DE2241876A1 - Verfahren zur entfernung von al tief 2 o tief 3 aus stahlschmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von AloO^-Schaum aus Stahlschmelzen beim Strangguß von aluminium-beruhigtem Stahl, der aus einem Gefäß in eine Kokille mit offenen Enden eintritt und als teilweise erstarrter Strang kontinuierlich aus der Kokille austritt.

Beim Strangguß von Stahl wird eine Stahlschmelze aus einem feuerfest ausgekleideten Behälter oder einer Pfanne in einem Zwischenbehälter oder Tundish gegossen, von wo sie in eine wassergekühlte Stranggußkokille mit offenen Enden gelangt, deren unteres Ende durch einen Kaltstrang oder einen Absenktisch abgeschlossen ist. Während die

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Stahlschmelze erstarrt, wird der Kaltstrang gemeinsam mit dem Warmstrang mit Hilfe von Transportrollen nach unten ge-

führt. Beim Strangguß von aluminium-beruhigtem Stahl sammeln sich die nichtmetallischen Teilchen in der Kokille an der Oberfläche des abgegossenen Stahls an. Diese nichtmetallischen Anreicherungen auf der Oberfläche des Stahls wird als Schmelzsumpf bezeichnet, der im allgemeinen aus makroskopischen JU^O^-Teilchen auf flüssigem Stahl besteht. Erstarrter Stahl auf der Oberfläche von geschmolzenem Metall, mit oder ohne eingeschlossene Nichtmetalle, wird als Pfannenrest bezeichnet. Häufig besteht der Schaum von der Kokillenoberfläche im wesentlichen aus Stahl mit nur wenigen makroskopischen AlpO-x-Teilchen. In dem Metall des Pfannenrestes sind nur wenige ΑΙρΟ-,-Klumpen vorhanden, aber die ursprüngliche Oberflächenschicht des Pfannenrestes besteht aus feinen Al₀O,-Teilchen in Stahl und diese Dispersion nähert sich der Form nach einem Cermet. Feine in Metall dispergierte Oxyde werden als "Cermet" bezeichnet.

Sobald die Oberflächenschicht des in der Kokille befindlichen Stahls genügend an Al₀O^-Teilchen gesättigt ist, um die Cermetschicht auszubilden, wird die Oberflächen(Cermet)-Schicht stabilisiert und wächst die Viskosität beträchtlich an. Da ferner die Wärme durch die wassergekühlte Kupferkokille oberhalb der Badoberfläche abgeführt wird, erstarrt die dünne Metallkruste. Ist die Schicht einmal erstarrt, so nimmt ihre Dicke zu, da Wärme weiterhin von der Oberfläche abgeführt wird. In diesem Abschnitt können der Schaum und auch die Metallkruste unter der Blockhaut eingeschlossen werden, was zu einem Bruch oder einem Blockfehler im Stahl führen kann,

. Bei einem bekannten Gießverfahren, in welchem die Bildung von Kokillenschaum beherrscht wird, wird mit einer besonderen Tauchdüse vergossen, die den Stahl während des Gießens mit

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einem niedrigschmelzenden Gemisch aus Kalk, Fluoriden und Boraten bedeckt, welche sich mit den Al_o0-,-Teilchen ver-"binden. Jedoch wird gewöhnlich etwas von diesem Gemisch* unter der Blockhaut eingeschlossen, wodurch das Erzeugnis beim Walzen streifig wird, was gleichfalls äußerst nachteilig ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem beim Strangguß im Schmelzsumpf oder Pfannenrest von Stahlschmelzen angesammeltes AIpCU entfernt werden kann, bevor es während der Erstarrung des Stahles in diesem eingeschlossen wird, um dadurch die Materialfehler von aluminium-beruhigten Stranggußerzeugnissen zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stahlschmelze kontinuierlich Calciumcarbid in einer solchen Menge zugesetzt wird, die zur Bildung und Aufrechterhai tung eines durch exotherme Reaktion des zugesetzten Calciumcarbids mit dem Al₀O-, in der Schmelze sowie im Schaum auf der Oberfläche des Schmelzbades gebildeten flüssigen Calciumaluminate ausreicht, daß das flüssige Calciumaluminat bei Berührung der wassergekühlten Kokillenwände an den Oberflächen des Stranges erstarrt und daß das erstarrte Calciumaluminat von den Oberflächen des aus der Kokille austretenden Stranges entfernt wird.

Aluminium-beruhigter Stahl ist insbesondere zum Auswalzen zu KLachmaterial geeignet und ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Stahl führt zu einem im wesentlichen streifenfreien Walzerzeugnis.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels beschrieben.

^ werden durch eine kontinuierliche Zugabe einer kleinen Menge von Calciumcarbid zu der Stahlschmelze in dem Zwischengefäß daran gehindert, in der Kokille eine stabile Cermetschicht auszubilden. Es wurden zwischen 0,057 und 0,91 kg Calciumcarbid je t des in den Zwischenbehälter abgegossenen Stahls zugesetzt. Die Zugabe erfolgt vorzugsweise an dem Ort, wo der Gießstrahl auf das Stahlbad in dem Zwischenbehälter auftrifft. Das Calciumcarbid wird unter die Oberfläche gezogen und turbulent durch das Zwischengefäß bewegt, wo es mit dem in dem Stahl enthaltenen AIpO, reagiert. Calcium wird unter Bildung von Calciumoxyd oxydiert, welches sich mit den AIgO,-Teilchen unter Bildung eines Oalciumaluminates vereinigt. Die Bildungswärme von sowohl Calciumoxyd und Calciumaluminat als auch das teilweise Verbrennen des freigesetzten Kohlenstoffs aus dem Calciumcarbid zu Kohlenstoffmonoxyd erhöht die Temperatur des Stahls sowohl in dem Zwischenbehälter als auch in der Kokille, was dazu beiträgt, eine weitere Ausbildung von Pfannenrest zu verhindern. Wird Calciumcarbid der Oberfläche des Stahlbades in der Kokille zugesetzt, so ist die erzeugte Wärme genügend groß, um Pfannenrest zu schmelzen. Eine großer Teil des gebildeten Calciumaluminates fließt in dem Zwischengefäß an die Badoberfläche, wo es bis zum Ende des Vergießens bleibt. Ein Teil des Calciumaluminates wird in die Kokille gegossen, wo es fortlaufend unter der Wirkung des in der Kokille enthaltenen Metalls zu den Oberflächen des sich bildenden Stranges fließt. Das Calciumaluminat bewegt sich dann mit dem Strang nach unten und wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Calciumaluminat und Stahl blättert oder platzt das Calciumaluminat von der Oberfläche des Stranges ab.

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Während andere calciumhaltige Legierungen, wie Ca-Si oder Ca-Si-Ba-Legierungen als Zusätze in Betracht kommen, führt der Zusatz von siliziumhaltigen Legierungen zur Erhöhung des Siliziumgehaltes im Stahl. Die Entfernung des überschüssigen Siliziums ist jedoch unmöglich. Ca-Si-Ba-Legierungen enthalten etwas Aluminium, so daß das zusätzliche Aluminium zusammen mit der Tonerde in dem Schaum entfernt werden muß. Dieses vermehrt die Schwierigkeiten. Calciumcarbid erhöht den Kohlenstoffgehalt nur um einen kleinen Betrag, da ein Teil des Kohlenstoffs abbrennt. Kohlenstoff ist ein viel einfacher zu beherrschendes Element als Silizium.

Das Calciumcarbid kann in die Kokille nahe an dem Ort zugegeben werden, an dem der Gießstrahl in die Kokille auftrifft. Wahlweise kann es dem Zwischenbehälter oberhalb des Ausflusses des Zwischenbehälters oder dem Gießstrahl, welcher die Kokille speist, zugesetzt werden. Zusätze an diesen Stellen bewirken eine Desoxydation des Stahls durch die Calcium— ionen und eine Verflüssigung der AIpO^-Teilchen, die in dem Stahl verteilt sind oder sich in dem Stahl wegen seines Aluminium- und Sauerstoffgehaltes bilden.

Calciumcarbid wird üblicherweise in Mengen von 0,057 bis 0,302 kg je t Stahl zugesetzt. Größere Zusatzmengen sind jedoch erforderlich, wenn der Stahl sauerstoffreich ist oder wenn der Gießpfannenstrahl zerrissen oder äußerst turbulent ist. In diesen Fällen können bis zu 0,9 kg Calcium je t Stahl zugesetzt werden. Werden mehr als 0,123 kg Calciumcarbid je t zugefügt, so ist in der Pfanne ein Kohlenstoffgehalt erwünscht, der niedriger ist als der normale.

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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelungen ist, den Strangguß von aluminium-beruhigtem Stahl ohne störende Al₂Ox-EInSChIUsSe zu ermöglichen, bei dem der A^O^-Schaum verflüssigt und von dem Gußschaum entfernt wird, was zu einer Verringerung der Blockfehler und .einem streifenfreien Walzmaterial führt.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   »\ Verfahren zum Entfernen von AloCU-Schaum aus Stahlschmelzen \Jbeim Strangguß von aluminium-beruhigtem Stahl, der aus einem Gefäß in eine Kokille mit offenen Enden eintritt und als teilweise erstarrter Strang kontinuierlich aus der Kokille austritt, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahlschmelze kontinuierlich Calciumcarbid in einer solchen Menge zugesetzt wird, die zur Bildung und Aufrechterhaltung eines durch exotherme Eeaktion des zugesetzten Calciumcarbids mit dem Al₀O-, in der Schmelze sowie im Schaum auf der Oberfläche des Schmelzbades gebildeten flüssigen Calciumaluminats ausreicht, daß das flüssige Calciumaluminat bei Berührung der wassergekühlten Kokillenwände an der Oberfläche des Stranges erstarrt und daß das erstarrte Calciumaluminat von den Oberflächen des aus der Kokille austretenden Stranges entfernt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gek ennzei c h n e t , daß das Calciumcarbid in den die Kokille speisenden Gießstrahl zugesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbid der Schmelze im Zwischengefäß zugesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbid der Schmelze direkt oberhalb eines Bodenausflusses des Zwischengefäßes zugesetzt wird.

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5. 5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbid der Schmelze in der Kokille nahe an dem Bereich zugesetzt wird, in welchem die aus dem Zwischengefäß fließende Schmelze auf das in der Kokille befindliche Schmelzbad auftrifft.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des erstarrten Calciumaluminates durch Abblättern oder Abplatzen erfolgt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Calciumcarbid in einer Menge von 0,057 bis 0,9 kg je t Stahl erfolgt.

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