DE2731367A1 - Verfahren zur behandlung von stahlschmelzen waehrend des vergiessens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Behandlung von Stahlsclmelzen während des Ver-
• gießens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und gegebenenfalls zum Legierenvon Stahlschmelzen während des Vergießens.
• Durch bekannte Nachbehandlungsverfahren in der Pfanne wie Inertgas-Spiilung oder Vakuumbehandlung ist es möglich, eine IIomogenisierung der Schmelze und eine Abscheidung der nichtmetallischen Desoxidationsprodukte zu erreichen. Während der nachfolgenden Gießzeit verändert sich jedoch der Behandlungszustandder Schmelze in der Pfanne in nicht faßbare Weise durch Wechselwirkungen mit der Schlacke und der ff-Zustellung der Pfanne. Zusätzlich wird beim Gießen durch den Kontakt des Gießstrahles mit Luft in die Schmelze Sauerstoff eingebracht, wodurch Stahlbegleiteroxidiers werden und Veränderllngender Schmelze nach der Einstellung der gewünschten Stahlanalyse eintreten können.
• Vor allem beim Strangguß kommt es durch die Oxidation des metallisch gelösten Aluminiums zu den Gießablauf erheblich störenden Verlegungender Ausgußöffnungen der Zwischenpfanne. Diese müssen durch geeignete Maßnahmen1 z. B. durch Aufbrennenmit Sauerstoff, wieder freigelegt werden. Dadurch gelangen erhebliche Oxidgehalte in den Stahl. Dies führt durch Verschlechterung des Reinheitsgrades zu Ausschuß bzw. zu einem Mehraufwand bei der Nachbehandlung des Stranges. Mehrere Verfahren zur Beseitigung dieses Problems beim Strangguß, wie speziellkonstruierte Tauchausgüsse, eventuell mit Gasspülung oder Abschirmung des Gießstrahlesdurch Schutzgas, brachten Verbesserungen, aber keine einfache, kostengünstige und allen Betriebsbedingungen gerecht werdende Lösung, weil bereits vorhandene ungünstige Einschlußkonfigurationen nicht mehr rückgängig gemacht werden können.
• Durch Behandlung mit kalziumhaltigen Legierungen beim Abstich bzw.
• besonders durchdas Einblasen von Kalziumträgern in die gefüllte Pfanne gelingt eine Umwandlung der bei der Desoxidation mit Aluminium gebildeten Tonerde in niedrigschmelzende und gut abscheidbare Kalkaluminate. Die Bildung von Aluminiumoxidanhäufungen durch nachfolgende Rückoxidationdesgelösten Aluminiums ist jedoch nicht zu vermeiden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Maßnahmen eine Beeinflussung der Stahlschmelze noch während des Vergießens zu ermöglichen, um die nach der Pfannenbehandlung gebildete Tonerde zu modifizieren und in eine leicht abscheidbare Form zu bringen. Gleichzeitig soll dadurch die Neubildung von Tonerde infolge von Reoxidation unterdrückt und gegebenenfalls die Möglichkeit geschaffen werden1 zu diesem Zeitpunkt noch eine Korrektur der Stahlanalyse vorzunehmen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Stahl schmelzen während des Vergießens dadurch, daß dem schmelzflüssigen Stahl nach dessen Austritt aus derGießpfanne zu einem Zeitpunkt, bei dem der Stahl bereits eine Temperatur relativ nahe dem Erstarrungspunkt besitzt, eine Kalziumsiliziumlegierung in einer Menge von 0,3 bis 3 kg/t Stahl in feinkörniger oder stückiger Form kontinuierlich mit genügend hoher kinetischer Energie zugegeben wird.
• Die kinetische Energie,der Legierung muß so groß sein, daß das Eindringen der Legierungskörner in den flüssigen Stahl ermöglicht und das Abbrennen der Legierung an der Oberfläche der Schmelze vermieden wird. Dies wird erreicht, indem die gekörnte Legierung in den Gießstrahl bzw. in die Stahlschmelze auf bekannte Weise eingeblasen, hineingeschleudert oder durch Zur-Verfügung-Stellen einer genügend hohen Fallhöhe eingebracht wird.
• Beim Strangguß kann die Zugabe der Legierung in den Gießstrahl zwischen Pfanne und Zwischengefäß, in den Auftreffpunkt des Strahl es oder an einer beliebigen Stelle im Zwischengefäß erfolgen. Beim Standguß wird die Legierung insbesondere in den Gießstrahl, in den Gießtrichter oder in sonstige Speisevorrichtungen zudosiert.
• Die Verwendung von Kalziumsiliziumlegierungen bringt gegenüber anderen Kalziumträgern, die bei der Pfannenbehandlung eingesetzt werden, vor allem gegenüber dem Kalziumkarbid den Vorteil, daß es auch beim Abgießen bei bereits niedriger Stahltemperatur zu einer raschen und vollständigen Zerlegung kommt Die Siliziumaufnahme ist vollständig und daher kalkulierbar. Das in Gasform freiwerdende Kalzium, dessen Dampfdruck bei gegebenen Stahltemperaturen unmittelbar vor dem Eintreten in die Gießform bzw.
• Gießverteiler gering ist (die Differenz zwischen Stahl temperatur und dem Siedepunkt des Kalziums liegt zwischen 10 und maximal 100 OC), kann sofort mit der Tonerde und anderen Oxidkomplexen reagieren: der Kalziumdampf umhüllt den Gießstrahl und unterbindet so eine Reoxidation. Der Zugabezeitpunkt der Legierung wird daher so gewählt, daß er bei einer Temperatur des Stahles kurz oberhalb bzw. relativ nahe bei seinem Erstarrungspunkt liegt.
• Durch die erfindungsgemäße kontinuierliche Zugabe von Kalziumsiliziumlegierungen während der gesamten Gießdauer wird die modifizierende Wirkung des Kalziums voll ausgenutzt. Die gebildeten Kalkaluminate werden bei Verwendung einer geeigneten Auffangschlacke im Zwischengefäß vollständig entfernt. Die Gefahr der Bildung von Tonerdeansammlungen (-nCluster"), die für die Verstopfung der Ausgüsse verantwortlich sind, wird wirkungsvoll beseitigt. Dadurch ist ein Aufbrennen der Ausgüsse mit Sauerstoff nicht mehr notwendig; der Gießstrahl kann zwischen Zwischengefäß und Kokille mit einem Tauchrohr geschützt werden, und eine Rückoxidation wird an dieser Stelle vollständig vermieden. Eine Verbesserung des Reinheitsgrades des Stahles ist offensichtlich.
• Zusätzlich wird durch die Exothermie bei der Reaktion der Kalziumsiliziumlegierungen eine Erhöhung der Temperatur im Gießstrahl erreicht; dies und die Eliminierung der Oxide führen zu einer verbesserten Fließfähigkeit des Stahles.
• Durch die Turbulenz, verstärkt durch das Verdampfen des Kalziums, kommt es zu einer raschen und homogenen Verteilung des gelösten Siliziums und der anderen eingebrachten Legierungselemente. Hiermit eröffnet sich durch das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die Stahlanalyse kurz vor der Erstarrung zu korrigieren und gegebenenfalls auf den erforderlichen Wert einzustellen.
• Die Zugabemengen der Kalziumsiliziumlegierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hängen entscheidend vom Stand der Beruhigung der Stahlschmelze und der Gießtechnik ab und liegen im Bereich zwischen 0,3 bis 3 kg/t Stahl, entsprechend 0,1 bis 1 kg Kaizium/t Stahl. Für die erforderliche Körnung der Legierung ist die Technologie der Zugabe von entscheidender Bedeutung, da dadurch die Eindringtiefe der Körner in die Stahlschmelze beeinflußt wird.
• Geeignet für das erfindunsgemäße Verfahren sind alle Kalziumsiliziumlegierungen mit Gehalten an Kalzium von 20 bis 40 %, Siliziumgehalten von 50 bis 60 % und gegebenenfalls bis zu 5 % herstellungsbedingter Verunreinigungen. Die verwendeten Kalziumlegierungen können ferner weitere desoxidierend wirkende Metalle, wie z. B. Mangan oder Aluminium, in Mengen von 3bis 25% enthalten.
• Die folgenden Beispiele erläuterndas erfindungsgemäße Verfahren: Beispiel 1 Einer 65 t-Stahlschmelze mit 0,15 % Kohlenstoff, 0,25 % Silizium und 0,80 % Mangan wurden während des Abgusses ca. 1,2 kg Kalziumsilizium/Minute gleichmäßig in den Gießstrahl zudosiert.
• Der Gesamt-Sauerstoffgehalt von 190 - 220 ppm beim Abstich konnte nach Zusatz der Legierung auf 90 - 130 ppmgesenktwerden.
• Beispiel 2 Einer 65 t-Stahlschmelze mit ca. 0,35 % Kohlenstoff, 0,30 % Silizium und 0,50 % Mangan wurden ca. 2 kg Kalziumsilizium/Minute in den Auftreffpunkt des Gießstrahles im Tundish zudosiert. In diesem Falle konnte der Gesamt-Sauerstoffgehalt von 170 - 200 ppm auf 80 - 110 ppm im Strang gesenkt werden.
• Beispiel 3 Einer 85 t-Stahlschmelze mit ca. 0,08 % Kohlenstoff, 0,30 % Silizium und 0,30 % Mangan wurden während des Abgießens auf einer Stranggußmaschine (Bramme) ca. 2,5 kg Kalziumsilizium/Minute zudosiert. Der Ge3amt-Sauerstoffgehalt konnte von normalerweise erreichten Werten von 130 - 160 ppm auf 70 - 100 ppm gesenkt werden.
• Beispiel 4 Einer 40 t-Stahlschmelze (beruhigte kaltverformbare Güte mit ca. 0,10 % Kohlenstoff) wurden während des Abgusses im Gespann von je 4 x 4 t Blöcken in den Gießtrichter ca. 0,5 kg Kalziumsilizium/t zugesetzt. Dadurch konnte die Ausschußrate infolge von Tonerdezeilen von 10 - 15 % auf 3 - 5 % verringert werden.
• Beispiel 5 Einer 160 t-Schmelze (beruhigte Grobblechgüte mit 0,07 % Kohlenstoff) wurden während des Abgusses der 10 t-Brammen in den Gießtrichter ca. 0,6 kg Kalziumsilizium/t zugespeist. Dadurch konnte die Einschlußzeiligkeit, die üblicherweise im Bereich oberhalb der VDEh-Richtreihe 3-5 lag, auf den Bereich 0- 3 gesenkt werden. Zusätzlich verringerte sich der Putzaufwand für die Brammen um 50 - 60 %.
• Beispiel 6 Einer vorberuhigten 160 t-Schmelze mit ca. 0,01 X Aluminium (ges.> eines Feinkorn-Baustahles für Bleche (ca. 0,12 % Kohlenstoff) wurden während des Abgusses der 10 t-Brammen in den Gießtrichter ca. 1,0 kg Aluminiumkalziumsilizium/t (mit 20 X Aluminium) zudosiert. Dadurch gelang die Einstellung eines gleichmäßigen Aluminiumgehaltes über die gesamte Schmelze von ca. 0,025 % Aluminium (ges.) sowie die weitgehende Beseitigung der Tonerdezeiligkeit. Ausschuß als Folge von Einschlüssen oder schlechter Verformbarkeit fiel bei keiner Bramme an.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Behandlung von Stahlschmelzen während des Vergießens, dadurch gekennzeichnet, daß dem schmelzflüssigen Stahl nach dessen Austritt aus der Pfanne zu einem Zeitpunkt, bei dem der Stahl bereits eine Temperatur relativ nahe dem Erstarrungspunkt hesitzt, eine Kalziumsiliziumlegierung in einer Menge von 0,3 bis 3 kg/t Stahl in feinkörniger oder stückiger Form kontinuierlich mit einer für das Eindringen in den Gießstrahl genügend hohen kinetischen Energie zugegeben wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zugabe der Kalziumsiliziumlegierung eine Reoxidation des Stahles im Bereich des Gießstrahles zwischen Pfanne und Zwischengefäß bzw. Gießform verhindert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zugabe der Kalziumsiliziumlegierung in Verbindung mit einer die Reaktionsprodukte aufnehmenden Schlacke ein Verlegen der Ausgüsse der Zwischenpfanne beim Strangguß verhindert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zugabe einer Kalziumsiliziumlegierung geeigneter Zusammensetzung eine Korrektur der Stahlanalyse kurz vor der Erstarrung bei sicherer Homogenisierung ermöglicht wird.