DE2612803A1

DE2612803A1 - Stranggiesspulver

Info

Publication number: DE2612803A1
Application number: DE19762612803
Authority: DE
Inventors: Janusz T Dipl Ing Koper
Original assignee: Tisza Bela & Co
Current assignee: Tisza Bela & Co
Priority date: 1975-04-16
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1976-10-28
Also published as: NL184310B; DE2612803C2; CH600970A5; JPS51126928A; FR2307597A1; US4102690A; HU172732B; FR2307597B1; JPS6017627B2; BR7602351A; GB1547922A; BE840250A; LU74768A1; AT342800B; CA1064653A; NL184310C; NL7603712A; IT1058908B; ATA289275A

Description

Dr. F. 7umn1"-n Jen . Hr. P. n-.?~iann i.Koonir·¹-' ■>.·-,,. "rizbauer

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München 2, Brauhaus«« aiäe 4

Dipl.-Ing. BeIa Tisza & Co. vormals Mühlen-Industrie für Zerkleinerung und Aufbereitung Gesellschaft m.b.H. in Wien (Österreich)

Stranggießpulver

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stranggießpulver, das sich zum Stranggießen von Stählen aller Art, einschließlich von aluminiumberuhigten Stählen, eignet und die Anwendung hoher Gießgeschwindigkeiten erlaubt.

Für das Stranggießen von Stahl sind bereits verschiedenerlei Gießpulver vorgeschlagen worden. Bei Verwendung von Flugasche als Hauptkomponente läßt sich wegen der stark schwankenden Zusammensetzung eines darauf aufgebauten Produktes die für das Stranggießen geforderte gleichmäßige Einwirkung auf das Gießgut nicht erreichen. Es wurde auch schon ein in seiner Zusammensetzung genauer einstellbares Gießpulver auf Basis von Portlandzement, einem Flußmittel, wie kalzinierte Soda, und einem Kohlenstoffträger, wie Ruß, vorgeschlagen, bei welchem der Aluminiumoxydgehalt dieses Pulvers 2 bis 12 Gew.-% betragen soll und außerdem durch einen Zusatz von Quarzmehl ein bestimmtes Kalk-Kieselsäure-Verhältnis von 0,7 bis 1 eingestellt werden muß; als weitere Bedingung kommt hinzu, daß der Ruß eine Korngröße von unter Λ λχ aufweisen muß. Es liegt auf der Hand, daß die Einhaltung aller dieser Voraussetzungen nicht leicht ist und einen verhältnismäßig hohen technischen und wirtschaftlichen Aufwand notwendig macht.

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ORIGINAL INSPECTED

Für den Aufbau einer synthetischen schlackenbildenden Masse zum Stranggießen von Stahl ist auch ein Material bekannt geworden, dessen Zusammensetzung laut chemischer Analyse 10 bis. 55 Gew.-% Siliziumdioxyd, 5 bis 40 Gew.-% Kalziumfluorid, 5 bis 30 Gew.-% Natriumoxyd und/oder Kaliumoxyd, 0,5 bis 15 Gew.-% Lithiumoxyd und/oder Lithiumfluorid, bis zu 40 Gew.-% Kalziumoxyd und bis zu 30 Gew.-% Bortrioxyd, bei einer Mindestmenge an Bortrioxyd, Kalziumfluorid und Lithiumfluorid zusammen von 15 Gew.-%, entspricht. Die Masse selbst muß durch Erhitzen eines entsprechenden Ansatzmaterials unter bestimmten Temperaturbedingungen geschmolzen, hierauf gekühlt und gemahlen werden, um schließlich eine synthetische Schlacke mit vorgebenen Werten für die Fließfähigkeit und den plastischen Verformungspunkt zu erzielen. Die feinverteilte Schlackenmasse kann auch mit 1 bis 10 Gew.-% feinverteiltem Kohlenstoff vermischt werden. Die komplizierte Herstellung einer derartigen, beim Stranggießen als Pulver zuzusetzenden synthetischen Schlackenmasse ist sowohl in technischer als auch in kostenmäßiger Hinsicht besonders aufwendig.

Es ist auch schon ein Gießpulver für den Strangguß empfohlen worden, das aus einer mechanischen Mischung einer sehr großen Zahl von Komponenten besteht, wie sie im allgemeinen in einer Kalzium- und/oder Aluminiumsilikate sowie ungebundenen Kohlenstoff enthaltenden Steinkohlenflugasche, unter Zusatz von Soda als Flußmittel, vorliegen. Für diese Produkte, die außerdem noch Fe^O,, MnOp, TiOp und AlpO-, in einem Mindestanteil von einem Sechstel der Gesamtzusammensetzung enthalten, ist auf die bereits weiter oben erwähnten stark schwankenden Eigenschaften des Gießpulvers und auf die mangelnde gleichmäßige Beeinflussung des mit dem Gießpulver behandelten Gießstranges hinzuweisen.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein seiner Zusammensetzung nach einfach auf gebautes Gießpulver zu schaffen, das frei von Portlandzement oder Flugasche ist und dessen Komponenten leicht und in möglichst gleichbleibender Qualität und Reinheit zugänglich sind. Darüber hinaus soll das neue Gießpulver für das Stranggießen von großen Querschnitten bei hohen

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Gießgeschwindigkeiten besonders geeignet sein und einen gleichmäßigen Schmierfilm für den Gießling bilden sowie eine reduzierende Atmosphäre auf der Oberfläche des Metall gewährleisten.

Gemäß der Erfindung ist nun ein Stranggießpulver auf Basis von hochschmeL-zenden Oxyden, wie Siliziumdioxyd, Kalziumoxyd bzw. eines Kalziumoxyd liefernden Produktes, von Flußmitteln, wie Alkalikarbonaten bzw. Kalziumfluorid, und eines Kohlenstoff trägers dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver aus einem mechanischen Gemisch seiner Komponenten besteht, von welchen die anorganischen Komponenten als chemisch reine bzw. zumindest als technisch reine Produkte vorliegen, und daß das Gemisch einer Zusammensetzung laut folgender chemischer Analyse entspricht»

Siliziumdioxyd	20 - 60	Gew.-%
Kalziumkarbonat und/oder Kalziumoxyd	20 - 60	Gew.-%
Kalziumfluorid	3-20	Gew.-%
Alkalikarb onat	3-20	Gew.-%
Kohlenstoffträger	4-20	Gew.-%
Aluminiumoxyd	0-10	Gew.-%.

Das erfindungsgemäße Stranggießpulver stellt somit, im Vergleich zu den bekannten Gießpulvern mit Flugasche oder Schlacken wechselnder Zusammensetzung als Grundkomponenten, ein Gemisch von reinen Rohstoffen mit leicht kontrollierbarer Zusammensetzung dar. Durch die Auswahl der erfindungsgemäß vorgesehenen Komponenten und die genaue Einstellung der chemischen und/oder mineralischen Zusammensetzung derselben ist es nun leicht möglich* ein gleichbleibendes Schmelzverhalten des Pulvers und die angestrebten guten Ergebnisse bei dem durch Strangguß hergestellten Halbzeug zu verwirklichen. Beim Gebrauch des Stranggießpulvers kommt es bei einer optimalen Aufschmelzgeschwindigkeit zur Bildung eines dünnflüssigen Schmierfilmes von hoher Gleichmäßigkeit und dementsprechend zu einer sehr guten Oberflächenausbildung auf dem Gießgut. Durch die Zusammensetzung des Gießpulvers wird auf dem Badspiegel eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten und eine unerwünschte Oxydation

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vermieden; es kommt auch kaum zur Entstehung von Schlackenschnüren. Das Gießpulver zeichnet sich außerdem durch eine hohe Aufnahmefähigkeit für nichtmetallische Einschlüsse aus. Des weiteren sind eine geringe Flammenbildung im Gebrauch festzustellen sowie der Umstand, daß höchstens flache Oszillationsmarken am Stranggießling entstehen. . ·

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäß zusammengesetzten StranggieBpulvers, namentlich wenn dessen Kalziumoxyd liefernde Komponente aus Kalziumkarbonat besteht, ist das Unterbleiben der sogenannten "Deckelbildung". Darunter ist eine dichte gasundurchlässige, großteils geschmolzene Schicht des Gießpulvers zu verstehen, das seine Funktion nicht mehr richtig ausüben kann. Ist nämlich die Oberfläche des Metallspiegels zur Gänze mit einer solchen geschmolzenen Schicht des Pulvers ("Deckel") bedeckt, so kommt es unvermeidlich zur Bildung von Einschlüssen im Metall. Der Gießvorgang muß dann zur Gänze unterbrochen und die Badoberfläche gereinigt werden, bevor das Gießen wieder aufgenommen werden kann. Man kann auch den Deckel mit Stangen in das Bad hineinstoßen, was aber tiefergehende Verunreinigungen der Schmelze zur Folge hat. Mit dem Einsatz der Kalkkomponente als Kalziumkarbonat wird erreicht, daß die bei der Zersetzung des Karbonates freigesetzte Kohlensäure die Schicht des Gießpulvers auflockert und durch die dabei gebildeten Gaszwischenräume eine gute Wärmeisolierung ergibt. Diese im gesamten Verlauf des Gießvorganges locker bleibende Schicht des Gießpulvers gewährleistet auch, daß keine Einschlüsse entstehen.

In dem erfindungsgemäßen Stranggießpulver, das auf Grund seiner Zusammensetzung aus chemisch wohl definierten, reinen Ausgangsstoffen als "vollsynthetisches Gießpulver" zu bezeichnen ist, dienen die beiden Hauptkomponenten Kieselsäure und Kalk, z.B. in Form von Quarzmehl und Kalkstein, als Schlackenbildner. Das bei der Zersetzung von Kalziumkarbonat intermediär entstehende Kohlenmonoxyd sowie das bei der Verbrennung des Kohlenstoffträgers ebenfalls entstehende Kohlenmonoxyd sorgen

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für die Aufrechterhaltung der für den Gießvorgang vorteilhaften reduzierenden Atmosphäre.

Als Kohlekomponenten können im Rahmen der Erfindung verscheidenerlei Kohlenstoffträger angewendet werden. Sehr geeignet ist Naturgraphit, z.B. mit 30 bis 99 Gew.-% C, doch können auch so reine Kohlenstoffarten wie Ruß oder Steinkohle, z.B. Anthrazit, erfolgreich eingesetzt werden.

Der Umstand, daß das erfindungsgemäße Gießpulver einen relativ niederen Tonerdegehalt bis nur etwa 10 Gew.-% AIpO-, aufweist, wirkt sich bei der Anwendung im Stranggießverfahren, namentlich bei der Verarbeitung von aluminiumberuhigten Stählen, günstig aus. Bekanntlich kann die Stahlschmelze bis zu 8 Gew.-% AIpO, aufnehmen, was bei niedrigeren AlpO^-Gehalten im Gießpulver das erwünschte Herauslösen von Tonerde aus dem Metallbad fördert. Die günstigste Zusammensetzung des Gießpulvers hinsichtlich der Komponenten SiO₂, CaO und Al₂ ⁰Z liegt offensichtlich dann vor, wenn im Dreistoffdiagramm ein relativ enger Bereich mit hohen Gehalten an SiOp und OaO und einem niederen Gehalt von etwa 2-10 Gew.-% AIpO, eingehalten wird. Da Graphit in der Regel etwas Tonerde enthält, braucht bei Verwendung von Naturgraphit als Kohlenstoffträger zumeist keine spezielle Aluminiumoxydkomponente zugesetzt zu werden oder man kann sich mit einer, im Vergleich zu anderen Kohlenstoffträgern wesentlich verminderten Aluminiumoxydkomponente begnügen, z.B. mit maximal 8 Gew.-% AIpO-,. Wenn kein Graphit verwendet wird, sondern z.B. Ruß oder Anthrazit, dann muß man natürlich zusätzlich Aluminiumoxyd einführen, um wieder den gewünschten Zusammensetzungsbereich im Dreistoffdiagramm zu erzielen.

Das Gießpulver gemäß der Erfindung besitzt auch den Vorteil, daß es hinsichtlich der Korngrößenverteilung der Komponenten keinen so strengen Bedingungen unterliegt, wie dies bei bekannten Gießereimitteln zumeist der Fall ist. Es genügt im allgemeinen, wenn die zusammengemischten Komponenten etwa gleiche Korngrößen haben bzw. analoge Siebanalysen aufweisen; sie

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sollten auch, in ihrem Schüttgewicht nicht zu weit voneinander abweichen, um der Gefahr einer Entmischung zu begegnen. Vorteilhaft ist z.B. eine Siebanalyse, gemäß welcher 30 bis 70 % des Kornes einen Durchmesser von 0,5 bis 0,04-5 mm haben.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele, ohne sie hierauf zu beschränken, weiter erläutert.

Beispiel 1 : Als Bestandteile für das Stranggießmittel werden Quarzmdil mit 98 Gew.-% SiO₂ > Kalkstein (gemahlen), Flußspatpulver, Naturgraph.it mit 60 bis 70 Gew.-% C (gemahlen) und kalzinierte Soda (Pulver) trocken miteinander vermischt, bis ein inniges Gemenge der Komponenten vorliegt. Me Körnung dieses Gemisches weist einen Anteil von 65 % für den Korngrößenbereich von 0,5 bis 0,04-5 mm auf. Die Zusammensetzung ist laut chemischer Analyse wie folgt:

SiO₂	30	5	Gew.-%
CaCO,	40	5	Gew.-%
	15	Gew.-%
Na^CO, und/oder K-CO,	5	Gew.-%
C (in Naturgraphit)	7,	Gew.-%
Al₂O	2,	Gew.-%

Die Anwendung dieses Gießpulvers beim Stranggießen geschieht folgendermaßen: Eine Schmelze von aluminiumberuhigtem Stahl wird zur Erzeugung von Brammen des Formates 1295 x 225mm mit einer Gießgeschwindigkeit von 0,32 bis 1,25 m/min abgegossen. Das vorgenannte Gießpulver wird auf die Oberfläche des flüssigen Stahles in der Kokille gleichmäßig aufgegeben. Die dabei erhaltene lockere Pulverschicht ermöglicht die Ausbildung von Brammen mit fehlerfreier Oberfläche und ohne nennenswerte Einschlüsse. Der Verbrauch an Gießpulver beläuft sich auf etwa 0,48 kg/t Stahl.

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Beispiel 2 : Eine mit Silizium und Aluminium im theoretischen Gleichgewicht beruhigte Stahlschmelze wird zur Erzeugung von Brammen von 5^-0 χ 135 mm in Form von zwei parallelen Strängen abgegossen. Es wird eine Gießgeschwindigkeit zwischen 1,5 und 2,5 m/min eingehalten. Auf die Oberfläche der Stahlschmelze in beiden Kokillen wird ein Gießpulver gemäß der Erfindung aufgebracht, dessen Analyse die folgenden Werte aufweist:

SiO₂ CaCO_x CO^ und/oder K₂CO,

C (in ITaturgraphit)

27	Gew.-%
34	Gew.-%
7	Gew.-%
15	Gew.-%
9	Gew.-%
8	Gew.-%

Auch bei der hier angewendeten hohen Gießgeschwindigkeit bildet sich eine gleichmäßige Schlackenschicht, die eine ausgezeichnete Brammenoberfläche gewährleistet.

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Claims

Patentansprüche :

Stranggießpulver auf Basis von hochschmelzenden Oxyden, wie Siliziumdioxyd, Kalziumoxyd bzw. eines Kalziumoxyd liefernden Produktes, von Flußmitteln, wie Alkalikarbonaten bzw. Kalziumfluorid, und eines Kohlenstoffträgers, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver aus einem mechanischen Gemisch seiner Komponenten besteht, von welchen die anorganischen Komponenten als chemisch reine bzw. zumindest als technisch reine Produkte vorliegen, und daß das Gemisch einer Zusammensetzung laut folgender chemischer Analyse entspricht:

Siliziumdioxyd 20 - 60 Gew.-%

Kalziumkarbonat und/oder Kalziumoxyd 20 - 60 Gew.-%

Kalziumfluorid 3-20 Gew.-%

Alkalikarbonat 3-20 Gew.-%

Kohlenstoffträger . 4-20 Gew.-%

Aluminiumoxyd 0-10 Gew.-%.
2. Stranggießpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Kohlenstoffträger Naturgraph.it, Ruß oder Steinkohle, z.B. Anthrazit, enthält.
3. Stranggießpulver nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Gehalt von Naturgraphit als Kohlenstoffträger maximal 8 Gew.-% Aluminiumoxyd enthält.
4. Stranggießpulver nach einem der Ansprüche Λ bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es den Kalziumoxyd liefernden Anteil in Form von feingemahlenem Kalkstein enthält.
5· Stranggießpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch seiner Komponenten eine Körnung von im wesentlichen gleicher Korngröße aufweist, insbesondere entsprechend einer Siebanalyse, bei welcher 30 bis 70 % des Kornes einen Durchmesser von 0,5 bis 0,045mm haben.

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6. Stranggießpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß seine Zusammensetzung etwa der folgenden chemischen Analyse entspricht:

SiO₂ 30 5 Gew.-% CaCO_x 4-0 VJl Gew.-% */ 15 Gew.-% Na₀CO-, und/oder K₀CO,
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C (in Naturgraphit) 5
7, Gew.-%
Gew.-% Al₀O₂ 2, Gew.-96.
7· Stranggießpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß seine Zusammensetzung etwa der folgenden chemischen Analyse entspricht:

SiO₂ 27 Gew.-% CaCO₇, 34 Gew.-% 15 Gew.-% Na₀CO, und/oder K₀CO,
(L D d. O 7 Gew.-% C (in Naturgraphit) 9 Gew.-% Al₀O, 8 Gew.-%
8. Stranggießpulver nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Aluminiumoxyd 2 bis 10 Gew.-^

beträgt.

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