DE2723817C3 - Use of stabilized zirconium oxide as a material for a nozzle for the continuous casting of very fine steel wires - Google Patents
Use of stabilized zirconium oxide as a material for a nozzle for the continuous casting of very fine steel wiresInfo
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/005—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of wire
Description
Die Erfindung betrifft das Stranggießen von sehr feinen Stahldrähten aus einer Stahlschmelze mit hohem Siliciumgehalt und sie besteht in der Verwendung eines speziellen WerksMfs für die Stranggießdüse.The invention relates to the continuous casting of very fine steel wires from molten steel with a high Silicon content and it consists in the use of a special WerkMfs for the continuous casting nozzle.
Aus der französischen Patentschrift 2i 36 976 I5t die Verwendung einer Stahlschmelze mit einem außergewöhnlich hohen Siliciumgehalt zur Erzielung von endlosen, sehr feinen Stahldrähten mit konstantem Querschnitt, wie sie z. B. in Kabeln für die Bewehrung von Luftreifen verwendet werden, bc kannt. Dabei bildet sich auf dem in den ein sauerstoffhaltiges Kühlmedium enthaltenden Kühlraum eingespritzten flüssigen Stahldraht Siliciumdioxid (SiO2).From the French patent 2i 36 976 I5t the use of a steel melt with an exceptionally high silicon content to achieve endless, very fine steel wires with a constant cross-section, as z. B. used in cables for the reinforcement of pneumatic tires, bc knows. In the process, silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the liquid steel wire injected into the cooling space containing an oxygen-containing cooling medium.
Es stellte sich nun heraus, daß der Querschnitt des so hergestellten Sta..idrahts dazu neigt, mit der Gebrauchsdauer der StranggiePdüse z: -unehmen.It has now been found that the cross section of the rod wire produced in this way tends to increase with the service life of the continuous casting nozzle z: - take.
Tatsächlich ist dieses Hauptteil einer solchen Stranggießvorrichtung zahlreichen, gleichzeitig auftretenden störenden Einwirkungen unterworfen. Unter diesen Einwirkungen seien genannt: Die hohe Temperatur der Stahlschmelze, die mechanische Erosion durch den mit Geschwindigkeiten bis zu mehreren zig Meter pro Sekunde hindurchtretenden Stahl, die gleichzeitige Korrosion sowohl durch die reduzierenden Elemente (C, Si. Al. usw.) als auch durch die anwesenden oder sich in dem die Stranggießdüse durchfließenden Stahl bildenden Oxide (SiO2. AI2Oi, usw.).In fact, this main part of such a continuous casting device is subject to numerous, simultaneously occurring disruptive effects. These effects include: the high temperature of the molten steel, the mechanical erosion by the steel passing through at speeds of up to several tens of meters per second, the simultaneous corrosion both by the reducing elements (C, Si, Al. Etc.) and by the oxides present or forming in the steel flowing through the continuous casting nozzle (SiO 2, Al 2 Oi, etc.).
So ergab eine Stranggießdüse aus reinem Aluminiumoxid (AI2O)), die durch Hitzesinterung unter hohem Druck erhalten wurde, beim Stranggießen mit einer Geschwindigkeit von IO Meter pro Sekunde von 1500°C heißem Stahl mit den Gehalten an den folgenden Elementen: Si = 3.5%. C = 038%. Mn = 0.07%. Cr = 0,8%. Al = 0.010%. eine Änderung des Durchmessers des Drahtstranges in der Größenordnung von IO Mikrometer pro Stunde; der anfängliche Durchmesser des Drahts betrug 160 Mikrometer, so daß sich eine relative Änderung des Durchmessers um mehr als6% («to Stunde ergibt.For example, a continuous casting nozzle made of pure aluminum oxide (Al 2 O), which was obtained by heat sintering under high pressure, produced hot steel with the following elements during continuous casting at a speed of 10 meters per second with the contents of the following elements: Si = 3.5 %. C = 038%. Mn = 0.07%. Cr = 0.8%. Al = 0.010%. a change in the diameter of the wire strand on the order of 10 micrometers per hour; the initial diameter of the wire was 160 micrometers, resulting in a relative change in diameter of more than 6% («to hour.
fs wurde auch schon die Verwendung bestimmter anderer gesinterter hochschmelzender Oxide zum Vergießen von Stahlschmelzen mit relativ hohem Siliciumgehalt vorgeschlagen, z. B. die Verwendung von Oxiden auf Basis radioaktiver Elemente. Die Verarbeitung solcher Oxide zu Stranggießdüse^ bedingt die Mitverwendung von Schutzmitteln, was ihren technischen Gebrauch sehr kostspielig macht. fs was already using certain other sintered refractory oxides for casting molten steel with a relatively high Suggested silicon content, e.g. B. the use of Oxides based on radioactive elements. The processing of such oxides to continuous casting nozzle ^ causes the Use of protective agents, which makes their technical use very expensive.
Auch die Verwendung von im wesentlichen aus Zirkonoxid bestehenden Stranggießdüsen war bekannt; allerdings wurde bisher davon abgeraten, Zirkonoxid zürn Stranggießen Von silicium- und manganhaltigeri Stählen wegen deren korrodierender Wirkung zu verwenden.The use of continuous casting nozzles consisting essentially of zirconium oxide was also known; However, it has so far not been advised to use zirconium oxide for continuous casting of silicon and manganese-containing materials To use steels because of their corrosive effect.
Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung von mitIt has now been found that when using with
Magnesiumoxid und/oder einem Seltenen ErdoxidMagnesium oxide and / or a rare earth oxide
stabilisiertem Zirkonoxid als Werkstoff für eine Düsestabilized zirconium oxide as a material for a nozzle
zum Stranggießen von sehr feinen Drähten aus einerfor the continuous casting of very fine wires from one
Stahlschmelze mit hohem Siliciumgehalt wobei das ausMolten steel with a high silicon content being the off
dem Stabilisator gebildete Silikat einen Schmelzpunktthe silicate formed by the stabilizer has a melting point
oberhalb der Betriebstemperatur der Stranggießdüseabove the operating temperature of the continuous casting nozzle
aufweist Drähte erhalten werden, deren Durchmesserhas wires are obtained whose diameter
auch bei längerer Betriebsdauer der Düse konstantconstant even when the nozzle is in operation for a longer period of time
bleibt .remain .
Es war bekannt daß reines Zirkonoxid beim Erhitzen und beim Abkühlen innerhalb gewisser Temperaturbereiche Kristallgitteränderungen, die zu Spannungen Ar.laß geben und zu Rißbildungen, ja zu einem Bruch der Teile führen können, zeigt Deshalb wurde das Zirkonoxid auch schon bisher mit einem Stabilisierungsmittel versetzt und zwar mit Kalk (CaO). Im FaJIe von Stahlschmelzen mit hohem Siliciumgehalt bildet jedoch das CaO mit Siliciumdioxid Silikate, deren Schmelzpunkt unterhalb oder bei der Betriebstemperatur der Betriebstemperatur der Stranggießdüse liegen, was dann zu deren Korrosion führt die bei Verwendung der erfindungsgemäß stabilisierten Zirkonoxiddüsen nicht eintreten kann, weil die Schmelzpunkte der mit den Stabilisatoren gebildeten Silikate oberhalb der Betriebstemperatur der Düse lugen.It was known that pure zirconium oxide when heated and when cooled within certain temperature ranges Changes in the crystal lattice, which lead to stresses and cracks, and even breakage of the parts can lead, shows that is why the zirconium oxide has already been used with a stabilizing agent mixed with lime (CaO). However, in the case of molten steel with a high silicon content the CaO with silicon dioxide silicates whose melting point is below or at the operating temperature of the Operating temperature of the continuous casting nozzle, which then leads to their corrosion when using the zirconium oxide nozzles stabilized according to the invention can not occur because the melting points of the Stabilizers formed silicates peep above the operating temperature of the nozzle.
Erfindungsgemäß besonders als Werkstoff für eine Stranggießdüse geeignet ist ein mit 5 bis 12 Mol-% Y2O3 stabilisiertes Zirkonoxid.According to the invention, a zirconium oxide stabilized with 5 to 12 mol% Y 2 O 3 is particularly suitable as a material for a continuous casting nozzle.
So ergab beispielsweise eine Stranggießdüse aus Zirkonoxid, das 6 Mol-% Yttriumoxid (6 MoI Yttriumoxid _ 94 Mol Zirkonoxid) enthielt durch die 1500° C heißer Stahl mit einer Geschwindigkeit von 15 Meter pro Sekunde gegossen wurde, keinerlei Änderung des anfänglichen Drahtdurchmessers (160 Mikrometer) nach 5,5stündigem Gebrauch. Eine andere Stranggießdüse gleicher Zusammensetzung, die zum Stranggießen des gleichen Stahls verwendet wcde. ergab keine Änderung des anfänglichen Drahtdurchmessers nach 9,75 Gebrauchsstunden: der anfängliche Drahtdurchmesser betrug in diesem letzteren Beispiel 190 Mikrometer bei einer Gießgeschwindigkeit von 10 Meter pro Sekunde.For example, a continuous casting nozzle made of zirconium oxide produced 6 mol% yttrium oxide (6 mol% yttrium oxide _ 94 moles of zirconium oxide) contained through the 1500 ° C hot steel at a speed of 15 meters was cast per second, no change in the initial wire diameter (160 microns) after 5.5 hours of use. Another continuous casting nozzle of the same composition that is used for continuous casting the same steel is used. showed no change in the initial wire diameter 9.75 hours of use: the initial wire diameter was 190 in this latter example Micrometers at a casting speed of 10 meters per second.
Das Zirkonoxidpulver. dessen mittlerer Korndurchmesser 22 Mikrometer betrug, war kalt unter einem Druck von 10 kg/mm2 verpreßt und dann 10 Stunden bei einer Temperatur von 1700"C gesintert worden. Das so erhaltene Material besaß eine Dichte von 5.90 g · cm '. In den beiden vorstehenden Beispielen besaß die Stahlschmelze die gleiche Zusammensetzung wie die in Vfbmdung mit der vorstehend beschriebenen Stranggießdüse aus Aluminiumoxid verwendete, d. h.. sie enthielt 33% Si und 0.07% Mn.The zirconia powder. the mean grain diameter of which was 22 micrometers, was cold-pressed under a pressure of 10 kg / mm 2 and then sintered for 10 hours at a temperature of 1700 "C. The material thus obtained had a density of 5.90 g · cm '. In both In the above examples, the steel melt had the same composition as that used in the embodiment with the above-described continuous casting nozzle made of alumina, that is to say it contained 33% Si and 0.07% Mn.
Eine zur Herstellung von Drähten geeignete Stranggießvorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt: sie besteht aus einem dichten Gehäuse das den Tiegel 2 und die Vorrichtung i zur Aufrechterhaltung des geschmolzenen Zustand* und gegebenenfalls zum Schmelzen des Stahl* 4 in dem Tiegel einschließt. Auf dem Boden 5 des Tiegels ist eine Stranggießdüse 6 angeordnet; ein Süräng 7 aus geschmolzenem Metall tritt aus dem Tiegel 2 durch die Stranggießdüse 6 in einen vor dem Mundstück 9 der Stranggießdüse 6 angeordneten Kühlraum 8 unter der Wirkung eines bei 10 in das den Tiegel 2 umschließende dichte Gehäuse 1 eingeführten Druckgases aus, um im Kühlf äüifi Vollständig zu erstarren.A continuous caster suitable for the production of wires is schematic in the drawing shown: it consists of a tight housing that the crucible 2 and the device i for Maintaining the molten state * and, if necessary, melting the steel * 4 in the Includes crucible. A continuous casting nozzle 6 is arranged on the bottom 5 of the crucible; a Süräng 7 from molten metal exits the crucible 2 through the continuous casting nozzle 6 in a front of the mouthpiece 9 of the Continuous casting nozzle 6 arranged cooling space 8 under the action of a at 10 in which the crucible 2 enclosing Dense housing 1 introduced pressurized gas to completely solidify in the Kühlf äüifi.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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