DE2519275A1

DE2519275A1 - Verfahren zum stranggiessen von stahl

Info

Publication number: DE2519275A1
Application number: DE19752519275
Authority: DE
Inventors: Hironobu Mihara; Tatsuichi Obinata; Shigeaki Ogibayashi; Hiroshi Takechi; Kaname Wada
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1974-05-01
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1975-11-06
Also published as: FR2269581A1; FR2269581B1; DE2519275B2; IT1037740B

Description

NIPPON STEEL CORPORATION

No.6-3, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio /Japan

HITACHI CABLE, LIMITED No. 1-2, 2-chome,Mariiinouchi,Chiyoda-ku, Tokio /Japan

"Verfahren zum Stranggießen von Stahl"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem ein Zusatzmetall in die Tundishschmelze eingeführt wird.

Qualitätsstahle, insbesondere beruhigte Stähle werden häufig noch in Kokillen vergossen,was mit geringem Ausbringen und hohen Kosten verbunden ist. Aus diesem Grunde geht das Bestreben dahin, auch Qualitäts- und insbesondere beruhigte Stähle strangzugießen. Die Schwierigkeiten dabei resultieren jedoch daraus, daß diese Stähle häufig einer engen Analyse genügen müssen. Dies gilt insbesondere für Elemente wie Aluminium, Molybdän, Kalzium, Titan, Zirkonium, Bor und Seltene Erdmetalle, die gezielt zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften zugesetzt werden. So dient ein Aluminiumzusatz beispielsweise einer Verbesserung der Ziehbarkeit von Feinblech

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und darüber hinaus der Desoxydation, während Kalzium im wesentlichen zur Desoxydation, Raffination und zum Abbinden des Schwefels zugesetzt wird. Auch Titan und Zirkonium bilden Sulfide und verbessern die Verformbarkeit und Festigkeit hochfester Bleche. Außerdem verbessert das Titan durch Abbinden des Kohlenstoffs und Stickstoffs die Alterungsbeständigkeit und Tiefziehbarkeit von Kaltblech, während Bor die Härtbarkeit und Festigkeit verbessert. Die Seltenen Erdmetalle bilden ebenfalls Sulfide und verbessern die Verformbarkeit von Blechen, die Kerbschlagzähigkeit sowie die Beständigkeit gegen lamellares Aufreißen und durch Wasserstoff bedingte Risse. Außerdem verbessern sie die Emaillierfähigkeit, während Vanadin und Niob vornehmlich eine bessere Zähigkeit ergeben.

Üblicherweise werden die Zusatzelemente beim Abstich in die Pfanne oder beim Stranggießen in den Tundish gegeben. Damit ist jedoch einerseits ein erheblicher Verlust und eine schwankende Ausbeute verbunden, so daß es schwierig ist, eine bestimmte Analyse einzustellen. Aber selbst wenn es gelingt, die Zusatzelemente in der vorgesehenen Menge in die Schmelze einzubringen, besteht die Gefahr von Oberflächenfehlern.

Die Schwierigkeiten und Fehler sind insbesondere dadurch bedingt, daß Aluminium, Kalzium, Titan, Zirkonium, Bor und die Seltenen Erdmetalle eine hohe Sauerstoffaffinität besitzen, so daß ein erheblicher Teil infolge Oxydation durch den Luftsauerstoff, Reaktionen mit der Schlacke und den Futterwerkstoffen sowie gegebenenfalls

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mit einem Abdeckpulver verlorengeht. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß sich die aus der Reaktion herrührenden Oxyde leicht an der Gießöffnung des Tundish festsetzen und dort Ansätze bilden.

Andererseits lassen sich Bor, Niob und die Seltenen Erdmetalle zwar gleichmäßig in der Schmelze verteilen, befinden sich jedoch später vornehmlich in der Oberflächenzone des Blocks oder der Bramme, wo sie eine Reihe von Fehlern, insbesondere Oberflächenrisse verursachen. Die Rissgefahr ist beim Stranggießen im Vergleich zum herkömmlichen Blockguß insofern größer, als der Gießstrang zwangsläufig erheblichen thermischen und mechanischen Spannungen unterworfen ist. Dabei ist die Rißgefahr besonders groß, wenn der Stahl Seltene Erdmetalle enthält, die bevorzugt in die Oberflächenzone übergehen.

Um den erwähnten Schwierigkeiten zu begegnen,ist es bekannt, die Zusatzelemente als Draht in die Tundishschmelze einzuführen. Damit läßt sich zwar die Gefahr einer Ansatzbildung an der Gießöffnung verringern und die Ausbeute verbessern, nicht jedoch die Gefahr von Reaktionen mit einem Abdeckpulver vermeiden und auch keineswegs eine genaue Analyse einstellen. Weiterhin lassen sich durch diese Art des Einführens der Zusatzelemente nicht die obenerwähnten Oberflächenfehler vermeiden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das den Vorteil einer hohen Ausbeute und einer genauen Endanalyse besitzt, sich wirtschaftlich durchführen läßt und die erwähnten Oberflä-

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chenfehler, insbesondere Risse vermeidet. Dabei soll sich das Verfahren insbesondere zum Herstellen von Stranggußbrammen für hochzähe Röhrenbleche und kaltgewalztes Tiefzieh- oder Emaillierblech sowie für Kernstähle eignen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren, bei dem erfindungsgemäß das Zusatzmetall als umhüllter Draht mit einer unter Berücksichtigung des Drahtdurchmessers und der Gießgeschwindigkeit eingestellten Vorschubgeschwindigkeit in die Schmelze eingeführt wird. Dabei wird die Zusammensetzung und dicke Umhüllung so eingestellt, daß sie sich in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes in einer vorgegebenen Tiefe auflöst, um jeden Kontakt des Zusatzmetalls mit dem Luftsauerstoff und/oder einem Abdeckpulver auszuschließen. Vorzugsweise besteht die Umhüllung aus einem reaktionsträgen Metall, das beispielsweise als Blech überlappend um den Zusatzdraht herumgelegt sein kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zusatzdraht,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Umhüllen des Zusatzdrahtes,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie HI-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch den erfindungsgemäßen Zusatzdraht,

B 0 9 8 1, B / 0 8 1 1

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Tundish mit einer Vorrichtung zum Zuführen des Zusatzdrahtes,

Fig. 6 einen Brammenquerschnitt und Fig. 7 ein Seigerungsdiagramm.

Der erfindungsgemäße Zusatzdraht erlaubt ein leichtes und wirkungsvolles Legieren bei hoher Ausbeute,- ohne die Gefahr von Reaktionen mit dem die Badoberfläche bedeckenden Pulver und/oder dem Luftsauerstoff. Bewirkt wird dies dadurch, daß der Zusatzdraht mit einer Ummantelung aus einem reaktionsträgen Metall in Form eines dünnen Blechs vorgegebener Dicke derart umhüllt ist, daß sich die Seiten des eingerollten Blechs überlappen. Vorzugsweise beträgt die gegenseitige Überlappung der Längsseiten des Blechs mindestens 45°, bezogen auf die Drahtachse. Bei der Verwendung eines Mantelblechs ergeben sich geringe Kosten und bietet sich die Möglichkeit, ohne Schwierigkeiten ein ganzes Drahtbund herzustellen. Sin wesentlicher Vorteil besteht ferner darin, daß die Umhüllung über die gesamte Drahtlänge hinweg eine gleichmäßige Dicke besitzt, ohne daß dabei besondere Schwierigkeiten auftreten. Vorzugsweise wird der Zusatzdraht durch Walzen oder Ziehen mit der Ummantelung versehen.

Erfindungsgemäß wird die Dicke der Umhüllung so gewählt, daß sich die Umhüllung in einem bestimmten Abstand unterhalb der Badoberfläche auflöst und erst dann das Zusatzmetall mit der zu legierenden Schmelze in Berührung

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Auf diese Weise wird das Zusatzmetall unterhalb der Badoberfläche in den aus einem Tauchrohr strömenden Stahl gegeben. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, die Schmelztiefe des Zusatzmetalls individuell einzustimmen, um beispielsweise Oberflächenrisse verursachende Legierungselemente lediglich im Strangkern zu verteilen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit je nach Zusatzmetall und -menge den Lösungszeitpunkt und -ort des Zusatzmetalls individuell einzustellen.

Um das Zusatzmetall gleichmäßig in den üblicherweise aus einer Tauchlanze ausströmenden Stahl ohne Berührung mit einem Abdeckpulver einzuführen, sollte die Schmelztiefe des Drahts mindestens 20 mm, vorzugsweise mindestens 50 mm unterhalb der Badoberfläche liegen. Die Mantel- bzw. Blechdicke ergibt sich dabei als Funktion der Schmelztiefe nach der Formel

d= 0,5D (1-/1- ) (1),

DAv

in der d die Manteldicke, D der Drahtdurchmesser, ν die lineare Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes, H die Schmelztiefe und A eine Konstante ist, die sich nach Art des Mantelmetalls, dem Zustand der Umhüllung, der Art des Zusatzmetalls und der Badtemperatur richtet.

Die lineare Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes wird nach der Formel

tfv = d MC/D², (2)

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— *7 —

unter Berücksichtigung des angegebenen Gehaltes an Zusatzelementen im Stahl bestimmt. In der Formel bedeutet M die Gießgeschwindigkeit in t/min, C den gewünschten Legierungsgehalt des Stahls, D den Drahtdurchmesser und iK eine Konstante, die von der Menge der Zusatzelemente je "Volumeneinheit des Zusatzdrahtes und der Ausbeute abhängig ist.

Bestimmte Zusatzelemente wie Niob, Seltene Erdmetalle und Bor führen zu Oberflächenrissen, wenn sie sich nahe der Block- oder Brammenfläche anreichern, und zwar unabhängig von der Schmelztiefe des Zusatzdrahtes von mindestens 20 mm. Bei Versuchen konnte nun festgestellt werden, daß diese Zusatzelemente in dem aus der Tauchlanze austretenden, abwärts gerichteten Strom des Stahls gelöst werden, wenn die Schmelztiefe mindestens 100 mm, vorzugsweise aber mindestens 150 mm unterhalb der Badoberfläche liegt. Diese Tiefe reicht aus, die Oberflächenzone eines Blocks oder einer Bramme von schädlichen Elementen freizuhalten und deren Verteilung im wesentlichen auf den Block- bzw. Brammenkern zu beschränken. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet somit die Möglichkeit, Kernstähle herzustellen. Dazu braucht lediglich unter Anwendung der Formeln (1) und (2) sowie unter Berücksichtigung der vorerwähnten Schmeliztief e die Manteldicke bestimmt zu werden.

Ist der Drahtdurchmesser D zu gering, ergeben sich Schwierigkeiten beim Umhüllen und ist nach der Formel (2) eine hohe Vorschubgeschwindigkeit unerläßlich. Dies führt zu Schwierigkeiten beim Einbringen in die Schmelze und erfordert einen unerwünschten apperativen Aufwand. Bei zu großem Drahtdurchmesser reicht dagegen

5 0 9 G ι, Π / f; 8 1 1

die für den Vorschub und das Einbringen erforderliche Flexibilität des Drahtes nicht aus. Der Drahtdurchmesser liegt daher vorzugsweise bei 1 bis 10 mm.

Die Verwendung eines Manteldrahtes besitzt im Gegensatz zu gekapselten Granalien den Vorteil, daß sich jede Gasentwicklung beim Legieren bzw. Einführen in die Schmelze vermeiden läßt.

Je nach Lage des Tundish in bezug auf den Treibapparat für den Draht kann es schwierig sein, den Zusatzdraht senkrecht zur Badoberfläche einzuführen. In diesem Falle, muß der Draht geneigt in bezug auf die Badoberfläche in die Schmelze eingeführt werden. Ist der Winkel zwischen dem Draht und der Badoberfläche zu gering, dann ergibt sich eine zu geringe Schmelztiefe und besteht die Gefahr, daß ungelöste Teile des Drahts auf den eingetauchten Teil der Gießlanze treffen. Der Einlaufwinkel des Drahtes in bezug auf die Badoberfläche sollte daher vorzugsweise 20 bis 90° betragen.

Auch wenn die Manteldicke nach den Formeln (1) und (2) bestimmt wird, kann sich eine Änderung der Einlaufgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Gießbedingungen ergeben. In diesen Fällen sollte die Schmelztiefe nach der aus der Formel (1) abgeleiteten Formel

H = A-d. (1 - —§-) ν (3)

bestimmt werden.

S09845/0811

Als reaktionsträge im Sinne der Erfindung gelten solche Metalle, deren Reaktionsvermögen geringer ist als das des Zusatzmetalls; dies gilt vor allem für Eisen, darüber hinaus aber auch für Kupfer, Aluminium, Nickel und Molybdän je nach den Besonderheiten des Einzelfalls.

Soll nicht nur jede Reaktion mit dem Abdeckpulver vermieden, sondern auch ein Einschleppen des Pulvers durch den Draht in die Schmelze verhindert werden, dann kann auf die Badoberfläche ein feuerfester Ring eingebracht und frei von dem Abdeckpulver gehalten werden. Der Zusatzdraht wird alsdann durch den pulverfreien Ring direkt in die Schmelze eingeführt. Das Pulver wird beim Stranggießen auf die Badoberfläche gegeben, um als Schmiermittel zwischen der Strang- und der Kokillenoberfläche zu fungieren und eine Oxydation des Stahls zu vermeiden. Hierfür eignet sich ein Pulver mit bis 11% Kohlenstoff, 30 bis 45% Kieselsäure, 2 bis 16% Tonerde, 2§ bis 45% Kalziumoxyd, bis 6% Ei sen (HI)-Oxyd, bis 11% Natrium, bis 9% Eisen.

Der Manteldraht läßt sich mit einer Vorrichtung der in Fig. 2 dargestellten Art leicht herstellen. Dies geschieht in der Weise, daß ein dünnes Metallband, beispielsweise ein Stahlband 2 mit größerer Breite als der Umfang des Zusatzdrahtes 1 durch eine Folge von Biegewerkzeugen 31» 32, 33 und 34 geführt wird.

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- ίο -

Das erste Biegewerkzeug 31 besitzt ein U-förmiges Hol größerer Breite als das Band, während das Hol des zweiten Biegewerkzeugs einen größeren Umfang besitzt als die Bandbreite; es biegt das Blech 2 in die in Fig. 3 dargestellte Form, in der das Blech den Zusatzdraht aus beispielsweise Aluminium, Mischmetall, Titan, Magnesium oder Kalzium bereits im wesentlichen umhüllt. Der Zusatzdraht 1 wird zwischen den beiden Biegewerkzeugen 31 und 32 mit Hilfe einer Führungsrolle 4 in die sich schließende Blechumhüllung eingeführt.

Das Biegewerkzeug 33 besitzt schließlich ein Hol mit geringerem Innenumfang als die Blechbreite, während das Hol des letzten Biegewerkzeugs 34 einen größeren Umfang als der Zusatzdraht 1 besitzt. Somit wird das Mantelblech 2 in dem Biegewerkzeug 33 zu einem Röhrchen geformt, das im letzten Biegewerkzeug 34 so gepreßt wird, daß sich die beiden Längsseiten des Blechs 2 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 gegenseitig überlappen. Hinter dem Biegewerkzeug 34 kann der umhüllte Zusatzdraht nochmals durch ein Biegewerkzeug geführt und alsdann gehaspelt werden.

Der umhüllte Draht ist ohne weiteres lagerbeständig, auch wenn der Zusatz selbst hygroskopisch ist oder eine geringere thermische oder mechanische Festigkeit als die Umhüllung besitzt. Die richtige Wahl des Drahtdurchmessers und der Blechdicke erlaubt ein optimales Einbringen und Dosieren von Legierungen sowie Desoxydations- und Raffinationselementen ohne die Gefahr von Block- oder Brammenrissen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.

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Beispiel 1

Beim Herstellen eines Röhrenstahls 1 der Qualität X 52 gemäß API sollte die Schmelze mit Seltenen Erdmetallen legiert werden. Dazu wurde ein desoxydierter Konverterstahl mit 0,15% Kohlenstoff, 0,24% Silizium, 1,37% Mangan, 0,013% Phosphor, 0,009% Schwefel, 0,025% Aluminium und 0,04% Niob mit Hilfe einer Tauchlanze bei einer Geschwindigkeit von 2,16 t/min in den Tundish einer Stranggießkokille der Abmessungen 1880 χ 210 mm vergossen. Um den Stahl auf einen Gehalt an Seltenen Erdmetallen von 0,022% einzustellen und auf diese Weise die leicht zu streckenden Mangansulfide in schwer zu streckende Sulfide der Seltenen Erdmetalle umzuwandeln, wurde in die Tundishschmelze ein aus 48% Cer, 30% Lanthan, 15% Neodym und 4% Praseodym bestehender umhüllter Draht mit einem Durchmesser von 4,3 mm eingeführt. Entsprechend der Formel (2) wurde φ zu 0,00193 errechnet und ergab sich für die Vorschubgeshwindigkeit

ν = 0,00193 · 2,16 · 0,022/(4,3 Ί0"³)² = 5,0 (m/min).

Für eine Schmelztiefe von 150 mm ergibt sich bei einer Konstanten A von 87 min/m eine Blechdicke von

_d _ η 5 . λ -z ( _Λ _V _Λ _ 4 ■ 150

α - υ,ο 4,3 { ι ι 4,3 · 07 · 5,0

= 0,38 (mm)

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Der Zusatzdraht wurde dementsprechend mit einem O,38 mm dicken Stahlblech umhüllt und mit einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 5,0 m/min von einer Vorrichtung der in Fig. 5 dargestellten Art in die Tundish-Schmelze eingeführt.

Die Vorrichtung der Fig. 5 besteht aus einer Vorratstrommel 11, von der der umhüllte Zusatzdraht 12 mit Hilfe von Treibrollen 13 durch eine Führung 14 in die im Tundish 15 befindliche Schmelze 18 geführt wird. Dem Tundish 15 wird über ein Tauchrohr 16 ständig neue Schmelze zugeführt,, Über der Tundish-Schmelze 18 befindet sich ein Abdeckpulver 17, mit dem der Zusatzdraht jedoch angesichts seiner Umhüllung nicht zu reagieren vermag. Die Vorschubgeschwindigkeit des umhüllten Zusatzdrahtes 12 wird mit Hilfe eines Geschwindigkeitsmessers 19 überwacht. Die mit der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung vergossene Bramme wurde einem Ausgleichsglühen bei 1250⁰C unterworfen und zu Blech mit einer Dicke von 60 mm sowie bei 900 bis 730⁰C bis auf eine Blechdicke von 12,7 mm ausgewalzt. Die mechanischen Eigenschaften des Blechs aus dem Stahl 1 sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.

Im Rahmen eines Vergleichsversuches 2 wurden unter denselben Bedingungen in eine Tundish-Schmelze übliche Drahtstükke der Abmessung 10 χ 30 mm aus Seltenen Erdmetallen eingeführt. Die entsprechenden Daten sind ebenfalls aus der Tabelle II zu ersehen. Die Daten der Tabellen zeigen, daß der mit dem erfindungsgemäßen Zusatzdraht legierte Stahl den beabsichtigten Gehalt an Seltenen Erdmetallen aufweist und demzufolge eine Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur von 26 J besitzt. Außerdem liegtseine Überganfestemperatur im Vergleich zu dem in herkömmlicher Weise legierten Vergleichsstahl 2 um

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über 3⁰C niedriger und ist die Ausbeute an Seltenem Erdmetall etwa anderthalbmal so groß. Des weiteren ergibt sich aus der Tabelle II, daß ein Legieren einer weiteren Schmelze desselben Stahls (Vergleichsversuch 3) mit einem 4,3 mm-Zusatzdraht aus Seltenen Erdmetallen und einer 0,15 mm dikken Umhüllung bei einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 5,0 m/min angesichts der zu geringen Schmelztiefe zu einer Bramme mit Längsrissen an der Oberfläche führte. Die Oberflächengüte wurde dabei in sechs Güteklassen von rissfrei und A bis E eingeteilt, wobei E die schlechteste Klasse ist.

Bei einem weiteren Versuch 4 wurden einem Röhrenstahl der Qualität X 65 gemäß API mit einem extrem niedrigen Schwefelgehalt Seltene Erdmetalle zugesetzt. Der Stahl enthielt 0,12% Kohlenstoff, 0,25% Silizium, 1,27% Mangan, 0,014% Phosphor, 0,003% Schwefel, 0,022% Aluminium, 0,04% Niob und 0,02% Vanadin und wurde zu Brammen der Abmessung 2050 χ 250 mm bei einer Stranggeschwindigkeit von 0,65 m/min stranggegossen. Dabei wurde in die Tundish-Schmelze mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 4,2 m/min ein umhüllter Zusatzdraht mit einem Durchmesser von 3,6 mm entsprechend Versuch 1 eingeführt. Die Wirksamkeit dessen vesanschaulicht die in der Tabelle III mit 135 J angegebene Kerbschlagzähigkeit bei -20°C.

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Tabelle I

Versuch 1 Versuch 4

Stahlanalyse {%)

Si

Mn

0,15 0,24 1,37 0,013

S Al Nb

0,009 0,025 0,04

C Si Mh P

0,12 0,25 1,27 0,014

S Al Nb V

0,003 0,022 0,04 0,02

Strang	1	Pr 4	1
Stranggeschw. m/min	0,7	0,65
(Yo) Ce 48	La Nd 30 15	dto.

_u Durchmes-

_s ser (cm)

ä Umhüllung

_z Vorschub-

m .geschw.

_e (m/mm)

t spez.Menge
a (g/min)

4,3

0,38 mm-Stahlblech

5,0 493 3,6 0,45 mm-Stahlblech

4,2 289

-^ Einlauf winkel	60°	60°
Zugabeart	Kokillenschmelze	Kokillenschmelze
Ausbeute	98	97

Brammenanal vs e

C Si Mn P 0,15 0,25 1,36 0,015

S Al Nb SE 0,009 0,023 0,04 0,02 C Si Mn P 0,12 0,25 1,25 0,015

S Al Nb V SE 0,003 0,021 0,04 0,02 0,013

Brammenoberfläche

gut gut

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τ 15 Tabelle II

Vergleichsversuch 3 Vergleichsversuch 2

Stahlana- C Si Mn P C Si Mn P

lyse (56) 0,15 0,24 1,37 0,013 0,14 0,25 1,35 0,013

S Nb S Mb

0,009 0,04 0,009 0,04

Strang	2	La 30	Nd 15	Pr 4	1
Stranggeschw. (m/min)	0,7				0,7
Analyse CjO	Ce 48			dto.
Durchm. Z (mm)	4,3			10

a t ζ m e

Form	Draht	30 mm-Stucke
Umhül lung 0,	15 mm-Stahlblech	_
Vorschub- geschw. (m/min) Spez.Menge	5,0 493 g/min	31 Stück/min. (496 g/min.)

t a	Einlauf- winkel	60°	Tundishschmelze
1	Zugabeart	Kokillenschmelze	40
1	Ausbeute 00	95

Brammenanalyse

C Si Mn P

0,16 0,26 1,38 0,015

S Nb SE Al

0,009 0,04 0,021 0,023

C Si Mn P

0,14 0,27 1,37 0,014

S Nb SE Al

0,009 0,04 0,009 0,023

Brammenoberflächen

Längsrisse E

Längsrisse C

5 0 9 3 U 5 / 0 8 1

	Brammenquer schnitt (mm)	Versuch 1	48	Tabelle	III	Vergleichs versuch 3	Vergleichsr versuch 2	ro cn
	Glühtemp. (⁰C)	210 χ 1880	35			210 χ 1880	210 χ 1880	CD ro -^]
	Endtemp.	1250	57	Versuch 4	SE-Anreicherung	1250	cn
	Blechdicke (mm)	730	210 χ 2050	in der Oberflä chenzone -	730
	Giessbetrieb (SE)	12,7	1250	-große Vertikal risse - kein Endprodukt	12,7
cn		keine Ausgußan sätze; kein Rauch	740	dto.	Ausgussansätze, 02~Brennen, Rauchentwicklung
O CD CO -P- cn	Kerbschlagz.(j) _ΆΛ vE - 20⁰C ^αι	10,5		55
/0811	Übergangstemp (oc)	dto.		-77
	Streckgrenze (hb)	135		49
	Dehnung (Ji)	<-80		33
	Zugfestig keit (hb)	53		58
		36
	61

Beispiel 2

In einem 250 t-Konverter wurde ein Emaillierstahl mit 0,023% Kohlenstoff, 0,01% Silizium, 0,17% Mangan, 0,010% Phosphor und 0,008% Schwefel erschmolzen, beim Entleeren des Konverters mit Ferromangan legiert und anschließend im Vakuum entgast sowie zunächst mit Aluminium und dann mit Titan desoxydiert. Der Stahl enthielt alsdann 0,008% Kohlenstoff, 0,01% Silizium, 0,17% Mangan, 0,011% Phosphor, 0,008% Schwefel und 0,043% Titan. Die Schmelze wurde in einer Bogen-Stranggießanlage mit zwei Strängen und Kokillen der Abmessung 210 χ 1480 mm zu Brammen vergossen. In die Tundishschmelze wurde ein mit einem Stahlblech von 0,31 mm Dicke umhüllter 4,0 mm-Draht aus Mischmetall mit einer linearen Vorschubgeshwindigkeit von 10,0 m/min eingeführt. Die Blechdicke wurde nach der Formel (1) bestimmt, um eine Schmelztiefe von 250 mm unterhalb der Badoberfläche zu gewährleisten. Die Berechnung erfolgte mit einem Α-Wert von 87 min/m nach der Gleichung

CK. - 1 V-I- .-A.-JS50.

4ιΌ·87·10;0 = 0,31 (mm).

Nach dem Vergießen eines Strangs von 25 m Länge wurde in die andere Tundish-Schmelze ein mit einem 0,1 mm dicken Stahlblech umhüllter, 4,0 mm dicker Mischmetalldraht mit einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 10,0 m/min eingeführt, während in die erste Tundish-Schmelze ein nicht umhüllter 4,0 mm Mischmetalldraht eingeführt wurde. In beiden Fällen wurde der Draht mit Hilfe einer Vorrichtung der in Fig. 5 dargestellten Art eingeführt. Die Stranggeschwindigkeit der Brammen betrug 0,7 m$min. Auf diese Weise wurden fünf Brammen mit einer Länge von 10 m mit einem Tundish ver-

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gössen. Von jeder Bramme wurden zwei Querschnittsproben aus der ersten und der zweiten Brammenhälte genommen, um die Verteilung der Seltenen Erdmetalle über den Brammenquerschnitt bei einem Viertel und bei Dreiviertel der Dicke sowie im Abstand von jeweils 2 mm in der Oberflächenschicht und von 10 mm im Brammenkern zu bestimmen. Außerdem wurden die Brammen auf Oberflächenfehler untersucht« Die Versuchsdaten sind in der nachfolgenden Tabelle IV zusammengestellt und aus dem Diagramm der Fig. 4 ersichtlich. Die Daten zeigen, daß die Verteilung der Seltenen Erdmetalle in der Oberflächenzone und im Kern bei den herkömmlichen Vergleichsversuchen I und J gleich ist und daß die betreffenden Brammen auf der halben Brammenbreite Oberflächenrisse besaßen, während die Brammen aus mit ummanteltem Zusatzdra&t Regierten Stählen G und H in einer 15 mm breiten Oberflächenzone keine Seltenen Erdmetalle enthalten, im Kern jedoch den gewünschten Gehalt von 0,06% aufwiesen und darüber hinaus rissfrei sind. Auch kam es in diesen Fällen zu keinen Reaktionen mit dem Abdeckpulver und ergab sich eine hohe Ausbeute. Im Falle des Stahls I wurden jedoch Reaktionen mit dem Abdeckpulver beobachtet, weil die Schmelztiefe zu gering war.

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Tabelle IV

στ CD CD OO

cn

σ co

	H	Strang	Gieß phase	Zusatz- Brammen- draht zahl	2	Seltene Erd metalle Oberfl. Kern	0,054 bis 0,065	SE-Aus- beute (#)	Brammenober fläche
G	I	1	1	Mischmetall, 4 mm, 0,25 mm Stahl blech	2	<0,002	0,055 bis 0,066	98	gut
J	2	1	It	2	< 0,002	0,053 bis 0,064	98	gut
1	2	Mischmetall, 4 mm, 0,1 mm-Stahl- blech	2	0,056 bis 0,068	0,026 bis 0,042	95	Längs risse
2	2	Mischmetall	0,031 bis 0,043	57	Längs risse

VD

cn CD

cn

Beispiel 5

Eine Konverter-Stahlschmelze mit 0,019% Kohlenstoff und 0,17% Mangan wurde im Vakuum auf einen Kohlenstoffgehalt von 0,006% gebracht und anschließend mit Aluminium desoxydiert. Der Stahl wurde dann in einer Bogengießmaschine mit zwei Strängen bei einer Stranggeschwindigkeit von 0,7 m/min und Kokillen der Abmessung 210 χ 148Omm vergossen.

In eine Tundish-Schmelze K wurde ein 4,5 mm dicker, mit einem 0,1 mm dicken Stahlblech umhüllter Titandraht mit einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 12,7 m/min eingeführt. Die Blechdicke war nach der Formel (1) unter der Annahme einer Schmelztiefe von 250 mm bestimmt worden.

Zum Vergleich wurden 0,8 kg/t Titan in eine Schmelze eines dem Stahl K ähnlichen Stahls L gegeben, der Stahl nach dem Teilmengenverfahren entgast und ebenso wie der Stahl K vergossen. Fahrend des Vergießens wurde dem Stahl kein Titan mehr zugesetzt.

Vor dem Warmwalzen wurden die Brammenoberflächen bis zu einer Tiefe von 2,5 mm entfernte In beiden Fällen wurde das Titan über den Brammenquerschnitt analysiert. Dabei ergab sich für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Schmelztiefe des Zusatzdrahts von 250 mm vergossene Bramme eine durchschnittlich etwa 8 mm dicke titanfreie Oberflächenzone und eine gleichmäßige Titanverteilung im Kern, wie dies schematisch in Fig. 7 dargestellt ist.

Nach dem Auswalzen auf eine Dicke von 5,0 mm wurden die Bänder aus den beiden Proben bei 590⁰C feehaspelt, anschließend bis auf eine Dicke von 1,2 mm kaltgewalzt, 12 Stunden bei 700⁰C kastengeglüht und abschließend mit einer Querschnitts-

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abnähme von Λ% dressiert.

Die Versuchsdaten sind in den nachfolgenden Tabellen V und VI zusammengestellt; sie zeigen, daß die Titanausbeute bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergossenen Stahl wesentlich höher ist und daß dieser Stahl bei hoher Oberflächengüte eine ausgezeichnete Tiefziehbarkeit besitzt.

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Tabelle V

Ti-Draht/ DH-Zusatz

Stahlblech C Si Mh

Ddv (kg/t)

K 4,5 0,1 12,7 - 0,004 0,01 0,17 0,013 0,008

L - 0,8 0,004 0,001 0,16 0,011 0,007

Ti

Ti 0 N Oberfl. Kern Brammenoberfläche

ίοΔ\ fo/i\ ίοΑ\ fo/.\ f οΖΛ

K 0,050 0,0053 0,0057 <0,002 0,947 gut

bis 0,056

L 0,054 0,0056 0,0060 0,050 0,052 Oberflächen-

bis bis risse 0,061 0,059 Schlackeneinschlüsse

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Tabelle VI

OTT CD CD CO

cn ο

CD

	Streck grenze (hb)	Zugfestig keit (hb)	Dehnung 00	plast.	1 1	Verf.	Streckgrenzen dehnung 00	Walzsplitter (Ji)
K L	16,8 16,5	28,9 28,3	54 53	,90 ,91	0 0	0 5,8

ro

VjJ

K) cn

co K) -J cn

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem in die Tundish-Schmelze ein Zusatzmetall eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein umhüllter Draht eingeführt und die Dicke der Umhüllung auf die gewünschte Schmelztiefe eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem im Vergleich zu dem Zusatzmetall reaktionsträgerem Metall besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiefe unterhalb der Auslaßöffnung einer Tauchlanze liegt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Drahts in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser und von der Gießgeschwindigkeit bestimmt wird.

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5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit und die Dicke der Umhüllung nach den Gleichungen

ν =

d = 0,5 D (1 -V 1 - 4H )

DSv

bestimmt werden, in denen ν die Vorschubgeschwindigkeit, d die Dicke der Umhüllung, H die gewünschte Schmelztiefe, M die Gießgeschwindigkeit in t/min, C der angestrebte Gehalt des Stahls an dem Zusatzmetall, D der Drahtdurchmesser, iu eine vom Gewicht des Zusatzmetalls je Volumeneinheit und der Ausbeute abhängige Konstante und A eine von der Art der Umhüllung, deren Zustand, der Natur des Zusatzmetalls und der Temperatur der Schmelze abhängige Konstante sind.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiefe mindestens 20 mm beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiefe, mindestens 150 mm beträgt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmetall aus Aluminium, Titan, Zirkonium, Bor, Seltene Erdmetalle, Vanadin, Niob und Magnesium einzeln oder nebeneinander besteht.

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9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus Eisen, Kupfer, Aluminium, Nickel oder Molybdän oder deren Legierungen besteht.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Stahlschmelze mit 0,18% Kohlenstoff, mindestens 1,0% Mangan und höchstens 0,015% Schwefel das Zwei- bis Achtfache des Schwefelgehalts an Seltenen Erdmetallen eingeführt wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß in einen vakuumbehandelten Stahl mit höchstens 0,01% Kohlenstoff mindestens das Vierfache des Kohlenstoffgehalts an Titan eingeführt wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlschmelze mit höchstens 0,4% Mangan im Vakuum auf einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,40% entkohlt und mittels eines aus Titan und Seltenen Erdmetallen oder deren Legierungen bestehenden umhüllten Drahtes mit einer Schmelztiefe von mindestens 100 mm ein Titangehalt von 0,01 bis 0,3% und ein Ge_halt an Seltenen Erdmetallen von 0,01 bis 0,15% eingestellt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdraht mit einem Winkel von 20 bis 90°, bezogen auf die Badoberfläche, in die Schmelze eingeführt wird.

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14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht durch ein Abdeckpulver aus bis 11% Kohlenstoff, 30 bis 45% Kieselsäure, 2 bis 16% Tonerde, 25 bis 45% Kalziumoxyd, bis 6% Eisen(lll)-Oxyd, bis 11% Natrium und bis 9% Eisen in die Schmelze eingeführt wird.

15. Zusatzdraht zur Verwendung bei dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Kern (1) aus einem Legierungs-, Desoxydations- und/oder Raffinationsmetall und eine Umhüllung (2) aus einem im Vergleich zum Kernmetall reaktionsträgeren Werkstoff«

16. Zusatzdraht nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus Aluminium, Titan, Zirkonium, Bor, Seltenen Erdmetallen, Vanadin, Niob und deren Legierungen einzeln oder nebeneinander besteht.

17. Zusatzdraht nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (2) aus Eisen, Kupfer, Aluminium, Nickel, Molybdän und deren Legierungen besteht.

18. Zusatzdraht nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (2) aus einem gerollten Blech mit überlappenden Längsseiten besteht.

19. Zusatzdraht nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndurchmesser 1 bis 10 mm und/oder der Überlappungswinkel der Umhüllung (2) mindestens 15°, bezogen auf die Drahtachse, beträgt.

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