DE2527606A1

DE2527606A1 - Verfahren zum kontinuierlichen stranggiessen von unberuhigtem oder halbberuhigtem stahl

Info

Publication number: DE2527606A1
Application number: DE19752527606
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Bachner; Thorwald Dipl Ing Dr Fastner; Max Dipl Ing Dr Mayrhofer
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1976-01-15
Also published as: BR7503952A; FR2276118A1; GB1513150A; SE7506787L; US4015655A; SE409958B; AT332580B; ES438724A1; IT1039326B; CH588904A5; ATA523674A; SU579867A3; JPS543008B2; CA1026081A; JPS5114824A; BE830553A

Description

2527-6US

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft in Wien, Österreich

Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen von unberuhigtem

oder halbberuhigtem Stahl

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25276 OS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen von unberuhigtem oder halbberuhigtem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,02 bis 0,20 %, wobei der Stahl von einem Zwischengefäß durch ein in eine wassergekühlte Kokille eintauchendes Gießrohr vergossen und der erstarrende Strang aus der Kokille ausgezogen und weitergekühlt wird.

Für verschiedene Verwendungszwecke eignet sich unberuhigter Stahl am besten und kann durch beruhigten Stahl nicht ersetzt werden. Solche Einsatzgebiete sind beispielsweise das Verzinken, Emaillieren und Autogenschweißen. Aber auch wenn eine völlig einwandfreie Oberfläche gebraucht wird, bevorzugt man unberuhigten Stahl.

Bis jetzt ist es noch nicht gelungen, unberuhigten Stahl großtechnisch zu qualitativ einwandfreien Strängen zu vergießen. Die intensive CO-Bildung an der Erstarrungsfront, die zur Erzielung einer blasenfreien'Randzone erforderlich ist, führt zu einem Überkochen des Stahles in der Kokille. Somit kann der große wirtschaftliche Vorteil des Stranggießens bei unberuhigtem Stahl bisher nicht ausgenützt werden.

Auch halbberuhigter Stahl kann aus qualitativen Gründen im Strang nicht vergossen werden, weil auch hier eine blasenfreie Randzone bei möglichst geringen Gehalten an Desoxydationsprodukten nicht erhalten werden kann. Die sich bildenden Gasbläschen werden von der erstarrenden Strangschale eingeschlossen; sie reichen bis zur Oberfläche des Gußproduktes. Die Blasen brechen beim Walz.en auf, die Hohlräume oxydieren und es kommt zu irreparablen Fehlern an der Walzgutoberfläche. Nur dann, wenn es gelingt, eine blasenfreie Oberfläche zu erreichen, d. h. wenn der Abstand etwa vorhandener Gasbläschen von der Oberfläche mindestens 5 mm beträgt, kann eine fehlerfreie Oberfläche des Walzgutes erreicht werden.

Es sind in der Literatur mehrfach Vorschläge gemacht worden, um unberuhigten Stahl im Strang zu vergießen. So soll nach US-PS 3 189 956 der Stahl vor dem Vergießen zunächst desoxydiert und anschließend durch Anblasen des frei fallenden Gießstrahles mit Sauerstoff oxydiert werden, um ein geregeltes Kochen zu er-

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zielen; doch ist die Treffsicherheit dieses Verfahrens für die Erzielung eines bestimmten Produktes /Jk C/ χ /_% QJ im angestrebten Bereich von 0,0040 bis 0,0045 % nur gering; es besteht die Gefahr des Überkochens, und der Einschlußgehalt solcher Stähle ist zufolge Reoxydation erhöht. Der frei fallende Gießstrahl erhöht zudem die Durchbruchsgefahr und verursacht eine schlechte Oberfläche.

Nach der UdSSR-PS 1 346 029 sollen Stränge aus unberuhigtem Stahl dadurch hergestellt werden können, daß inertes Gas in den Zwischenbehälter und in die Kokille eingeführt wird, wobei die Gasdüsen in die Schmelze in der Kokille tauchen. Auch bei diesem Verfahren läßt es sich nicht vermeiden, daß sich Gasblasen in der Randzone des Gußproduktes abscheiden, weil nicht genügend inertes Gas herangebracht werden kann, um die Kohlenoxydbläschen ohne Überkochen der Schmelze auszuspülen. Auch kann es bei diesem Verfahren durch Bildung großer Blasen zu Gießstörungen kommen.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, unberuhigten oder halbberuhigten Stahl mit einer mindestens 5 mm dicken, blasenfreien Randzone im Strang zu vergießen, wobei keine betrieblichen Schwierigkeiten durch Überkochen u. dgl. auftreten können und nur ein geringer apparativer Aufwand erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Zusammensetzung des Stahles vor dem Vergießen durch Desoxydieren auf einen Wert des Produktes /% C/ χ /% OJ von unter 0,002 vorzugsweise unter 0,0015 eingestellt wird, wobei der Al-Gehalt (löslich) 0,01 % und der Si-Gehalt 0,05 % im Stahl nicht übersteigt, daß während des Vergießens Spülgas in das Gießrohr geleitet wird und die aus dem Gießrohr austretenden Gasbläschen gegen die Wände der Kokille abgelenkt werden. Diese kombinierte Arbeitsweise, Desoxydieren/Spülen, beruht auf der Erkenntnis, daß durch die Herabsetzung des Produktes /% C/ χ /% θ7 unter 0,002 die Menge der Gasbläschen, die in der Kokille aufsteigen, bereits auf ein solches Maß vermindert werden kann, daß durch intensive Zufuhr von Inertgas an die Erstarrungsfront die dort entstehenden CO-Bläschen ausgespült werden kön-

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nen, so daß die Rändzone dann tatsächlich blasenfrei wird und keine Gießstörungen durch Überkochen auftreten.

Vorteilhaft verwendet man zum Ablenken der Gasbläschen eine horizontale Leitplatte, die den Innenraum der Kokille zum größten Teil ausfüllt, so daß die Gasbläschen an der Strangschale entlang der Erstarrungsfront gleichmäßig verteilt aufsteigen.

Zweckmäßig werden die Gasbläschen von einer Tiefe in der Kokille entlang der.Strangschale aufsteigen gelassen, in der die Dicke der Strangschale mindestens 5 mm beträgt. Als Spülgas kann jedes inerte Gas, vorzugsweise jedoch Argon, verwendet werden. Die zu verwendende Menge kann vorteilhaft zwischen 5 und 20 Nl/min betragen, um einerseits das Verfahren zu steuern und anderseits eine unerwünscht starke Badbewegung zu vermeiden.

Die Erfindung umfaßt auch eine Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einer Kokille, in die' ein Gießrohr bis unter den Badspiegel eintaucht, wobei daß Gießrohr am unteren Ende Auslaßöffnungen für den Stahl und am oberen Teil eine Einlaßöffnung für inertes Spülgas aufweist. Diese Einrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Kokille knapp oberhalb der Auslaßöffnungen eine das Gießrohr umgebende horizontale Platte befestigt ist, deren seitliche Ränder sich im Abstand von 10 bis 40 mm längs der Kokillenwahd erstrecken, so daß die aus den Auslassen des Gießrohres austretenden Gasbläschen an die Unterseite der Leitplatte gespült werden.

Zweckmäßig kann das Gießrohr einen geschlossenen Boden und schräg nach oben gerichtete seitliche Auslässe aufweisen.

Weiters kann die horizontale Platte an vertikalen Trägern befestigt sein, die oberhalb der Kokille gehaltert sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig vom Mn-Gehalt des Stahles. Dieser kann üblicherweise zwischen 0,25 und 0,50 % liegen. Auch die Gießtemperatur ist nicht kritisch. Die Desoxydation kann mit üblichen Desoxydationsmitteln, insbesondere mit Aluminium oder Silizium, vorgenommen werden. Es kann auch eine Spülgasbehandlung im Schmelzgefäß, in der Pfanne oder im Zwiscliongefäß oder eine Entgasung durch Vakuumbehandlung vorgenommen werden, um das gewünschte /% C/ χ [% o7~Produkt. zu erreichen.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Einrichtung zu seiner Durchführung sind in der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kokille

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und Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie II-II erläutert.

Vordesoxydierter Stahl 1 fließt aus einem Zwischengefäß 2 durch ein Gießrohr 3 in die Kokille 4 ein. Durch eine seitlich mündende Leitung 6 wird Inertgas 5 in das Gießrohr eingeführt und vom einfließenden Stahl in die Kokille mitgenommen. Beim Durchlaufen des Inertgases durch das Gießrohr entstehen viele kleine Bläschen 7. Sie treten zusammen mit dem Stahl durch seitliche Auslässe 8, deren Achse schräg nach oben gerichtet ist, in die Kokille ein. Knapp oberhalb der Auslässe 8 ist eine horizontale Leit- bzw. Steuerplatte 9 montiert, die das Gießrohr umgibt und deren Ränder 10 der kontur der Kokillenwände im Abstand 12 folgen. Die Leitplatte verhindert, daß die Bläschen beim Austreten aus den Auslässen 8 sofort nach oben steigen können; sie leitet die Bläschen 7 in den Spalt zwischen den Rändern 10 der Platte 9 und der Strangschale 11. Dieser Spalt ist mit 12 bezeichnet. Die Inertgasbläschen steigen entlang der Erstarrungsfront auf und nehmen die.sich an der Erstarrungsfront bildenden CO-Bläschen mit an die Oberfläche. Sie verhindern also, daß CO-Bläschen von der erstarrenden Strangschale eingeschlossen werden. Damit die Inertgasbläschen 7 einen guten Kontakt mit der Erstarrungsfront haben, wird die Breite des Spaltes 12 des unteren Randes 10 der Leitplatte zu der Strangschale in einem Bereich zwischen 10 und 40 mm gewählt. Bei einem geringeren Abstand besteht die Gefahr des Zuwachsens, bei einem größeren Abstand würde die optimale Wirkung nicht mehr vorhanden sein. Die Dicke 13 der Strangschale an dieser Stelle muß mindestens 5 mm betragen, d. h. die Tiefe, in der die Leitplatte montiert wird, muß auf diese Dicke von mindestens 5 mm Rücksicht nehmen. Wenn eine dickere blasenfreie Randzone als 5 mm gewünscht wird, so muß ein längeres Gießrohr verwendet und die Leitplatte entsprechend tiefer eingesetzt werden.

Die Leitplatte 9 ist an vertikalen Trägern 14 befestigt, die am Gestänge 15 oberhalb der Kokille aufgehängt sind. Bei der Herstellung von Brammen ist es zweckmäßig, mehrere solcher Gießrohre und Leitplatten nebeneinander in der Kokille vorzusehen. In einem größeren Abstand unterhalb der Leit- bzw. Steuerplatten, wo das inerte Spülgas nicht mehr wirksam ist, werden die sich bildenden

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CO-Bläschen 16 von der erstarrenden Strangschale eingeschlossen. Diese sind jedoch nicht mehr schädlich, wenn die blasenfreie Oberflächenzone schon etwa 5 mm oder mehr beträgt. Mit 17 ist eine den Badspiegel in der Kokille'abdeckende Schlacken- bzw. Gießpulverschicht bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des folgenden Beispieles näher erläutert:

In einem 50 t-Sauerstoffkonverter wurde niedrig gekohlter, unlegierter Stahl erschmolzen. Der Stahl wurde in eine Pfanne gegossen. Der C-Gehalt, unmittelbar vor dem Abstich, betrug 0,06 %. Der Stahl wurde durch Zugabe von Al-Barren in den Gießstrahl desoxydiert. Die Al-Zugabemenge betrug 0,7 kg pro t; diese Menge reicht aus, um einerseits ein (\ C/ χ /% o7~Produkt unter 0,002 und anderseits nicht mehr als 0,010 % Al (gelöst) im Gießstrahl· zu erhalten. Zur Kontrolle wurde aus dem Konverter unmittelbar vor dem Abstich und aus der Pfanne nach dem Desoxydieren jeweils eine Probe entnommen und der Sauerstoffgehalt bestimmt. Nach dem Abguß des Stahles an der Stranggießanlage wurden die Sauerstoffgehalte bestimmt. Die erste Probe enthielt 0,06 % Sauerstoff. Der Sauerstoffgehalt der zweiten Probe betrug 0,02 %. Damit ergab sich für das Produkt /ß C/ χ 1% 0/ ein Wert von 0,0012. Der Stahl wurde über ein Zwischengefäß in die Stranggiefikoki^e geleitet. Die Gußanalyse (Gießstrahlprobe) brachte folgende Werte:

C Mn P S Al 0,06 0,30 0,015 0,018 0,005 %

Der Stahl wurde auf einer Stranggießanlage vergossen, wobei die Kokille einen Querschnitt von 1200 χ 225 mm hatte. Der Strang wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,7 m pro Minute abgesenkt. Bereits beim Angießen wurde das für das Verfahren erforderliche Spülgas Argon in das Gießrohr durch eine seitlich angebrachte Bohrung eingeleitet. Die Spülgasmenge betrug 15 Nl/min. Die Gießtemperatur, gemessen im Zwischengefäß, lag bei 15 40° C. Das Tauchrohr war mit zwei schräg nach oben in Richtung der Schmalseiten der Kokille gerichteten Auslässen ausgeführt und wurde so tief in die

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Kokille getaucht, daß der Abstand zwischen dem oberen Rand der Austrittsöffnungen und dem Gießspiegel 300 mm betrug. Kurz nach dem Angießen, als die vorgesehene Gießspiegelhöhe erreicht war, wurden an beiden Seiten des Gießrohres je eine horizontale Leit- bzw. Steuerplatte, wie oben beschrieben, 250 mm tief - bezogen auf die Plattenunterkante - unter die Oberfläche des flüssigen Stahles getaucht. Die Platten wiesen eine Abmessung von 155 χ 500 χ 30 mm auf und waren vorgewärmt. Bei der Festlegung der Plattenabmessungen bzw. der Eintauchdicke wurde eine Strangschalendicke in 250 mm Tiefe von 15 mm - diese Dicke sollte die blasenfreie Randzone aufweisen - und eine Spaltbreite 12 von 20 mm zugrunde gelegt. Gießpulver wurde laufend auf den flüssigen Stahl in der Kokille gegeben.

Der Querschnitt des erhaltenen Gußproduktes wies eine 15 mm dicke, blaaenfreie Randzone auf. Im übrigen Querschnitt waren vereinzelt CO-Blasen vorhanden. Die Stückanalyse stimmte mit der Gußanalyse im wesentlichen überein. Der N-Gehalt. betrug 0,0025 %. Die Λ1-(löslich)-Werte lagen mit 0,002 bis 0,004 % etwas unter jenen der Gasanalyse. Das Gußprodukt war qualitativ einwandfrei. Die Brammen wurden zu kaltgewalzten Feinblechen verarbeitet und im Verzinkuri'jr-verhalten konnte kein Unterschied zu unberuhigtem Stahl feste e s t e I 11 we l d e η.

Claims

P atentansprüche :

1. Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen von unberuhigtem oder halbberuhiqtem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,02 bis 0,20 %, wobei der Stahl V(.n einnn Zwischengefäß durch ein in eine wassergekühlte Kokille ι -I ■ · ' endes Gießrohr vergossen und der erstarrende Strang aus d>. ': ■ ■ * r\ sy e zogen und we it er gekühlt wird, dadurch gekennzeichnei , ·../ . ■ ■:- Zusammensetzung des Stahles vor dem Vergießen durch Desoxydation auf einen Wert des Produktes [_% C/ χ [% O/ von unter 0,002 vorzugsweise unter 0,0015 eingestellt wird, wobei der Al-Gehalt (löslich) 0,01 I und der Si-Gehalt 0,05 %

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im Stahl nicht übersteigt, daß während des Vergießens Spülgas in das Gießrohr geleitet wird und die aus dem Gießrohr austretenden Gasbläschen gegen .die Wände der Kokille abgelenkt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbläschen mittels einer horizontalen Leitplatte, die den Innenraum der Kokille zum größten Teil ausfüllt, abgelenkt werden, so daß sie an der Strangschale entlang der Erstarrungsfront gleichmäßig verteilt aufsteigen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich-"' net, daß die Gasbläschen von einer Tiefe in der Kokille entlang der Strangschale aufsteigen gelassen werden, in der die Dicke der Strangschale mindestens 5 mm beträgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spülgasmenge von 5 - 2O Nl/min verwendet wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einer Kokille, in die ein Gießrohr bis unter den Badspiegel eintaucht, wobei das Gießrohr am unteren Ende Auslaßöffnungen für den Stahl und am oberen Teil eine Einlaßöffnung für inertes Spülgas aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kokille (4) knapp oberhalb von Äuslaßöffnungen (8) eine das Gießrohr (3) umgebende horizontale Platte (9) befestigt ist, deren seitliche Ränder (10) sich im Abstand von 10 bis 40 mm längs der Kokillenwand erstrecken, so daß die aus den Auslassen (8) des Gießrohres (3) austretenden Gasbläschen (7) an die Unterseite der Leitplatte gespült werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießrohr (3) einen geschlossenen Boden und schräg nach oben gerichtete seitliche Auslässe (8) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Platte (9) an vertikalen Trägern (14) befestigt ist, die oberhalb der Kokille (4) gehaltert sind.

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