbrauchbar erwiesen:
Bei einem Anteil (alles Gewichtsprozent) von 40% Flugasche, 50% Hochofenschlacke, 4% Fluorspat,
1% Kaliumkarbonat und 5% Holzkohle ergab sich ein Schmelzpunkt von 1150° C und eine Viskosität
in Poise bei 1500° C von 15,0.
Bei einem Anteil (Gewichtsprozent) von 17% Flugasche, 27% Portlandzement, 19% Fluorspat,
6% Kaliumkarbonat, 5% Natriumkarbonat, 5% Natriummetasilikat, 5% Natriumfluorid, 6% Natriumsiliciumfluorid,
5% Koks, 5% Graphit ergab sich ein Schmelzpunkt von 950° C und eine Viskosität bei
1500° C von 0,07 Poise.
Die Überlegenheit des Zusatzmittels nach der Erfindung demonstriert die folgende Tabelle:
Stahlart: 18% Chrom
Gemalt
Anspruch 1
Anspruch 1
Gemäß
Anspruch 2
Anspruch 2
Gemäß
Anspruch 3
Anspruch 3
Vergleich 1 Vergleich 2
| Menge des verwendeten Zusatzes (in kg je Tonne) |
1,0 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 1,8 |
| Durchschnittlicher Oberflächenriß- Index |
0 | 0 | 0 | 7 | 8 |
Im Falle von Vergleich 1 war die Viskosität so hoch, daß sich kein ausreichender Schmierfilm ausbildete,
die Rückstände mußten abgekratzt werden, die Bearbeitbarkeit war gering. Dagegen war die Viskosität
bei Vergleich 2 zu gering, so daß die Schmelzgeschwindigkeit zu hoch wurde und die Menge des
Zusatzes stieg; der Schmierfilm bildete sich aber nicht richtig aus; es entstanden eine Menge Oberflächenrisse.
Claims (3)
1. Zusatzmittel zur Aufgabe in eine Stranggießkokille
beim Stranggießen ferritischer rostfreier Stähle, das mindestens Flugasche, Hochofenschlacke,
Flußspat und Holzkohle enthält, gekennzeichnet durch (in Gewichtsprozent)
20% Flugasche,
40°/fr Hochofenschlacke,
lO»/o Flußspat,
15 °/o Natriummetasilikat,
10 °/o Natriumsiliciumfluorid,
5% Holzkohle,
40°/fr Hochofenschlacke,
lO»/o Flußspat,
15 °/o Natriummetasilikat,
10 °/o Natriumsiliciumfluorid,
5% Holzkohle,
wobei der Schmelzpunkt auf 1000° C, die Viskosität
auf 0,1 Poise (bei 1500° C) und die mittlere Partikelgröße auf weniger als 0,15 mm lichte
Maschenweite eingestellt wird.
2. Zusatzmittel zur Aufgabe in eine Stranggießkokille beim Stranggießen ferritischer rostfreier
Stähle, das mindestens Flugasche, Hochofenschlacke, Flußspat und Holzkohle enthält,
gekennzeichnet durch (in Gewichtsprozent)
280O Flugasche,
35" u Portlandzement,
15"o Flußspat,
3 ° ο Natriumkarbonat,
6" ο Natriumfluorid,
3 ° η Natriumsiliciumfluorid,
5" η Koks,
5°,o Graphit,
wobei der Schmelzpunkt auf 10300C, die Viskosität
auf 0,2 Poise (bei 1500° C) und die mittlere Partikelgröße auf weniger als 0,15 mm lichte
Maschenweite eingestellt wird.
3. Zusatzmittel zur Aufgabe in eine Stranggießkokille beim Stranggießen ferritischer rostfreier
Stähle, das mindestens Flugasche, Hochofenschlacke, Flußspat und Holzkohle enthält,
gekennzeichnet durch (in Gewichtsprozent)
30° ο Flugasche,
38°n Portlandzement,
12°o Flußspat,
38°n Portlandzement,
12°o Flußspat,
30O Kaliumkarbonat,
5 0O Natrumfluorid,
3°/o Natriumsiliciumfluorid,
6"Ό Koks,
3°,o Graphit,
wobei der Schmelzpunkt auf 1080° C, die Viskosität
auf 0,4 Poise bei 1500"' C und die mittlere
Partikelgröße auf weniger als 0,15 mm lichte Maschenweite eingestellt wird.
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|---|---|---|---|
| JP45070043A JPS4835133B1 (de) | 1970-08-12 | 1970-08-12 | |
| JP7004370 | 1970-08-12 |
Publications (3)
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