DE3002347C2

DE3002347C2 - Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall

Info

Publication number: DE3002347C2
Application number: DE3002347A
Authority: DE
Inventors: Unday Kumar Carrollton Ga. Sinha; George Charles Ward; Thomas Noell Wilson
Original assignee: Southwire Co LLC
Current assignee: Southwire Co LLC
Priority date: 1979-01-24
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1986-08-28
Also published as: FR2456575A1; LU82107A1; ES8100123A1; CA1179473A; GB2040197B; ES487952A0; IN153591B; DK26980A; IL59210A; NO157808B; NO157808C; IL59210A0; BE881310A; SU1225475A3; NL8000463A; FR2456575B1; ZA80438B; YU15680A; AU534601B2; JPS55106663A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall, bei dem man die Metallschmelze aus einer oberhalb eines sich drehenden Gießrades angeordneten Gießvorrichtung in die aus der Nut des Gießrades und eines die Nut abdeck2nden Bandes gebildete Form einfließen läßt und die erstarrte Schmelze aus der Form als endlosen Strang abzieht, nachdem dieser infolge der Drehung des Gießrades eine etwa vertikale Position erreicht hat.

Ein Verfahren dieses Typs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist aus der DE-OS 28 14 015 bekannt Angaben über die Art der nach dem bekannten Verfahren verarbeitbaren Metallschmelzen fehlen jedoch.

Es ist ferner allgemein bekannt, daß beim Vergießen von Stahlschmelzen besondere Probleme auftauchen, und zwar insbesondere aufgrund der Neigung von Verunreinigungen und Legierungsbestandteilen sich auszuscheiden.

Aufgrund der hohen Konzentration an Bestandteilen und Verunreinigungen im Stahl tritt normalerweise beim Erstarren der gegossenen Schmelze eine Segregation oder Ausscheidung von Bestandteilen und/oder Verunreinigungen auf. Die hierdurch bedingte ungleichförmige Verteilung von Bestandteilen und/oder Verunreinigungen innerhalb des Gußstahles macht es wünschenswert, daß die Gesamtmenge derselben innerhalb des Stahles vermindert wird, so daß eine nachfolgende Verarbeitung des Gußstahles nicht zu nicht-akzeptierbaren Eigenschaften des aus dem Gußstahl herzustellenden Produktes führt. Eine Verminderung der Gesamtmenge von Verunreinigungen erfordert jedoch in der Regel eine kostspielige zusätzliche Raffinierung oder Veredelung der Stahlschmelze vor dem Gießen.

Unter den Verunreinigungen und Legierungselementen innerhalb des Stahls, die dazu neigen, sich auszuscheiden, sind Schwefel, Sauerstoff, Phosphor, Mangan, Silicium und Kohlenstoff zu nennen. Eine jede ins Gewicht fallende Segregation oder Ausscheidung dieser Elemente ist nachteilig. Beispielsweise können Ausscheidungen zu ungleichförmigen Zug- und Bruchfestigkeiten innerhalb des Stahles führen, so daß dieser z. B. zu einer Weiterverarbeitung zu Draht ungeeignet wird. Eine Ausscheidung von gasförmigen Verunreinigungen kann zu porösen Bereichen nahe der Oberfläche des gegossenen Produktes führen.

Eine starke Mikrosegregation von Mangan führt z. B. aufgrund des großen Einflusses auf die Austenit-Perlit/ Bainit-Martensit-Umwandlung zu Problemen in vielen Endprodukten, die aus durch kontinuierliches Gießen erhaltenen Barren hergestellt werden. Beispielsweise weisen durch kontinuierliches Gießen erhaltene Barren, die ausgewalzt werden, oftmals hohe Konzentrationen an Mangan im Kern auf, wodurch die lokale Bildung von Martensit während des Gießens begünstigt wird, was zu häufigen Brüchen während des nachfolgenden Drahtziehprozesses führt. Nach der Literaturstelle »Steelmaking Proceedings«, Band 61, Chicago Meeting, April 16—20,1978, S. 306—334 läßt sich das Auftreten von zentralem Martensit normalerweise durch Begrenzung der Gesamtkonzentration an Mangan auf maximal 0,75% und Phosphor auf maximal 0,020% sowie die Überwachung der Abkühlung während der Kühlstufe im Anschluß an den Auswalzprozeß vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Stahl anzugeben, das die Herstellung von Stahlsträngen ermöglicht, die im Vergleich zu entsprechenden, nach dem Stande der Technik hergestellten Stahlsträngen durch eine besonders gleichmäßige Verteilung von Mangan, Schwefel, Sauerstoff und Kohlenstoff gekennzeichnet sind.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen läßt, daß man eine Stahlschmelze nach dem eingangs definierten Verfahren vergießt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren, wie es im Anspruch gekennzeichnet ist.
Ein nach dem Verfahren der Erfindung gegossener Stahlstrang weist, untersucht man ein Querschnittsprofil auf Makrosegregationen, bei einer maximalen durchschnittlichen Schwankung des Sauerstoffgehaltes von weniger als 0,002% eine Sauerstoffsegregation-Standardabweichung von weniger als 0,008% im Falle von Proben mit 0,01 % Sauerstoff auf, ferner bei einer maximalen durchschnittlichen Abweichung des Schwefelgehaltes von weniger als 0,004% eine Schwefelsegregations-Standardabweichung von weniger als 0,001% im Falle einer Probe mit etwa 0,02% Schwefel sowie bei einer maximalen durchschnittlichen Abweichung des Kohlenstoffgehaltes von weniger als 0,01% eine Kohlenstoffsegregations-Standardabweichung von weniger als 0,004% im Falle einer Probe mit etwa 0,185% Kohlenstoff, bei verbesserter Zugfestigkeit und Dehnung des gegossenen Produktes.

Entsprechend gute Ergebnisse treten bezüglich Si, P, Cr und anderen Legierungselementen, die normalerweise bei der Stahlherstellung verwendet werden, auf.

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Stahlstränge eignen sich in hervorragender Weise zur

Weiterverarbeitung, beispielsweise zum Auswalzen zu Stäben und Ziehen zu Drähten oder zum Heißverformen, z. B. durch Schmieden.

Die Zeichnungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.

Im einzelnen sind dargestellt in:

Fig. ί eine schematische Darstellung einer Anlage des Standes der Technik, die sich zur Herstellung eines Gießstahlproduktes nach der Erfindung eignet, mit einer Gießvorrichtung mit einem rotierenden Gießrad, und einer peripheren Aussparung sowk einem endlosen Band, das einen Teil der Länge der Aussparung unter Bildung einer geschlossenen Form in diesem Abschnitt bedeckt;

F i g. 2 ein Diagramm, das die Schwefelverteilung in einem nach dem Verfahren der Erfindung gegossenen Stahlstrang darstellt;

F i g. 3 ^in Diagramm, das die Sauerstoffverteilung in einem nach dem Verfahren der Erfindung gegossenen Stahlstrang darstellt;

F i g. 4 ein Diagramm, das die Sauerstoffverteilung in einem Stahlstrang darstellt, der nach dem bekannten Hazelett-Doppelbaudverfahren gegossen wurde;

F i g. 5 ein Diagramm, das die Sauerstoffverteilung in einem Stahlstrang darstellt, der nach dem sog. Junghans- is Verfahren unter Verwendung einer Concast-Maschine hergestellt wurde;

F i g. 6 die Diagramm, das die Kohlenstoffverteilung in einem Stahlstrang der nach der vorliegenden Erfindung gegossen wurde, veranschaulicht;

F i g. 7 eine graphische Darstellung, in der die Zugfestigkeit eines Gießstahlproduktes hergestellt, nach dem Verfahren der Erfindung mit einem anderen Gießstahlprodukt, hergestellt nach dem Stand der Technik, verglichenwird;

^r' Fig.8 ein Schaubild, das die X-Strahlen-Intensitätsabweichung aufgrund einer Mikrosegregation von Mangan in einem Stahlstrang, gegossen nach dem Verfahren der Erfindung, darstellt;

F i g. 9 ein Schaubild, das die X-Strahlen-Intensitätsabweichung aufgrund einer Mikrosegregation von Mangan in einem Stahlstrang darstellt, der nach dem bekannten Concast-Verfahren des Standes der Technik gegossen wurde.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Gießvorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung ähnlich der aus der US-PS 36 23 535 bekannten Vorrichtung. Ein Gießrad 10 definiert eine periphere Aussparung G innerhalb des Rades, das über einen Teil seiner Oberfläche von einem endlosen flexiblen Band 11 unter Ausbildung einer geschlossenen Form M bedeckt ist. Das flexible Band 11 wird im Eingriff mit einem Teil der Peripherie des Gießrades durch Trägerwalzen 12,13 und 14 gehalten und bewegt sich mit dem Gießrad 10, wenn sich dieses dreht. In der Nähe der Walze 12, wo die geschlossene Form M beginnt, wird geschmolzener Stahl von einem Gießkopf 16 über eine Öffnung 16a in die Form Meingeführt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden sämtliche äußeren Oberflächen des Gießrades und Bandes kontinuierlich durch Aufsprühen einer Kühlflüssigkeit gekühlt, wobei der äußere Teil der Aussparung und des Stranges durch Kühlstrahlen aus nicht dargestellten Behältern gekühlt werden, die sich in Sammelleitungen S2, 53 und 54 befinden, und wobei der innere Anteil der peripheren Aussparung durch Bestrahlung mit einer Kühlflüssigkeit aus Düsen im Kopfstück 51 gekühlt wird. Die aus den Düsen ausgespritzte Kühlflüssigkeitsmenge kann verändert werden, so daß das Volumen der Kühlflüssigkeit, die ausgespritzt wird, verändert werden kann, wodurch wiederum die Geschwindigkeit, mit der das Metall innerhalb der Form M gekühlt wird, verändert werden kann. Die Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu den Düsen oder Gruppen von Düsen kann ebenfalls durch steuerbare Ventile gesteuert werden, wodurch ein Ingangsetzen der Besprühung und eine Unterbrechung der . Zufuhr von Kühlflüssigkeit ermöglicht wird und eine Veränderung des Gesamtvolumens des Kühlstromes. Verwiesen wird beispielsweise auf die Kühlanordnung, die in der US-PS 32 79 000 beschrieben wird.

Oberhalb der Walze 14 befindet sich ein Umlenkabschnitt 18. Dieser Abschnitt 18 dient der Ausrichtung des gegossenen Stahlstranges B, der von der peripheren Ausspaltung des Gießrades 10 abgezogen wird, nachdem der Strang den geschlossenen Abschnitt der Form M verläßt. Der Abschnitt 18 weist eine Vielzahl von Führungswalzen i9> auf, die auf einem nicht dargestellten Rahmen montiert sind. Die Führungswalzen 19 können gegebenenfalls angetrieben werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn mindestens ein Teil der Walzen 19 angetrieben wird, um die Ausrichtung des gegossenen Stranges zu unterstützen.

Im Falle einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Nachkühlvorrichtung 21 oberhalb und benachbart zur Walze 14 angeordnet, um einen direkten Strom von Kühlflüssigkeit auf den gegossenen Stahlstrang zu richten, der aus der Form Maustritt.

Bei Betrieb der Vorrichtung wird das Gießrad 10 entgegen der Uhrzeigerrichtung in Bewegung gesetzt. Stahl wird aus dem Trichter 16 durch die Öffnung 16a in die geschlossene Form M mit einer Geschwindigkeit gegossen, daß die Drehbewegung des Gießrades den Strang in der Form M weg von der Öffnung 16a führt, so schnell wie der Stahl durch die öffnung fließt, um den Badspiegel des Stahls auf einem konstanten Niveau an der Einführungsstelle der Form M zu halten. Das Austrittsende der Schnauze 16a befindet sich so nahe wie möglich an der Eintrittsöffnung der Form M, um zu ermöglichen, daß der Stahl direkt aus der Schnauze in die Form fließt.

Vorzugsweise erfolgt eine sehr gleichförmige Kühlung des gegossenen Stranges. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die US-PS 32 79 000. Am Anfang erfolgt eine rasche Kühlung und Verfestigung des geschmolzenen Metalles an den Oberflächen des Gießrades und Bandes, wodurch die Ausbildung einer Haut aus verfestigtem Stahl mit einer gleichachsigen Kornstruktur hervorgerufen wird. Eine kontinuierliche Abführung von Wärme aus dem teilweise verfestigten Strang bewirkt eine Verfestigung des Metalles innerhalb des aufgeschmolzenen Kernes fortschreitend und gleichförmig unter Erzeugung einer dendritischen oder im wesentlichen gleichachsigen Struktur, je nach der Überhitzung des Stahles von der Hülle in Richtung des Zentrums des verfestigten Stahlstranges B.

Die in die Form Meingeführte Stahlschmelze bewegt sich in Abwärtsrichtung, um den unteren Abschnitt des

Gießrades und dann in Aufwärtsrichtung, bis sie den geschlossenen Abschnitt der Form M nahe der Walze 14 verläßt. Der gegossene Strang erreicht dann eine Führungswalze 15 und wird vom Gießrand abgezogen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung übersteigt die Temperatur der äußeren Oberfläche der peripheren Haut des verfestigten Stahles, wenn dieser aus dem geschlossenen Abschnitt der Form M austritt, nicht eine Temperatur von 1370°C, wobei die Temperatur jedoch nicht bei weniger als 1037 oder 1049° C liegt.

Der das Gießrad verlassende Strang hat eine Krümmung, die der Krümmung der Form M entspricht, weshalb der Strang fortschreitend durch eine fortschreitende Erhöhung des Radius des Stranges B ausgerichtet wird, wenn der Strang sich durch den Abbiegeabschnitt 18 bewegt. Die Führungswalzen 19 stützen den Strang dabei ab und führen ihn durch den Ausrichtabschnitt oberhalb des Gießrades 10, wobei vorzugsweise mindestens ein Paar der Führungswalzen 19 angetrieben werden, um den Strang B vom Gießrand 10 abzuziehen. Der Kern des Stranges B ist zu dem Zeitpunkt, zu dem er den letzten Strahl aus der letzten Düse 21 passiert hat, vollständig verfestigt, um sicher zu stellen, daß der Strang vollständig verfestigt ist, bevor er einen Punkt erreicht, der auf einem Niveau mit dem Niveau des Behälters mit geschmolzenem Metall beim Eintritt in die Form M liegt.

Infolgedessen fließt das geschmolzene Metall im Kern des Stranges nicht entgegengesetzt zur Formbewegung durch das unverfcstigte Strangzcntrurn unter Erzeugung eines Lunkers oder einer Pore im Zentrum des Stranges. Der Strang ist dadurch auch fest, bevor er in den Abbiegeabschnitt 18 eintritt, wobei seine Temperatur vor dem Abbiegen durch Einstellung des Volumens an Kühlflüssigkeit, die durch die Vorrichtung 21 zugeführt wird, um die internen Spannungen des Stranges während der Ausrichtung zu steuern, ebenfalls eingestellt werden kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Gießrades 10 weist die Form M eine ungefähr trapezförmige Gestalt auf, mit einer geringen Ausdehnung im inneren Abschnitt der peripheren Aussparung und einer größeren Ausdehnung zum Band 11 hin. Dies bedeutet, daß ein Stahlstrang, der unter Verwendung einer typischen Gießvorrichtung 10 gegossen worden ist, eine größte Breite von ungefähr 66,675 mm aufweist, eine geringste Breite von 53,975 mm und eine Tiefe von 47,625 mm mit einem ungefähren Radius von 0,635 cm, der die geringere Breite mit den beiden Seiten des Stranges verbindet. Es können jedoch auch andere Stranggrößen und Strangformen gegossen werden. Beispielsweise lassen sich erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise 12,19 cm² Stränge mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 13,411 m pro Minute und 20,57 cm Stränge mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10,668 m pro Minute gießen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Stahlstränge mit einer vergleichsweise hohen linearen Geschwindigkeit hergestellt werden, das die vergleichsweise große Länge der gebogenen Form M, die durch rasch abschreckende Abkühlstrahlen abgekühlt wird, eine Verfestigung trotz der vergleichsweise hohen Rotationsgeschwindigkeit des Gießrades 10 ermöglicht Des weiteren bewirkt der relativ kleine Radius des Gießrades 10, daß sich die Orientierung des aufgeschmolzenen Stahles rasch ändert, wenn sich das Rad dreht, im Gegensatz zu den in der Praxis bisher durchgeführten kontinuierlichen Gußstahlherstellungsverfahren, bei denen der sich verfestigende Stahl eine wesentliche Zeitspanne lang in einer horizontalen oder praktisch horizontalen Orientierung verbleibt, so daß es Verunreinigungen ermöglicht ist, während des Prozesses der Verfestigung aufwärts zu flottieren. Es wird angenommen, daß, wird ein Strang B nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einem vergleichsweise geringen Querschnitt gegossen, der Strang durch das Kühlmittel, das aus den Düsen 51, S2.53,54 und 21 ausgesprüht wird, schnell verfestigt wird, bevor eine wesentliche Segregation von Bestandteilen oder Verunreinigungen stattfinden kann.

Es wird angenommen, daß es durch die Ausgestaltung der Radform, die Kühlwassersprühzonen und den vergleichsweise kleinen Querschnitt der gegossenen Stränge ermöglicht wird, eine höhere Wärmeübertragung im Vergleich zu den bisher bekannten kontinuierlich arbeitenden Gußstahlherstellungsverfahren zu erreichen.

Die hohe Verfestigungsgeschwindigkeit ergibt sich aus der »metallurgischen Höhe« der Anlage. Die metallurgische Höhe ist dabei definiert als die Entfernung vom oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters bis zu dem Punkt der vollständigen Verfestigung der Schmelze.

Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde bei der Herstellung eines 12,19 cm² Stranges bei einer metallurgischen Höhe von etwa 4,57 m oder weniger bei 10,67 bis 13,41 m pro Minute und im Falle eines

so 20,57 cm² Stranges bei einer Geschwindigkeit von 7,62 bis 10,67 m pro Minute gearbeitet. Im Falle einer üblichen kontinuierlich arbeitenden Gießanlage vom Junghans-Typ werden beim Gießen von Barren einer Größe von 10,16 χ 10,16 cm im allgemeinen metallurgische Höhen von 15,24 bis 21,34 m bei einer Geschwindigkeit von 254 bis 305 cm Minute erreicht. Es hat sich gezeigt, daß im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens die erfindungsgemäß hergestellten Gußstränge in etwa 25 bis 30 Sekunden vollständig erstarrt sind, während im Falle des Junghans-Verfahrens etwa 6 Minuten bis zur vollständigen Erstarrung erforderlich sind.

Es wird angenommen, daß durch die große Abkühlgeschwindigkeit der Flüssigkeitsfluß von höheren Konzentrationen an gelöstem Stoff in die interdendritischen Kanäle vermindert wird und daß dadurch eine inverse Segregation vermindert wird, während die nicht-metallischen Verunreinigungen, die in dem flüssigen Stahl vorliegen, mit der Flüssigkeit in ungleichförmiger Verteilung erstarren.

Es wird des weiteren angenommen, daß der schnelle Orientierungswechsel des aufgeschmolzenen Stahles im sich bewegenden Gießrad die Chancen einer Ausscheidung von Verunreinigungen in unerwünschten Lagen innerhalb des gegossenen Stranges vermindeirt Wird z. B. der gegossene Strang mit seiner anfänglich vergleichsweise dünnen erstarrten Haut und einem großen geschmolzenen Zentrum im Gegen-Uhrzeigersinn vom Verteiler 52 (siehe F i g. 1) an den Verteilern 53,54 und 21 vorbei bis zu einem Punkt geführt, wo die erstarrte Haut im Verhältnis zum geschmolzenen Zentrum ziemlich groß geworden ist, was bedeutet, daß der gegossene Strang sich über einen Bogen von mehr als 90° und vorzugsweise mehr als 180° bewegt hat, so bewirkt ein solcher Orientierungswechsel des Gießkörpers im Verlauf der Erstarrung, daß die Ausbildung von großen Konzentra-" tionen an segregierten Bestandteilen oder Verunreinigungen verhindert wird.

Es wurden Messungen durchgeführt, um den Grad der Segregation von Schwefel- und Sauerstoffverunreinigungen und den Grad der Kohlenstoffsegregation in nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Strängen zu bestimmen. Um ein Segregationsoprofil von gegossenen Strängen zur Bandseite herzustellen, wurden drei Sätze von Proben für Analysezwecke aus Querprofilen des gegossenen Stranges ausgestanzt, eine Probe aus dem Zentrum des Abschnittes, eine 20 mm links vom Zentrum und eine 20 mm rechts vom Zentrum. Die erhaltenen Analysenwerte wurden dann gemittelt, um ein durchschnittliches Profil für einen jeden Strang zu erzielen. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in den F i g. 2,3 und 6 dargestellt.

In dem Diagramm der Fig.2 ist der durchschnittliche prozentuale Schwefelgehalt in Abhängigkeit von der Lage zwischen der Radseite und dem Staub (0 mm) und der Bandseite des Stabes (44 mm) dargestellt, wobei der Stahl einen Gehalt von 0,45 Gew.-% Kohlenstoff, 0,02 Gew.-% Schwefel, 0,99 Gew.-% Mangan, 0,02 Gew.-% Phosphor und 0,21 Gew.-% Silicium (Probe Nr. 45) hatte. Die maximale Abweichung vom durchschnittlichen Schwefelgehalt lag im Falle der Messungen, die in Fig.2 dargestellt sind, bei 0,0013% (13ppm) und die Standardabweichung bei 0,000498%. Dies stellt eine unerwartet hohe gleichförmige Verteilung von Schwefel dar, ohne ins Gewicht fallende nachteilige Segregation. Untersuchungen an anderen Prüflingen zeigten, daß im Falle von Prüflingen mit 0,01755% bzw. 0,02993% Schwefel maximale durchschnittliche Schwefel-Abweichun-•gen bei 0,00114% bis 0,004% (11,4 ppm bis 40 ppm) und Schwefel-Siandardabweichungen bei 0,000483% bis 0,00138%, wie unten dargestellt, lagen.

Durchschnittswerte von 3 Schwefelmessungen in jeder angegebenen Position in ppm

	Probe Nr.	41	43	45	20 I	48
	26	308,0	234,3	226,7	316 !
5 mm	170,3	310,6	233,0	240,0	328 25
15 mm	180,7	271,0	223,7	235,0	316
25 mm	174,3	297,6	227,0	239,7	317
35 mm	170,7	297,6	231,0	238,7	325
40 mm	181,7	311,0	238,7	—	_ \
47 mm	—	299,3	231,2	236,0	320,4 30
Durchschnitt	175,5	40,0	11,7	13,0	12,0 I
Durchschnittliche	11,4				S
Abweichung		13,8	4,88	4,98	5,08 I
Standardabv/eichung	4,83

In dem in F i g. 3 dargestellten Diagramm ist der durchschnittliche Sauerstoffgehalt (ppm) in Abhängigkeit von der Lage zwischen dem Rad und den Bandseiten für die gleiche Probe Nr. 45 dargestellt. Der Sauerstoffgehalt lag bei ungefähr 70 ppm (0,007%) und die maximale Abweichung vom durchschnittlichen Sauerstoffgehalt im Strang, wie in F i g. 3 dargestellt, bei 5 ppm (0,0005%). Die Standardabweichung betrug 1,651 ppm.

Die verbesserten erfindungsgemäß erzielbaren Sauerstoff-Segregationseigenschaften ergeben sich auch durch einen Vergleich der F i g. 3 mit den F i g. 4 und 5. Im Falle des in F i g. 4 dargestellten Diagramms ist der Prozentsatz des Sauerstoffgehaltes in Abhängigkeit von der Position zwischen dem Boden und dem oberen Teil des gegossenen Stranges dargestellt, der unter Verwendung einer üblichen Hazelett-Strip-Casting Maschine mit einer im wesentlichen horizontalen Form gegossen wurde. Das Diagramm wurde der Seite 43, F i g. 6 einer Arbeit von B. C. Whitmore und J. W. Hlinka, »Continuous Casting of Low-Carbon Steel Slabs by the Hazelett-Strip-Casting Process«, Open Hearth Proceedings, 1969, entnommen. Durch Umrechnung auf ppm-Basis zeigt F i g. 4 eine maximale Abweichung von ungefähr 100 ppm (0,01 %) oder mehr und eine Standardabweichung von ungefähr 29,88 ppm. Der bei diesem Verfahren erzeugte Gußstrang wies eine beträchtliche Sauerstoff-Segregation auf, und zwar auch dann, wenn der durchschnittliche Sauerstoffgehalt relativ gering war, d. h. bei etwa 0,004% lag. Die schlechteste Segregation trat dabei nahe der oberen Oberfläche des Stranges auf, wie sich aus F i g. 4 und der erwähnten Veröffentlichung ergibt

In F i g. 5 ist der Sauerstoffgehalt eines Gußstahlstranges, der unter Verwendung einer kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung mit einer vertikalen Form vom Concast-Typ, einschließlich einer gewölbten, schwingenden Form hergestellt wurde, in Abhängigkeit von der Lage dargestellt Die in dem Diagramm enthaltenden Werte sind Durchschnittswerte von fünf Proben, die von einem Prüfling vom Bodenteil bis zum oberen Teil entnommen wurden, der 0,46 Gew.-% Kohlenstoff, 0,94 Gew.-% Mangan, 0,021 Gew.-% Phosphor, 0,016 Gew.-% Schwefel und 0,22 Gew.-% Silicium enthielt. Die maximale Veränderung, die in F i g. 5 dargestellt ist, liegt bei ungefähr 26,5 ppm und die Staridardabweichung bei 10,6 ppm. Der durchschnittliche Sauerstoffgehalt liegt bei etwa 0,006%. Ein anderer Prüfling mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von etwa 0,009% zeigte eine Abweichung von 29 ppm.

Ein nach dem Verfahren der Erfindung gegossener Strang weist des weiteren eine unerwartet gleichförmige Kohlenstoffverteilung auf, wie sich aus dem Diagramm der F i g. 6 ergibt, das das durchschnittliche Kohlenstoffgehaltprofil eines solchen Stranges (Probe Nr. 48) darstellt Dieser Strang enthielt ungefähr 0,185 Gew.-% Kohlenstoff, 0,59 Gew.-% Mangan, 0,01 Gew.-% Phosphor, 0,032 Gew.-% Schwefel und 0,17 Gew.-% Silicium. Die in dem Diagramm der Fig. 6 eingetragenen Punkte sind Durchschnittswerte von drei Messungen für eine jede Position zwischen Rad und Bandseiten. Aus F i g. 6 ergibt sich eine maximale durchschnittliche Abweichung vom Kohlenstoffgehalt von ungefähr 0,009% (90 ppm) und eine Standardabweichung von 0,00305%.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Stahlschmelze enthält vorzugsweise Kohlenstoff in einer Konzentration von 0,04 bis 1,4 Gew.-%.

Es wurde gefunden, daß besonders vorteilhafte Ergebnisse dann erreicht werden, wenn der Kohlenstoffgehalt des Stahles zwischen 0,06 und 0,80 Gew.-% liegt.

Es wurde ferner die Zugfestigkeit eines nach dem Verfahren der Erfindung gegossenen Stahlstranges mit der Zugfestigkeit eines Stahlstranges verglichen, der nach dem üblichen Gießverfahren des Standes der Technik erhalten wurde, und zwar unter Verwendung einer in der Praxis üblichen Concast-Gießmaschine mit einer oszillierenden bogenförmigen Form, wobei Stahlschmelzen gleicher Zusammensetzung verarbeitet wurden. Die Messungen erfolgten mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 0,001/Sekunde unter Verwendung eines 2,54 cm Dehnungsmessers.

Aus F i g. 7 ergibt sich die Zugfestigkeit eines Prüflings eines nach dem Verfahren der Erfindung gegossenen Stranges von ungefähr 7522 bis 7733 kg/cm² im Vergleich zu der Festigkeit des nach dem Stande der Technik erhaltenen Prüflings von ungefähr 6541 bis 6611kg/cm². Die Stahlschmelze enthielt: 0,45 Gew.-% Kohlenstoff, 0,97 Gew.-% Mangan, 0,019 Gew.-% Phosphor, 0,017 Gew.-% Schwefel und 0,21 Gew.-% Silicium.

Der erfindungsgemäß erzielbare Festigkeitsanstieg von ungefähr 10 bis 15% oder darüber beruht offensichtlich auf der ungewöhnlich gleichförmigen Verteilung der Bestandteile und Verunreinigungen. Es wurde des weiteren festgestellt, daß die nach dem Verfahren der Erfindung gegossenen Stränge eine größere prozentuale Dehnung und eine größere Proportionalitätsgrenze in kg/cm² aufwiesen, als die nach dem Stande der Technik hergestellten Produkte, wie sich aus der folgenden Tabelle ergibt:

Prüfling Nr.

Zugfestigkeit
in kg/cm²

Dehnung in°/o

Proportionalitätsgrenze in kg/cm²

Strang gemäß Erfindung

Strang gemäß Stand der Technik

7522
7733
7592

6611
6541

10
13
16

4501 5019 5040

4340 4046

Aus Fig.8 ergibt sich die Intensität der charakteristischen Mangan-Röntgen-Strahlen längs einer willkürlichen Linie einer Länge von etwa 800 μπι innerhalb eines Prüflings eines Stahlstranges, der nach dem Verfahren der Erfindung gegossen wurde. Es zeigt sich, daß der Intensitätsgrad über die Länge, die mit 100% markiert ist, relativ konstant ist, entsprechend einer Basiskonzentration von 0,98% Mangan und einem absoluten Wert von ungefähr 11 Einheiten bei der graphischen Anzeige eines Elektronen-Mikroprobenanalysiergerätes. Es tritt lediglich eine wesentliche Abweichung von etwa 173% des Basisniveaus, d. h. äquivalent einer lokalen Konzentration von etwa 1,69% Mangan auf.

Aus F i g. 9 ergibt sich die Mangan-Röntgen-Strahlenintensität eines Prüflings, der nach dem Concast-Verfahren des Standes der Technik gegossen wurde. Hier fällt auf, daß der Intensitätsgrad viele Spitzen aufweist, die kleinen Bezirken von segregiertem Mangan entsprechen. Es wurde ein absoluter Wert von ungefähr 12 Einheiten auf der Streifenkarte des Elektronen-Mikroprobenanalysiergerätes festgestellt und für die 100% Linie verwendet Der durchschnittliche Wert der besonders auffälligen Spitzen liegt bei etwa 320% des Basisniveaus und die maximale Abweichung des Mangangehaltes, die beobachtet wurde, lag bei über 400%, wie sich aus den folgenden Werten ergibt:

Spitze

% Basis-Niveau

Nr. 1	396%
Nr. 2	227%
Nr. 3	292%
Nr. 4	404%
Nr. 5	262%
Nr. 6	335%

Es hat sich gezeigt, das besonders vorteilhafte Ergebnisse bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren dann erhalten wurden, wenn der Mangangehalt des Stahles bei etwa 0,30 bis 1,20 Gew.-% liegt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall, bei dem man die Metallschmelze aus einer oberhalb eines sich drehenden Gießrades angeordneten Gießvorrichtung in die aus der Nut des Gießrades und eines die Nut abdeckenden Bandes gebildete Form einfließen läßt und die erstarrte Schmelze aus der Form als endlosen Strang abzieht, nachdem dieser infolge der Drehung des Gießrades eine etwa vertikale Position erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallschmelze eine Stahlschmelze vergießt, wobei im Strang die maximalen Schwankungen 1. des Mangangehaltes bei weniger als 400% des durchschnittlichen Mangangehaltes, 2. des durchschnittlichen Schwefelgehaltes bei weniger als 0,004%, 3. des durchschnittlichen Sauerstoffgehaltes bei weniger als 0,002% und 4. des durchschnittlichen Kohlenstoffgehaltes bei weniger als 0,01 %, jeweils im Querschnittsprofil, liegen.