DE2530330A1 - Schlackenbildendes giesspulver - Google Patents

Description

• schlackenbildenees Gießpulver Die Erfindung bezieht sich auf ein schlackenbildendes Gießpülver für das Vergießen von Stahl, welches Schlacke, ein natürliches kohlenstoffreies Blähmineral sowie Flußmittel umfaßt.
• Cießpulver dieser Art sind aus der Deutschen Offenlegungsschrift 558 375 bekannt. Ein solches Gießpulver enthält 40 - 95 ß Hochofen- oder andere, im Hüttenprozeß hergestellte Schlacke, deren Hauptkomponente in Aluminium- Kalzium- Silikaten besteht, ferner 50 - 6o Gewichts-% anorganischen keinen Kohlenstoff enthaltenden blähbaren MateriaL wie z.B. Vermiculit, Perlit, Kieselgur , die im geblähten Zustand ein hohes Isoliervermögen aufweisen, sowie schließlich mit Vorteil einen Zusatz von alkalischen Schmelzmitteln.
• Besonderer Wert ist hierbei auf die Kohlenstoffreiheit gelegt, die jede Aufkohlung der Oberfläche der vergossenen Blöcke verhindern soll.
• Diese Gießpulver verbessern zwar die Blöckoberfläche deutlich, doch stellen sie andererseits auch einen ins Gewicht fallenden Kostenfaktor dar. Den wesentlichen Anteil am Preis des Gießpulvers haben die Blähmineralien wie Vermiculit, Perlit, Kieselgur usw.
• Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Gießpulver der eingangs genannten Art zu schaffen, in welchem ohne Verlust an oberflächenverbessernAer und wärmeisolierender Wirksamkeit der Anteil an natürlichem kohlenstoffreiem BläRmineral gesenkt werden kann.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß ein Zusatz eines einheitlichen Blähstoffes zugegen ist, welcher gleichzeitig wesentliche Gehalte an Kohlenstoff und an Glimmer oder einem glimmerähnlichen lamellaren Material aufweist.
• Die Wirkung dieses Zusatzes ist folgende: Während des Vergießens verbrennt der Kohlenstoffanteil, wobei das entstehende C02 die Restmenge des noch schüttfähigen und nicht aufgeschmolzenen Gießpulvers fortlaufend auflockert und eine Art Gaspolster bildet, welches der Nasse über die Wärmedämmung des daneben vorhandenen kohienstoffreien Blähminerals hinaus eine zusätzliche Wärmeisolationsfähigkeit verleiht. Hinzu kommt aber, daß beim Verbrennen des Kohlenstoffanteils des einheitlichen Blähstoffes dessen Glimmeranteil ungeschmolzen zurückbleibt. Der Glimmer besitzt bekanntlich eine Blättchenstru1itur, und unter den hohen Temperaturen des Vergießens bzw. des Verbrennens des Kohlenstoffs fritten die Glimmerblättchen zu einer zusammenhängenden, zumindest in den oheren Bereichen nicht aufschmelzenden isolierenden Schicht zusammen, die über der eigentlichen auf dem Spiegel der Schmelze befindlichen Schlackenphase liegt. Sie schützt die Schlackenphase während des Gießens gegen Abstrahlung und hält ihre Temperatur. Gegen Ende des Gießens ruht die Schale aus zusammengefritteten Glimmerblättchen auf dem flüssigen Blockkopf und sch;itzA diesen vor Wärmeverlusten, bevor die üblichen Abdeckmittel attfgegeben werden.
• Die unmlttelbar mit der Schlacke bzw. der Schmelze in Berührung kommenden Anteile des Glimmers schmelzen natürlich gänzlich auf und gehen in die Schlackenphase ein. Dies spielt aber keine Rolle, da die Zusammensetzung des Glimmers mit den Vauptbestandteilen SiO2 und A120» und TS20 der Zusammensetzung der aus dem Gießpulver gebildeten Schlacke ähnelt und auch wegen ihrer geringen Mcnge dic Zusar;mensetzang der gebildeten Schlacke ohnehin nicht allzusehr zu xerschieSen in der Lage ist.
• Jedenfalls verbleiben die von der Schlacke bzw. der Schmelze entfernteren Anteile ungeschmolzen und fritten zu den erwähnten auf schwimmenden, einer Haube oder Schale darstellenden Krustengebilde zusammen.
• Es ist dabei wesentlich, daß der Kohlenstoff und der Glimmer in einem "einheitlichen" Blähstoff vorhanden sind. Dies soll bedeuten, daß das Material eine physikalisch zusammenhängende kompakte Masse darstellen muß.
• Eine bloße Beimischung beispielsweise von Kokspulver o.
• dgl., und Glimmer zu einem vorhandenen Gießpulver leistet die errindungsgemäße Wirkung nicht. Es ist aus der österreichischen Patentschrift 211 oo6 ein Lunkermittel bekannt, das aus einer Mischung eines wärmeisolirenden feuerfesten Materials mit einem exothermen Material besteht. Das wärmeisolierende feuerfeste Material enthält beispielsweise Vermiculit, das exotherme Material Holz) kohle, Kokspulver o. dgl. Obwohl also hierbei die beiden Komponellten nebeneinander zugegen sind,ist der erfindungsgemäße Effekt nicht erreichbar, weil es an der unmittelbaren Nachbarschaft derselben in mikroskopischen Bereichen in einer kompakten Masse fehlt. Erst durch dieses Mrkmal, welches hiermit "einheitlich" bezeichnet ist, stellt sich beim Verbrennen des Kohlenstoffs an den in unmittelbarer Nähe befindlichen exponierten Rändern der feinen Glimmerplättchen die notwendige Te mperaturerhöhung einzug das lokale Zusammenbacken mit den Rändern benachbarter Glimmerblättchen zu ermöglichen.
• Das erfindungsgemäße Gießpulver ist für steigenden Blockguß und für Strangguß geeignet. Als Schlacken kommen dabei aus metallurgischen oder chemischen Prozessen stammende oder besonders zusammengemischte synthetische Schlacken in Betracht. Auch natürliche vulkanische Materialien können geeignet sein. Wesentlich ist in erster Linie eine gleichbleibende für die Behandlung der Schmelze geeignete Zusammensetzung.
• Die Vorteile des neuen Gießpulvers bestehen darin, daß wegen der zusätzlichen Isolationswirkung die Menge des pro Tonne Rohstahl zuzusetzenden Gießpulvers gegenüber herkömmlichen schlackenbildenden Gießpulvern um 10-25% gesenkt werden kann.
• Unter einem anderen Aspekt ist es möglich, je nach Gießzeit und Gießtemperatur den Anteil der natürlichen kohlenstoffreien Blähmineralien, die einen wesentlichen Kostenfaktor ausmachen, in dem Gießpulver um 20-50 % zu senken.
• Versuche haben ergeben, daß bei einer zweckmäßigen Zusammensetzung des einheitlichen Blähstoffes der Kohlenstoffgehalt etwa die Hälfte des Gesamtgewichtes des Zusatzes, der Glimmergehalt etwa ein Fünftel des Gesamtgewichtes des Zusatzes betragen.
• Bevorzugt kommt als Zusatz ein natürlich vorkommender Blähstoff in Frage.
• Insbesondere hat sich ein natürlich vorkommender Graphit mit eingelagertem Muskovit (Kaliglimmer) bewährt.
• Der Ausdruck "Graphit" soll in diesem Zusammenhang die gesamte einheitliche natürlich vorkommende mineralische Masse bezeichnen, deren Hauptbestandteil Graphit im eigentlichen mineralogischen Sinne ist.
• Ein solcher Graphit kann folgende mineralogische Zusammensetzung haben: Graphit, ca. 40-45 Muskovit-Illit, ca. 20 % Fireclay, ca. 5-lo % Chlorit, ca. 5 oM Quarz, ca, Feldspat, ca. 3 % Magnetit/Hämatit, Spur Eine bei den Versuchen verwendete beispielsweise Sorte eins solchen Graphits hatten folgende chemische Zusammensetzung: SiO2 36,4 Al203 12,5 TiO2 o,5 K20 1,7 Na2O 0,3 Fege5. 1,82 Enges o,o3 MO CaO C CO2 2 ges.
• o,6 0,3 41>o I,o 2,7 Diese Zahlenwerte sind nicht einschränkend, die üblichen geringen Abweichungen der Zusammensetzung sind zulässig.
• Ein Graphit der- angegebenen Art wird in der Steiermark (Österreich) bei St. Michael (Graphitwerk Kaisersberg) gefunden.
• Es hat sich herausgestellt, daß die gewünschte Wlrkung eintritt, wenn der Zusatz in einem Gewichtsmegengenanteil des gesamten Gießpulvers von 2-lo % vorzugsweise 4~6 ß zugegen ist.
• Schon dieser relativ geringe Anteil ist in der Lage, die Wirksamkeit des gesamten Gießpulvers so zu beeinflussen, daß die erwähnten Einsparungen möglich sind.
• In einer in Betracht kommenden Aus führungs form ist der Zusatz an einheitlichem Blähstoff zusammen mit Perlit aus kohlenstoffreiem natürlichem Blähmineral zugegen.
• Der Perlit hat im. aufgeblähten Zustand ein sehr niedriges Raumgewicht von etwa o,o6 gm/cm3 und eine entsprechend seiner lockeren Struktur hohe Isolationsfähigkeit. Allerdings ist der Perlit relativ teuer.
• Es ist mit Hilfe der Erfindung möglich, den Perlit zumindest teilweise durch Bims zu ersetzen.
• Eine weitere in Betracht kommende Aus führungs form der Erfindung besteht also darin, daß der Zusatz zusammen mit Bims aus kohlenstoffreiem Blähmittel zugegen ist.
• Bims hat zwar ein höheres Schüttgewicht von etwa o,9 gm/cm3 und eine entsprechend geringe Isolation. Dieser Nachteil kann aber durch die Erhöhung der Isolationswirkung ausgeglichen werden, die sich durch den erfindungsgemäßen Zusatz einstellt.
• Der Zusatz kann auch zusammen mit einer Mischung aus Bims und einem anderen kohlenstofffreien Blähmineral wie Perlit, Vermikulit und/oder insbesondere Kieselgur zugegen sein.
• Eine Erhöhung der Isolationsfähigkeit des Gießpulvers durch bloße Vergrößerung der isolierenden Bimsmenge ist nicht tunlich, da die Schlacke durch das teileweise Einschmelzen des Bimses saurer und zähflüssiger wird und ein einwandfreier Schlackenlauf nicht mehr gewährleistet ist.
• Eine Bimssorte, die sich für die Zwecke der Erfindung als geeignet erwiesen hat, weist etwa folgende gewichtsmäßige prozentuale Zusammensetzung auf: Fe203 2.oo MnO o.lo SiO2 70.8 TiO2 0.37 A1203 Ca 0 1.60 MgO o.68 Na2O 4>25 K20 5.40 C o.8 Der angegebene Bims ist insofern bevorzugt, weil er einen vergleichsweise niedrigen Al2O5-Gehalt aufweist. A1203 ist vislevsitätssteigernd und mindert die Aufnahmefähigkeit der Schlacke für aus der Schmeize stammendes Al205, welches meist vorhanden ist, da viele Stähle aluminiumberuhigt sind.
• In den beigefügten Diagrammen sind einige Eigen schaften dreier Gießpulver dargestellt, wobei den Diagrammen der beiden ersten Gießpulver jeweils zwei Proben, dem Diagramm des dritten Gießpulvers eine Probe zugrundeliegen.
• Fig. 1 zeigt den Verlauf der VisKasität bei verschiedenen Temperaturen, Fig. 2 gibt das Schmelzverhalten wieder.
• Das Gießpulver 1 entspricht dem eingangs genannten Typ mit Hilfe der Röntgenfloreszenzanalyse besonders ausgesuchter und in ihrer Zusammensetzung weitgehend konstanter metallurgischer Schlacke, mit Perlit aus natürlichem Kohlenstoffreiem Blähmineral und einem Flußmittel. Dieses Gießpulver entspricht dem Stand der Technik und enthält den erfindungsgemäßen Zusatz nicht.
• Das Gießpulver 2 entspricht dem Gießpulver 1, weist aber noch einen Zusatz von etwa 4 ffi eines natürlichen Graphit- Materiales auf, welches etwa die Hälfte eigentlichen Gräphit, etwa bin Fünftel Musovit-Illit enthält.
• Das Gießpulver 3 enthalt 6 ffi des besagten Graphit-Materials. Es ist dabei jedoch der teuere Perlit durch Bims ersetzt.
• Das Gießpulver 1 ist seit mehreren Jahren in der Stahlindustrie eingeführt. Es liegen umRangreiche Betriebserfahrungen vor. Der Hauptvorteil liegt in einer Verbesserung der Oberfläche der Blöcke was sich besonders bei Stählen bemerkbar macht die zu Halbzeugen ausgewalzt werden. Oberflächenfehler im Block ergeben Oberflachenfehler im Walzgut, was zu Ausschuß führt, und das Ausbringen herabsetzt. Es gilt als erwiesen, daß durch das Gießpulver 1 das Adjustageausbringen im Schnitt um 2,5 höher liegt als bei den klassischen Flugaschegießpulvern. Hauptanwendungsgebitte sind Stähle gehobener Qualität, die den Preis des Gießpulvers rechtfertigen, z. B. niedriglegierte Baustähle, Röhrenstahle u. dgl,.
• Mit dem Gießpulver 2 liegen inzwischen Erfahrungen an etwa 1 Million Tonnen vergossenen Stahls vor. Das Ausbringen entspricht dem Gießpulver 1. Der Vorteil liegt in der Ersparnis an teurem natürlichem kohlenstoffreiem Blähmineral. Unter Berücksichtigung der Unkosten für den zugesetzten Graphit ergibt sich eine Kostenersparnis für das Gießpulver von etwa 15 , weil eben wegen der verbesserten Eigenschaften weniger Gießpulver erforderlich.
• ist.
• Mit dem Gießpulver 3 liegen bisher Erfahrungen an ca. 9010 Tonnen Qualitätsstahl vor. Es entspricht in seinen Eigenschaften dem Gießpulver 2, ist allerdings wegen des billigeren Bimses noch kostengünstiger.
• Hinsichtlich der Visl(osität (s. Fig. 1) stehen die Gießpulver 2 und 3 dem Gießpulver 1 kaum nach. Angestrebt ist generell ein Wert von unter 20 Polse bei 14000 Celsius in der sich ergebenden Schlacke. Das Gießpulver 1 bringt es auf einen Wert von etwa 16, ebenso das Gießpulver 2, während das Gießpulver 3, welches den leicht visKositätserhöhenden Bims umfaßt, einen Wert von 18 zeigt.
• Hinsichtlich des Schmelzverhaltens (s. Fig. 2) sind die Gießpulver 2 und 3 eher noch günstiger als das Gießpulver 1. Die aufgezeichneten horizontalen Linien zeigen das Schmelz intervall vom Schmelzbeginn (SB) über den durch die Punkte angedeuteten Halbkugelpuis (HKp) bis zum Fließpunkt (FP). Halbkugelpunkt und Fließpunkt liegen bei dem Gießpulver 2 im Mittel etwas niedriger als die entsprechenden Werte bei dem Gießpulver 1. Der Schmelzbeginn liegt etwa fo° höher. Das Schmelzintervall ist verkürzt.
• Dieses Verhalten bedeutet eine Verbesserung gegenüber dem Gießpulver 1, weil daraus hervorgeht, daß das Gießpulver 2 länger seine schüttfähige und damit isolationswirksame Konsistenz behält bei Erreichen der in unmittelbarer Nähe der Schmelze herrschenden Temperaturen aber bereitwillig aufschmilzt, um die bekannte Gleitschicht zwischen Schmelze und Kokillenwand zu bilden.
• Auch bei dem Gießpulver 3 liegen Halbkugelpunkt und Fließpunkt niedriger als bei dem Gießpulver 1, während der Schmelzbeginn etwa bei der gleichen Temperatur zu finden ist.

Claims (11)

Patentansprüche.

1. Schlackenbildendes Gießpulver für das Vergießen von Stahl, welches Schlacke,ein natürliches kohlenstofffreies Blähmineral sowie Flußmittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatz eines einheitlichen Blähstoffes zugegen ist welcher gleichzeitig wesentliche Gehalte an Kohlenstoff und an Glimmer oder einem glimmerähnlichen lamellaren Material aufweist.

2. Gießpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt etwa die Halt'je des Gesamtgewichtes des Zusatzes beträgt.

3. Gießpulver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glimmergehalt ein Fünftel des Gesamtgewichtes des Zusatzes beträgt.

4, Gießpulver nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein natürlich vorkommender Blähstoff ist.

5. Gießpulver nach Anspruch 4, dadurch gekennzeic'nnet, daß der Zusatz ein natürlich vorkommender Graphit mit eingelagertem MusKovit ist.

6. Gießpulver nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit die minerals gische Zusammensetzung Graphit, ca. 40-50 ffi Muskovit-Illit, ca. 20 % Fireclay, ca. 5-10 ß Chlorit, ca. 5% Quarz, ca. 10% Feldspat, ca. 3% Magnetit/Hämatit, Spur aufweist.

7. Gießpulver nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichaet, daß der Graphit die chemische Zusammensetzung SiO2 36,4 Al203 12,5 TiO2 o,5 KO2 1,7 Na2O o,3 Feges.

Mnges o,o3 MgO o,6 CaO o,3 C 41>o CO2 1, o H20geb 2,7 aufweist.

8. Gießpulver nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz in einem Gewichtsmengenanteil des gesamten Gießpulvers von 2-lo , vorzugsweise 4-6 % zugegen ist.

9. Gießpulver nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz zusammen mit Perlit als kohlenstoffreiem Blähmineral zugegen ist.

lo. Gießpuler nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz zusammen mit Bims als kohlenstoffreiem Blähmineral zugegen ist.

11. Gießpulver nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz zusammen mit einer Mischung aus Bims und einem anderen kohlenstofffreien Blähmineral, insbesondere Kieselgur, zugegen ist.