DE2714514C2

DE2714514C2 - Gießpulver für das Stranggießen von Stahl

Info

Publication number: DE2714514C2
Application number: DE2714514A
Authority: DE
Inventors: Marc Chastant; Paul-Victor Metz Riboud
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1986-07-10
Also published as: FR2347129A1; BE853014A; IT1075145B; JPS6018726B2; US4130423A; JPS52120908A; FR2347129B1; DE2714514A1

Description

NaAlSiO₄-KAlSiO₄-SiO₂

ist, dessen Erstarrungstemperatur unterhalb 110O⁰C liegt und dessen Gehalt an Natrium- und Kalium-Oxiden der Formel

{% Na₂O} + 0,73 { % K₂O} > 10%

genügt, wobei Natrium und Kalium auch durch Lithium oder Calcium ersetzt sein können.

2. Gießpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das natürliche Silikat der Gruppe der Feldspate, der Nepheline oder der Nepheline-Syenite angehört

3. Gießpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die basische Verbindung eine Hochofenschlacke oder ein Portlandzement ist.

4. Gießpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flußmittel ein basisches Flußmittel in Verbindung mit einem fluorhaltigen Flußmittel Verwendung findet

5. Gießpulve» nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Flußmittel kohlensaures Natrium oder ein Borat ist

6. Gießpulver nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das fluorhaltige Flußmittel der Gruppe der Kryoiithe, der alkalischen oder der erdalkalischen Fluoride angehört.

7. Gießpulver nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

Schutz des schmelzflüssigen Metalls gegen Oxidation, die Absorption und das Auflösen von sich an der Oberfläche absetzenden Einschlüssen und schließlich die Schmierung der erstarrten Haut des entlang der Kokillenwand gleitenden Metallstrangs. Um allen diesen Aufgaben zu genügen, ist es von besonderer Bedeutung, daß das Pulver bei dem im Kontakt mit dem Metall erfolgenden Obergang in die flüssige Phase eine homogene Konstitution aufweist Darüber hinaus machen es

to die Bedingungen des Gießverfahrens und die Art des vergossenen Stahls notwendig, daß die flüssige Phase des Pulvers genau definierte physikalische und chemische Eigenschaften aufweist, was zur Voraussetzung hat, daß das pulverförmige Ausgangsprodukt ganz allgamein eine ebenfalls genau definierte Zusammensetzung aufweist Eine nur teilweise den vorgenannten Bedingungen genügende Lösung dieser Aufgabe bestünde darin, einen Glasfluß zu bilden, der die gewünschte Zusammensetzung aufweist Aus wirtschaftlichen Überlegungen neigt die Praxis jedoch dazu, Gießpulver zu verwenden, die aus einem Gemisch verschiedener Bestandteile bestehen. Die Auswahl dieser Bestandteile spieit hierbei eine wesentliche Rolle, wenn das pulverförmige Gemisch alle die im vorstehenden aufgeführten Aufgaben erfüllen solL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dem vorgenannten Zweck dienendes Pulvergemisch zu entwickeln, das insbesondere für den Oberflächenschutz von flüssigem Stahl geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als natürliches Silicat ein Gestein der Gruppe

NaAlSiO₄ - KAlSiO₄ - SiO₂

Verwendung findet, dessen Erstarrungstemperatur unterhalb 1100⁰C liegt und dessen Gehalt der Formel

{% Na₂O} + 0,73 {Vo K₂O} > 10%

Natürliches Silikat
Portlandzement
Natronhaltiges Flußmittel
Fluorhaltiges Flußmittel
Pulverförmiger Kohlenstoff

Die Erfindung betrifft ein Gießpulver für das Stranggießen von Stahl der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Das Herstellen von Stahlerzeugnissen gleichmäßigen Querschnitts im Stranggießverfahren, wie z. B. Vorbrammen, Knüppel u. dgl., wirft einige spezielle Probleme auf. Eines dieser Probleme besteht darin, das schmelzflüssige Metall, das sich dauernd an der Oberfläche der Kokille befindet, gegenüber der Umgebungsluft zu isolieren, um eine vorzeitige Abkühlung zu vermeiden. Zur Erzielung eines solchen Wärmeschutzes verwendet man sogenannte Gießpulver, deren Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur des schmelzflüssigen Metallstrangs liegt und die daher beim Schmelzen das Metall mit einem zusammenhängenden Überzug versehen. Man hat jedoch sehr bald festgestellt, daß diesen Gießpulvern außer ihrer Aufgabe als Wärmeschutz noch weitere wichtige Funktionen zufallen, wie z. B. der

genügt, wobei Natrium und Kalium auch durch Lithium 20—60 Gew.-% oder Calcium ersetzt sein kann.

0—50 Gew.-% Als basische Verbindung wird hierbei vorteilhafter-

5—25 Gew.-% weise Hochofenschlacke oder ein Portlandzement ver-

0—25Gew.-% 45 wendet.

1— 6Gew.-%. Als Flußmittel wird vorteilhafterweise Soda, Fluß

spat, Kryolith, ein Borat, ein alkalisches oder auch erdalkalisches Fluorid verwendet Es kann aber auch ein Flußmittel Verwendung finden, das sich aus einem basisehen Anteil, beispielsweise einem kohlensauren Natrium oder einem Borat, und einem fluorhaltigen Anteil, wie z. B. Flußspat, Kryolith, alkalische oder erdalkalische Fluoride, zusammensetzt

Die einzelnen Anteile des Gemisches bewegen sich vorteilhafterweise in folgenden Grenzen:

Natürliches Silikat
Basischer Anteil
Natronhaltigs Flußmittel
Fluorhaltiges Flußmittel
Pulverförmiger Kohlenstoff

20-60 Gew.-% 0-50Gew.-% 5-25Gew.-% 0-25Gew.-% 1- 6Gew.-%.

Aus dieser Zusammensetzung des Gemisches ist ersichtlich, daß damit ein möglichst niedriger Schmelzpunkt des Gemisches und keine allzu hohe Viskosität der flüssigen Phase angestrebt wird.

Wenn man davon ausgeht, daß das Gemisch, im ganzen betrachtet, bei einer Temperatur T sich in völlig

flQssigem Zustand befindet, so muß das noch pulverförmige Gemisch so beschaffen sein, daß die verschiedenen eine Kristallgliederstruktur aufweisenden Körner des Gemisches bei dieser Temperatur rasch miteinander reagieren und eine homogene flüssige Phase bilden. Wenn diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, so bleiben die festen Körner in dem Schmelzfluß in der Schwebe und können sich in der erstarrenden Haut des Metallstrangs festsetzen. Hierbei muß man berücksichtigen, daß die Reaktion zwischen den festen Körnern im wesentlichen ein Diffusions-Phänomen darstellt und die Reaktion somit eine langsame ist. Im allgemeinen ist der Anteil des Gemisches, der zuerst schmilzt, das natronhaltige Flußmittel. Es ist daher von besonderer Bedeutung, daß die übrigen Anteile, und insbesondere das SiIikat, ebenfalls einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, damit schon bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur ein möglichst großer Teil der das Gemisch bildenden Bestandteile sich im flüssigen Zustand befindet Wenn bei der angenommenen Temperatür alle Körner des Gemisches sich noch in festem Zustand befänden oder wenn die flüssige Phase sich nur aufgrund einer Reaktion zweier oder auch dreier verschiedenartiger Körner bilden würde, so wäre der Ablauf der Reaktion ganz besonders langsam.

Da die den Metallstrang umgebende erstarrte Haut selbst am unteren Abzug der Kokille nur eine verhältnismäßig geringe Dicke aufweist, muß ganz besonders darauf geachtet werden, daß die Gefahr eines Aufreißens dieser Haut beim Abzug des Metallstrangs vermieden wird. Aus diesem Grund muß eine gute Schmierung zwischen dieser erstarrten Haut und der Wandung des Kokillenkanals gewährleistet sein, was nur dann der Fall ist, wenn diese durch den Schmelzfluß gebildete Schmiermittelschicht keine übermäßig hohe Viskosität aufweist.

Die Auswahl der das Gemisch bildenden Stoffe mußte daher so getroffen werden, daß das Gemisch diesen beiden unterschiedlichen Aufgaben gerecht wird. Die bislang üblicherweise als Gießpulver verwendeten Gemische enthalten neben anderen Stoffen in erster Linie ein kieselsäurehaltiges Material. Der Auswahl dieses kieselsäurehaltigen Materials kommt bei dem Bestreben, einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt zu erreichen, eine besondere Bedeutung zu. Aufgrund angestel!- ler Versuchs konnte festgestellt werden, daß natürliche Silikate dieser Forderung in besonderem Maße entsprechen, wie z. B. Alkali-Feldspate, Nepheline oder ganz allgemein Tonerdesilikate des Systems

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NaAISiO₄-KAISiO₄-SiO₂,

wobei Natrium und Kalium auch durch Lithium oder Calcium ersetzt sein können. Geochemische Untersuchungen haben ergeben, daß sich in diesem System diejenigen Gesteinsarten anfinden, die bei der Erstarrung des glühendflüssigen Magmas als letzte auskristallisierten.

Unter diesen in der Erdkruste angereicherten natürlichen Silikaten sind die vorgenannten auskristallisierten Silikatschmelzen diejenigen, die die niedrigsten Schmelzpunkte aufweisen. Der Gehalt dieser Gesteinsarten an Alkalioxiden hat einen sehr großen Einfluß auf die Viskosität der schmelzflüssigen Phase. Aus diesem Grund wurden aus diesen natürlichen Gesteinsarten des vorgenannten Systems diejenigen ausgewählt, deren Gehalt an Na₂O und Κ.·Ο groß genug ist, um der schmelzflüssigen Phase die gewünschte, eine ausreichende Schmierung bewirkende Viskosität zu verleihen. Gemäß der Erfindung wird daher gefordert, daß die Gehalte dieser Oxide der Mengenbedingung

(o/o Na₂O) + 0,73 (% K₂O) > 10%

genügen.

In dem in der Zeichnung dargestellten Dreikoordinatendiagramm ist diese Bedingung grafisch dargestellt. In diesem Diagramm stellt die waagerechte Linie A—B die Trennungslinie dar, oberhalb der die flüssige Phase eine zu große Viskosität aufweist Die erfindungsgemäßen Mischungen liegen somit unterhalb dieser Trennungslinie. Der Bereich derjenigen Mischungen, deren Temperatur der beginnenden Kristallisation unterhalb 1100⁰C liegt, wird durch den Linienzug B—C—D begrenzt Die Mischungen, die den erfindungsgemäßen Bedingungen genügen, liegen somit in dem schraffierten Bereich.

Die Bezeichnungen für diese Gesteinsarten sind verschieden, sie umfassen Feldspate, Nepheline und Nepheline-Syenite. Die Auswahl natür&c-her Silikate und insbesondere der vorgenannten Gesteinsurten bietet insofern noch einen weheren Vorteil, als man diese Gesteinsarten in Ablagerungen sehr homogener Zusammensetzung vorfindet Wählt man die Mischungen aus diesem schraffierten Bereich des Diagramms, so hat man eine gewisse Sicherheit bezüglich der Regelmäßigkeit der Bestandteile der erfindungsgemäßen Mischung. Aus all diesen Gründen — Homogenität der Fundstätten, niedriger Schmelzpunkt und geringe Viskosität — sind diese Gesteinsarten für die Beschaffung der kieselsäurehaltigen Bestandteile des erfindungsgemäßen, der Beschichtung der Metalloberfläche dienenden Gemisches von besonderem Interesse.

Unter Berücksichtigung der mehreren unterschiedlichen Aufgaben der Beschichtungsmischung ist es vorteilhaft, der Mischung außer dem Silikat noch weitere Bestandteile beizugeben, deren einer vorteilhafterweise eine basische Verbindung, beispielsweise Hochofenschlacke ist. Auch können der Mischung ein oder mehrere Flußmittel, ζ. B. Flußspat, Kryolith, alkalische oder erdalkalische Fluoride oder Borate, und in an sich bekannter Weise pulverförmiger Kohlenstoff beigegeben werden.

Versuche haben ergeben, daß mit einer erfindunsgemäßen Mischung besonders günstige Resultate erzielt werden, wenn diese etwa folgende Zusammensetzung aufweisen:

20-60 Gew.-o/o 0—50 Gew.-% 5-25 Gew.-o/o 0-25 Gew.-o/o 1- 6Gew.-%.

Beim Vergießen von weitgehend mit Aluminium beruhigtem Flußstahl hat sich folgende Zusammensetzung als vorteilhaft erwiesen:

Nephelin-Syenite
Portlandzement
Kohlensaures Natrium
Flußspat
Kohlenstoff

35 Gew.-%
30 Gew.-%
15Gew.-%
15 Gew.-o/o
5 Gew.-o/o.

Das erfindungsgemäße Gießpulver besteht somit aus einem Gemisch, dessen Bestandteile, von dem eine andere Aufgabe erfüllenden Kohlenstoff abgesehen, einen

verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt aufweisen und deren Viskosität im geschmolzenen Zustand keinen sehr hohen Wert aufweist.

Zur Bereitstellung der kieselsäurehaltigen Anteile des Gemisches finden natürliche Silikate Verwendung, die unter Gesteinsarten ausgewählt werden, die derselben geologischen Familie angehören.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Gießpulver für das Stranggießen von Stahl, bestehend aus einem Gemisch aus einem natürlichen Silikat, einer basischen Verbindung, einem Flußmittel und in Pulverform vorliegendem Kohlenstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das natürliche Silikat ein Gestein der Gruppe