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ontinuierliches Stahl-Gießverfahren
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stahlguß
mittels eines kontinuierlichen Gießverfahrens.
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Beim kontinuierlichen Stahl-Gießverfahren ergeben sich Probleme durch
Fehlstellen, wie sie durch Ultraschall untersuchungen festgestellt werden, d.h.
es treten Einschlüsse unterhalb der Oberfläche oder in inneren Abschnitten eines
kontinuierlichen Gießbandes (im folgenden der Einfachheit halber als "c.c.-Band"
bezeichnet), während des Erstarrens auf bzw. es werden Schwindhohlräumc bzw. Lunker
im axialen Mittelabschnitt des c.c.-Bandes erzeugt. Zusätzlich treten kräftige Seigerungen
bei c.c.-?3ändern, die bei. einer hohen Temperatur gegossen werden, bei kontinuierlichen
Gießvorgängen auf, wodurch die Kaltverformbarkeit aufgrund des verringerten Reduktionsverhältnisses
betroffen ist.
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Verschiedene Versuche sind bislang unternommen worden, um die inneren
Fehlstellen von c.c.-Bändern einschließlich der zentralen Seigerungen sowie der
Schwinghohlräume durch einfaches magnetisches Rühren entweder innerhalb einer Form
oder in einer sekundären Kühlzone oder durch Trennen der Kopfenden der wachsenden
Kristalle mit Fluidbewegungen im geschniolzenen Stahl zur Erzeugung einer kronen
Zahl von gleichachsigen Kristallen wodurch die gleiciachsige Krlstallzone im Mittelabschnitt
des c.c.-Bandes erweitert wird, zu beseitigen. Mit keinem dieser Versuche ist jedoch
ein ausreichender Erfolg bei der Verringerung der Rate der zentralen Seigerungen
und der Irregularitaten der zentralen Seigerungen in Axialrichtung der c.c.-Bänder
erzielt worden, so daß es mißlingt, Stahlguß befriedigender Qualität herzustellen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das die vorstehend
erläuterten Probleme beseitigt und das in der Lage ist, Stahlguß befriedigender
Qualität mit weniger zentralen Seigerungen bzw. Ausscheidungen bzw. Entmischungen
bei kontinuierlichen ',tanl-Gießverfahren zu erzeugen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren in
einer bevorzugten Form den Schritt auf, das geschmolzene Metall an mindestens zwei
von drei Stellen, nämlich einer Gußform, einer %wischen-Erstarrungszone und einer
End -Erstarrungszone eines kontinuierlichen Siebbandes dadurch elektromagnetisch
zu rühren, daß zum elektromagnetischen Rühren in der Gußform ein Magnetfeld angelegt
wird, das durch einen Wechselstrom mit einer Frequenz f=1,5 ~ 10 Hz und einer Stärke
G im Bereich von 195 x e-0,18f # 1790 x e-0,2f (Gauss = 104 Tesla) an der inneren
Oberfläche der Gußform
angelegt.wird, daß zum elektromagnetischen
Rühren in der Zwischen-Erstarrungszone ein durch einen Wechselstrom mit einer Frequenz
f=1,5 ~ 10 Hz induziertes Magnetfeld mit einer magnetischen Flußdichte G im Bereich
von 195 x e0 18f ~ 1790 x e0>2f an der Oberfläche des Bandes oder ein durch einen
Wechselstrom mit einer Frequenz f=50#60 Hz induziertes Magnetfeld mit einer magnetischen
Flußdichte G im Bereich von 0,6 x 106/(D-107)²# 1,8 x 106/(D-100)² (wobei D die
Dicke der erstarrten Schalenschicht des Bandes an der Oberfläche des Bandes in inm
ist) angelegt wird, und daß zum elektromagnetischen Rühren in der Enderstarrungszone
ein durch einen Wechselstrom mit einer Frequenz f=1,5 #- 10 Hz erzeugtes Magnetfelu
mit einer Magnetflußdichte im Bereich von 895 x e2f ~ 2137 x e-0,2f an der Oberfläche
des Bandes angelegt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher be-Schrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Indexzahl
der Einschlüsse als Funktion der Magnetflußdichte, Fig. 2 die Rührintensität in
c.c.-Bändern mit großen Querschnittsflächen als Funktion der Frequenz, Fig. 3 die
Zahl der Makrostreifenrisse bei ohne RUhren hergestellten c.c.-Bändern und bei mit
Rühren innerhalb der Form alleine oder sowohl in der Form und in der Zwischen-Erstarrungszone
hergestellten c.c.-Bändern, Fig. 4A und 4B Aufnahmen der Makrostruktur von c.c.-Bändern
im Schnitt
Fig. 5 die ße,ziehung zwischen der Magnetflußdichte und
dem zentralen Seigerungsverhältnis bzw.
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dem negativen Seigerungsverhältnis bei einem Weiß( ß)-Band, Fig.
6 eine Darstellung des optimalen Bereichs der Magnetflußdichte, Fig. 7 ein ähnliches
Diagramm wie Fig. 5, Fig. 8 ein Diagramm des optimalen Bereichs der Magnetflußdichte
ähnlich wie Fig. 6, Fig. 9 ein Diagramm des Zug-Einschnürungsverhältnisses, Fig.
10 ein Di.agrans ätinl i oh den Fig. 5 und 7, Fig. 11 eine Darstellung des optirnalen
Bereichs der Magnetflußdichte, Fig. 12 ein Diagramm der Seigerungen in Querrichtung
des c.c.-Bandes, und Fig. 13 ein Diagramm der Seigerungen bei unterschiedlichen
itührbedingungen.
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Wenn das elektromagnetische Rühren, (las für Bewegungskräfte im geschmolzenen
Stahl bei einem kontinuierlichen Stahl-Gießverfahren sorgt, zu schwach ist, ist
es nicht in der Lage, in einem ausreichenden Umfang die bereits erläuterten Einschlüsse
im geschmolzenen Stahl sowie die negativen und zentralen Seigerungen zu verringern.
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Andererseits wirkt zu intensives Rühren gegenteilig, so daß abrupt
die Einschlußzahl sowie die negativen Seigerungen in den c.c.-Bändern erhöht werden,
deshalb wurden unter Berücksichtigung des Einschlußpegels wie
auch
des Verh,ilVlisses der negativen und zentralen (Mitten-) Seigerungen ausgedehnte
Experimente und Studien der verschiedenen Faktoren beim elektromagnetischen Rühren
zur Herstellung von Stahlmaterial befriedigender Qualität mittels des kontinuierlichen
Gießverfahrens durchgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll im folgenden exemplarisch erläutert
werden, wobei die Erfindung auf beruhigten Stahl mit niedrigen Kohlenstoffgehalt
angewendet wird.
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Mittels eines LD-Konverters wurde geschnolzener Stahl hergestellt,
der iril wesentlichen, nach Einstellen der Al- und FeMn-Komponenten zum Zeitpunkt
des Abstichs eine chemische Zusammensetzung von C=0,13%, Mn=0,45%, Si=0,06%, P=0,014%,
S=0,017%, Cu=0,01%, Ni=0,01%, Cr=0,02%, Mo=0,01% und Al=0,035% hatte. Nach einer
"Feinungs"-Behandlung wurde der geschmolzene Stahl kontinuierlich in eine Gußform
über eine untergetauchte Düse geführt, wobei ein nicht oxidierender Zustand durch
eine Ar-Dichtung zwischen der Pfanne und dem Trichter und der Form zur Verhinderung
der Erzeugung von Einschlüssen zum Zeitpunkt des Gießens aufrecht erhalten wurde,
wobei der geschmolzene Stahl zu der Form durch die untergetauchte Düse kontinuierlich
nachgeliefert wurde.
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Dem geschmolzenen Stahl in der Gußform wurde ein schmierendes Pulver
zugesetzt, beispielsweise ein Pulver aus Si02=33,9%, Ca0=34,0, Al203=4,3%, Fe203=2,O%
Na2O=8,4%, K20=0,6%, 0=0,9, F=5,10 und C=5,5%.
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Der geschmolzene Stahl in der Gußform beginnt durch den Kühleffekt
der Gußwandflächen von seiner äußeren Umfangsfläche her zu erstarren und wird kontinuierlich
nach
unten aus de,r Form zum Überführen in eine sekundäre Kühlzone herausbefördert. Um
den Außenumfang der Gießform ist eine elektromagnetische Spule vorgesehen, die von
Wechselstrom durchflossen ist, um ein Magnetfeld für das elektromagnetische uhren
zu induzieren.
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Erfindungsgemäß wird für das elektromagnetische Rühren innerhalb der
Gießfor m eine Frequenz von 1,5 - 10 Hz, welche in der Dämpfung geringer ist, verwendet,
so daß die Magnetkraft den geschmolzenen Stahl durch die Kupferwände der Form mit
geringer magnetischer Permeabilität erreicht. Um einen entsprechenden elektromagnetischen
Rühreffekt innerhalb der Form zu iiaben, ist die Magnetflußdichte an der inneren
Wandoberfläche der Form, welche durch die elektromagnetische Spule induziert wird,
zusätzlich zu der Frequenz ein wichtiger Faktor.
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Fig. 1 zeigt graphisch die Indexzahl der Einschlüsse in c.c-Bändern,
die auftreten, wenn die Magnetflusidichte die für die Intensität des Ruhrens repräsentativ
ist, bei einer Frequenz des angelegten Stromes über einen bestimmten Bereich variiert
wird. Aus der Abbildung sieht man, daß die Magnetflußdichte unter dem Ges ichtspunkt
der erlaubten Grenze für die Indexzahl der EJnschlüsse bei in der Praxis akzeptablen
c.c-Bändern auf einen bestimmten Bereich beschränkt sein sollte.
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Dies heißt, damit eine vorgegebene Bewegung durch Rühren in den geschmolzenen
Stahl erzeugt wird, sollten die Werte, di durch die Frequenz und die Magnetflußdichte
gegeben sind, in bestimmte Bereiche fallen. In dem Diagramm gemäß Fi. , 1 sollte
der Wert der Frequenz f in dem Bereich von 1,5 10,0 Hz ein, während der Werft der
Magnetflußdichte G im Bereich 195 x e-0,18f#G#1790 x e-0,2f sein sollte.
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Anaers ausgedrückt, außerhalb dieses Bereichs enthalten die c.c.-Bänder
Einschlüsse in einer erhöhten Men;e, was sich in einer niedrigen Kaltverformbarkeit
widerspiegelt, so daß leicht Sprünge erzeugt werden, was wiederum den Anteil von
defekten Erzeugnissen erhöht.
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Das elektromagnetische Rühren in den vorstehend genannten Bereichen
erzwingt die Erzeugung von gleichachsigen Kristallkeimen in dem geschmolzenen Stahl.
Genauer gesagt ist die Erzeugung von gleichachsigen Kristallkeimen in dem gerührten
geschmolzenen Stahl leichter in der anfänelichen Stufe der Erstarrung möglich, in
der die säulenförmigen Dendride, die von der Außenoberfläche des c . c . -Bandes
wachsen, noch sehr fein sind und leicht aufgelöst werden, was ermöglicht, daß feine
gleichachsige Kristallkeime in großem Umfang erzeugt werden. Ferner wird die Erzeugung
von gleichachsigen Kristallkeimen durch den Kühleffekt beschleunigt, der aus dem
Fluß des geschmolzenen Stahls in dem Meniskusabschnitt der Form resultiert.
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Betrachtet man die Frequenz des bei der Herstellung eines c.c.-Bandes
mit einer größeren Querschnittsfläche als 400 cm anzulegenden Stromes, so ist es
empfehlenswert, die Frequenz vorzugsweise in dem Bereich zwischen 1,5 w 4 1{z mit
Rücksicht auf die starke magnetische Perrneabilität zu wählen, die erforderlich
ist, uni eine entsprechende Intensität des elektromagnetischen Rührens zu erzielen.
In diesem Zusamrnenhang zeigt Fig.
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2 die Intensität der elektromagnetischen Rührwirkung bei untersch.iedlichen
Frequenzen, welche bei c.c.-Bänd.ern mit großen Querschnittsflächen auftritt. Hieraus
erkennt man, daß eine entsprechende Intensität des elektromagnetischen ]ührens dadurch
erhalten werden kann, daß die Frequenz in dem Bereich von 1,5 y4 Hz gewählt wird.
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Natürlich ist die magnetische Flußdichte in einem derartigen Fall
auf den Bereich beschränkt, der durch die vorstehend angegebene Cm weichung gegeben
ist.
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Das c . c . -Band, das durch das untere Ende der Form nach dem elektromagnetischen
Rühren in der Form herausgezogen wird, wird erneut eine elektromagnetischen Rühren
in der Zwischen-Erstarrungszone des c.c.-Bandes beim Durchgang durch ein magnetisches
Feld unterzogen, das von einer elektromagnetischen Spule hervorgerufen wird, die
uni das c.c.-Band herum angeordnet ist, uni den nicht erstarrten gesctlmolzerlen
Stahl in dem Band weiter zu rühren. Bei diesem Beispiel ist es erforderlich, beim
elektromagnetischen Rühren eine niedrige Frequenz (1,5 ~ 10 Hz) im Hinblick auf
die magnetische Perrneabilitt sowie eine magnetische Flußdichte G (Gauss) im Bereich
von 195 x e0,18 G« 1790 x e-0,2f an der Oberfläche des c.c.-Bandes zu verwenden.
In dem Fall, daß die elektromagnetische Spule das c.c.-Band erreichen kann, kann
eine übliche Frequenz von 50 # 60 Hz anstelle der niedrigen Frequenz verwendet werden.
In einem derartigen Fall ist der Bereich für eine passende magnetische Flußdichte
G (Gauss) für ein c.c.-Band mit einer erstarrten Schalendicke von D mm:
Dadurch, daß elektromagnetisches Rühren in der Zwischen-Erstarrungszone eines c.c.-Bandes
zusätzlich zu dem innerhalb der Gußform durchgeführt wird, werden die Einschlüsse
über eine breitere Fläche über die Breite des c.c.-Bandes verringert, was die Kaltverformbarkeit
insgesarnt verbessert. Ferner trägt das elektromagnetische Rühren in der Zwischen-Erstarrungszone
zu der Erzeugung
von gleichachsigen Kristallkeimen in dieser Ebene
bei.
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Fig. 3 zeigt die Zahl der Makrostreifenrisse (in Indexzahlen) in c.c.-Bä.ndern
ohne elektromagnetisches Rühren (Symbol "o"), mit einfachem Rühren in der Form (Symbol
"*") und mit zweifachen Rühren in der Form und in der Zwischen-Erstarrungszone entsprechend
der Erfindung (Symbol "# ") in Abhängigkeit vom Abstand von der Oberflächenschicht
zu der Mittelachse jedes Bandes. Wie man sieht, wird die Zahl der Makrostreifenrisse,
die man innerhalb der Oberflächenschicht in dem Band erhält, durch das erfindungsgemäße
Verfahren gedrückt.
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Bei der Sltrstellung von Ställen mit n.iedrigen Kohlenstoffgehalt
mittels eines kontinuierlichen Gußverfahrens ergibt sich ein Problem dadurch, daß
Lunker bzw.
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Schwindhohlräume in den Mittelabschnitten der c.c.-ßänder auftreten;
dieses Problem ist für Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zusätzlich zu dem
bereits erwähnten Problem der Einschlüsse eigentümlich. Dieses Problem kann dadurch
beseitigt werden, daß eine elektromagnetische Rührbehandlung in der End-Erstarrungszone
des c.c.-Bandes zusätzlich zu der Rührbehandlung in der Form und/oder der Zwischen-Erstarrungszone
durchgeführt wird.
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er Ausdruck "End-Erstarrungszone" des geschmolzenen Stahls wird in
diesem Zusammenhang für den Zustand benutzt, in dem als Ergebnis des Fortschreitens
der Erstarrung in gleichgerichtete Kristalle, der kürzere Durchmesser des Beckens
des geschmolzenen Stahls kleiner als 100 mm im Fall von c.c.-Bändern, die größer
als 200 mlla sind, oder kleiner als 1/2 mal der Länge der kürzeren Seite des Bandes
im Falle von c.c.-Bändern wirkt, die kleiner als 200 mmn sind.
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Das sogenannte "Brücken" - Phänomen tritt in Stählen mit niedrigem
Kohlenstoffgehalt aufgrund des schnellen hachstullls von säulenförmigen Kristallen
auf. Das vurstehand beschriebene elektromagnetische Rühren in der Form und/oder
der Zwlschen-Erstarrungszone hat jedoch die Wirkung, die säulenförmigen Kristalle
aufzulösen und die Menge der gleichachsigen Kristalle zu erhöhen.
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Das elektromagnetische Rühren in den Becken des geschrnolzenen Stahls
in Enderstarrungszustand dient zur Verteilung des geschmolzenen Stahls zwischen
den einzelnen gleichachsigen Kristallkörnern und somit zur Reduzierung des Temperaturgradienten.
Dann erstarren die gesamten noch nicht erstarrten Abschnitte praktisch gleichzeitig,
so daß die Lunker verteilt sind, wodurch die Erzeugung von aufeinanderfolgenden
Hohlräumen im Mitte schnitt unterdrückt wird. Geeignete Bedingungen für das elektroirianetische
Rühren in der End-Erstarrungszone sind im wesentlichen eine Frequenz im Bereich
von 1,5 lOHz sowie eine Magnetflußdichte G (Gauss) an der Oberfläche des c.c.-Bandes
im Bereich von 895 x e-0,2f# G 2137 x c0,2f Fig. 4 zeigt Fotos der Makrostruktur
im schnitt von c.c.-Bändern A und B, bei denen allein in der Form elektromagnetisch
gerührt worden ist bzw. bei denen zweifach oder kombiniert elektromagnetisch in
der Form und der Enderstarrungszone gerührt worden ist. Wie aus der vorstehenden
Erläuterung klar ist, sind di.e Lunker im Mittelabschnitt deutlich bei dem c.c.-Band
B unterdrückt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar ist, werden synergistisclle
Effekte bei dem erfindungsgemäßen Verfah-
ren erzeugt, das das
c.c.-Band elektromagnetischem Rühren an zumindest zwei Stellen längs seines Weges
durch die Gußform, die Zwischen-Erstarrungszone und die End-Erstarrungszone unter
besonderen Frequenz - und Magnetflußdichte-Bedingungen unterzieht. Die vorstehende
Erläuterung hat sich zwar auf Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bezogen, die
vorliegende Erfindung ist aber auch auf Stähle mit mittlerem und hohen Kohlenstoffgehalt
anwendbar.
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Bei der Anwendung auf Stähle mit mittleren oder hohem Kohlenstoffgehalt,
bei denen die Verrringerung der negativen und Mitten-Seigerungen gewünscht werden,
ist es vorteilhaft, die Frequenz für das elektromagnetische Rühren in der Form in
den Bereich zwischen 1,5 und 10 Hz und die Magnetflußdichte G (Gauss) an der Oberfläche
des c.c.-Bandes im Bereich von 268 x e-0,18f#G#745 x e-0,2f......(1) zu wählen und
beim elektromagnetischen Rühren in der Zwischen-Erstarrungszone des c.c.-Bandes
die Frequenz im Bereich von 1,5 bis 10 Hz und die Magnetflußdichte an der Oberfläche
des c.c.-Bandes im Bereich von 8 -0,18f« G #745 x e0,2 (2) zu wählen oder übliche
Frequenzen von 50 bis 60 Hz zur Erzeugung einer Magnetflußdichte an der Oberfläche
des c.c.-Bandes im Bereich von 750000/(D-107)²# G 750000/(D-l00)2 (3) zu wählen.
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Das folgende Auführungsbeispiel erläutert die vorstehend erläuterten
Bereiche unter dem Gesichtspunkt der Mittenseigerungen. Fig. 5 zeigt das Verhältni.s
der Mittenseigerungen zu den in der Oberflächenschicht erzeugten Seigerungen bei
unterschiedlichen Intensitäten des elektromagnetischen Rührens, d.h. bei Variieren
der Magnetflußdichte bei jeder Frequenz des angelegten Wechselstroms beim elektromagnetischen
Rühren in der Form, wobei geschmolzener Stahl verwendet wurde, der durch 3-Chargen-Blasen
in einem LD-Konverter erhalten worden war, und der, nach Einstellen der Al und Fe
- Anteile zum Zeitpunkt des Abstichs folgende chemische Zusammensetung hatte: C=0,61%,
Mn=0,90%, Si=1,65%, P=0,020%, S=0,015%, Cu=0,13%, Ni=0,01%, Cr=0,02%, Mo=0,01% und
Al=0,030%. Man sieht hieraus, daß die Magnetflul3d.i chte auf einem bestimmten Bereich
im Hinblick auf den zugestehbaren Bereich des Verhältnisses der Mittenseigerungen
zu dem Verhältnis der negativen Seigerungen in der Oberflächenschicht für diese
Sorte von c.c.-Bändern beschränkt sein sollte. Um eine vorgegebene Rührwirkung in
dem geschmolzenen Stahl zu erzielen, ist es notwendig, daß die Magnetflußdichte
in einem bestimmten Bereich, der durch die Frequenz gegeben ist, liegt. Wie man
aus Fig. 5 ersieht, ist die passende Frequenz f des Wechselstroms im Bereich von
1,5 bis 10 Hz und die geeignete Magnetflußdichte G (Gauss) an der Oberfläche des
c.c.-i3andes in Bereich von 258 x e-0,18f # G # 745 x e-0,20f......(1) Werte, die
den vorstehend genannten Bereich überschreiten, führen zu c.c.-Bändern, die aufgrund
des Ansteigens der Mit1;e nseigerungen schlechter in der Kaltverfonnbarkeit sind,
und die eine geringe Abschreckhärte aufgrund des Ansteigens der negativen Seigerungen
in der Oberflächenschicht haben, was sich in einem in der Praxis
nicht
annehmbarXhohen Anteil von unzulänglichen Produkten wiederspiegelt.
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Fig. 5 zeigt die Wirkung von Niederfrequenzrühren (1,5cd 10dz) in
der Form auf die Mittenseigerungen von Kohlenstoff und die negativen Seigerungen
bei einem "Weißband" beim kontinuierlichen Gießen eines Blocks mit 0,60Jjo C, bei
denen das Verhältnis der auf der linken Ordinate aufgetragenen Mittenseigerungen
scharf mit dem Ansteigen der auf der Abszisse aufgetragenenen Magnetflußdichte in
einem bestimmten Bereich abfällt. Andererseits wachsen die auf der rechten Ordinate
aufgetragenen negativen Seigerungen bei Weißbändern linear mit der Magnetflußdichte
an. In Fig. 5 ist durch Schraffieren eine optimale Zone für das elektromagnetische
Rühren dargestellt, in der das Mittenseigerungs-Verhältnis von C kleiner als 1,2
und das Verhältnis der negativen Seigerungen von C kleiner als-0,10 ist. Der optimale
Bereich der Magnetflußdichte wird enger und niedriger bei einer höheren Frequenz,
bei zwei Hz ist er 187 bis 500 und bei 4Hz 130 bis 335.
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Die schraffierte Fläche in Fig. 6 zeigt den optimalen Bereich der
Beziehung zwischen der Frequenz und der Magnetflußdichte, der durch die vorstehend
angegebene Gleichung (1) ausgedrückt ist.
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Für die weitere Verringerung der Irregularitäten bei den iiittenseigerungen
in Axialrichtung der c.c.-Bänder nach elektronlagnetiscklem Rühren in der Form ist
es wirkungsvoll, die Binder noch einmal elektromagnetischem Rühren unter vorgegebenen
Bedingungen in der Zwischen-Erstarrungszone zu unterziehen, wodurch die Nittenseigerungen
durch Erzeugen einer größeren Menge von gleich -achsigen Kristallen verbessert werden.
Das elektromag-
netische Rühren in der Zwischen-Erstarrungszone
so sollte 1 te bei der vorstehend angegebenen Frequenz und bei einer AMgnetflußdichte
entsprechend (2) oder (3) ausgeführt werden. Der optimale Bereich (2) ist durch
dieselben Gründe bestimmt, wie sie für das Rühren in der Form betrachtet worden
sind. Es soll nun die Schalendicke in der Zwischen-Erstarrungszone für einen Fall
betrachtet werden, bei dem eine sogenannte komrnerzielle Frequenz benutzt wird.
Ähnlich wie Fig. 5 zeigt Fig. 7 die itlagnetflußichte des elektromagnetischen Rührens
in der Zwischen-Erstarrungszone in Beziehung rnit den Mittenseigerungen und den
negativen Seigerungen bei Weißbändern in Bezug auf c.c.-Bändern mit Schalendicken
von 20mm und 60 mm, wobei die entsprechende optimalen Bereiche durch Schraffieren
angegeben sind. Der optimale Bereich der Magnetflußdichte in Abhängigkeit von der
erstarrten Schalendicke (D mm) ist in Fig. 8 gezeigt.
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Wie vorstehend erläutert, hat die Verwendung von elektrornagnetiscEleln
Rühren anschließend an das Rühren in der Form den Effekt, die Seigerungen in c.c.-Bändern
zu verringern. Dieser Effekt drückt sich beim Zug-Einschnürungsverhältnis, wie in
Fig. 9 gezeigt, aus; aus dieser Fig. erkennt man, daß das Zug-Einschnürungsverhältnis
der Probe C, die erfindungsgemäß hergestellt worden ist, wesentlich, verglichen
mit der Probe A, bei der kein Rühren stattgefunden hat, und der Probe B verbessert
worden ist, bei der lediglich in der lorm allein gerührt worden ist.
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Zwar können die Irregularitäten der Mittenseigerungen in Axialrichtung
der c.c.-Bänder durch das kombinierte elektromagnetische Rühren in der Form und
der Zwischen-Erstarrungszone verbessert werden, die Rate der Mittenseigerungen Hauptkonzentration
im Axial-Mittelabsehnitt) kann jedoch weiter durch Erzeugen eines elektromagnetischen
Wirbels i.n der Ind-Erstarrungszone zusätzlich
zu dem Rühren im
der Form und/oder der Zwischen-Erstarrungszone verbessert werden. Durch Erzeugen
eines Flusses in dem Becken des geschmolzenen Stahls durch elekromagnetisches Rühren
in der End-Erstarrungszone wird der geschmolzene Stahl innerhalb der gleichachsigen
Kristallzone des geschmolzenen Stahls gerührt. Das Rühren in der End-Erstarrungszone,
in der der verbleibende geschmolzene Stahl nahezu keinen Temperturgradienten verglichen
mit dem Rühren der Säulen-Kristallzone hat, bewirkt, daß der geschmolzene Stahl
einer Verdichtung an der Grenzfläche der Erstarrung unterzogen wird, die -zwischen
den einzelnen Kristallkörnern verteilt ist, wobei eine weitere Vorwärts-oder Rückwärtsbewegung
des geschmolzenen Stahls verhindert wird. Deshalb schreitet die Erstarrung praktisch
gleichzeitig in dem Becken für den geschmolzenen Stahl fort, wobei verdichteter
geschmolzener Stahl zwischen den einzelnen Kristallkörnern mitgeführt wird, wodurch
das Weißband bzw. das gezogene Band verbreitert wird, um die Möglichkeit von Seigerungen
zu verringern. In diesem Zusammenhang sollte die Magnetflußdichte auf einen bestimmten
Bereich unter Berücksichtigung des zugestehbaren bereichs der Rate der Mittenseigerungen
und der Rate der negativen Seigerungen in dem Weißband von praktisch annehmbaren
c.c.-Bändern dieser Art beschränkt werden. Um einen bestimniten Wirbel in dem geschmolzenen
Stahl zu e-rzeugen, sollte die Magnetflußdichte beim elektromagnetischen Rühren
in einen bestimmten Bereich relativ zu der Frequenz sein. Wie das Diagramm in Fig.
10 zeigt, ist der optimale Bereich der Magnetflußdichte G (Gauss) an der Oberfläche
des c.c.-Bandes für Wechselstrom illit einer rrequenz von 1,5 bis 10 Hz: 895 x e0'20f
< G zu2137 x ê°X2°f....(4)
Anders ausgedrückt, eine Magnetflußdichte,
die diesen Bereich überschreitet, führt zu c.c.-Bändern, deren Kaltverformbarkeit
aufgrund einer großen Menge von Mittenseigerungen schlechter ist oder die eine geringere
Abschreckjiärte aufgrund der erhöhten Anzahl negativer Seigerungen in dem Weißband
haben, wodurch der Anteil von in der Praxis nicht annehmbaren fehlerhaften Erzeugnissen
e-rhöht wird.
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Insbesondere zeigt Fig. 10, ähnlich wie die Fig. 5 und 7, die Wirkungen
von angelegtem "Umfangs-Rühren't mit niedriger Frequenz (1,5 # 10Hz) auf die Mittenseige
-rungen und die negativen Seigerungen bei Weißbändern beim kontinuierlichen Gießen
von O,GO C-Stahlblöcken.
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Aus diesen Beziehungen erhält man den optimalen Bereich der Magnetflußdichte,
wie er in Fig. 11 gezeigt und durch Gleichung (4) gegeben ist.
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In Fig. 12 sind die Hauptwerte des Kohlenstoffgehalts in Zugrichtung
über- der Breite eines c.c.-Bandes aus 0,60 C-Stahl aufgetragen, das nach elektromagnetischem
Rühren in der Form und der End-Erstarrungszone unter den vorstehend genannten Bedingungen
erhalten worden ist. Hieraus wi.rd deutlich, daß das elektromagnetische Rühren vom
geschmolzenen Stahl in der Form (,) und der End-Erstarrungszone (F) (o) die Bildung
von negativen Seigerungen allgemein bezogen auf ein Weißband und die Bildung von
Mittenseigerungen beträchtlich reduziert im Vergleich zu dem Fall, daß nicht gerührt
wird (.) und dem Fall, daß lediglich in der Forrn gerührt wird ( ). Die Kombination
von elektromagnetischem Rühren in der Form und elektromagnetischem Rühren in der
End-Erstarrungszone des c.c.-l3andes erzeugt syriergistische Effekte, wodurch nicht
ur Irregularitäten der Mittensei-
gerungen in Axi,alrich tung des
c,c.Bandes unterdrückt werden, sondern auch die Rate der Mittenseigerungen erniedrigt
wird, um die verschiedenen Eigenschaften des sich hieraus ergebenden c.c.-Bandes
einschließlich der Kaltverformbarkeit zu verbessern. Es ist nicht notwendig zu sagen,
daß weiter verbesserte Ergebnisse dadurch erzielt werden können, daß ein c.c.-Band
sowohl in der Gießform, der Zwischen-Erstarrungszone als auch der End-Erstarrungszone
elektromagnetischem Rühren unterzogen wird.
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Fig. 13 zeigt das Verhältnis der Mittenseigerungen und der riaximalwerte
der Irregularitäten der Mittenseigerungen in Axialrichtung von c.c.-Bändern gegen
ein netives Weißband-Seigerungsverhältnis von-0,10 beim kontinuierlichen Gießen
von 200 - 300 x 400 Blöcken aus 0,60% Stahl für den Fall, daß kein elektromagnetischesRühren
verwendet wird, für den Fall, daß lediglich elektromagnetisches Rühren in der Form
(M), der Zwischen-Erstarrungszone (S) oder der End-Erstarrungszone (F) und für den
Fall, daß kombiniertes elektromagnetisches Rühren an mindestens zwei Stellen in
der Form, der Zwischen- und der End-Erstarrungszone des c.c.-Bandes entspreciiend
dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird. Wie man hieraus sieht, führt
das kombinierte elektromagnetische Rühren an mindestens zwei der drei.
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Stellen, nämlich der Gießform, der Zwischen-Erstarrungszone und der
End-Erstarrungszone zu synergistichen Effekten bei der Verbesserung des Verhältnisses
der Mittenseigerungensowie der Irregularitäten der Mittenseigerungen verglichen
mit dem Fall, daß nicht gerührt wird, oder daß lediglich an einer Stelle gerührt
wird.
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Kontinuierliche Gußbänder, die mit kombinierten elektromagnetischem
Rühren an allen Stellen in der Gußform, der Zwischen-Erstarrungszone und der End-Erstarrungszone
hergestellt
worden sind, c.c.-Bänder, die mit kombinierten elektromagnetischem Rühren in der
Gußform und der /wischen-Erstarrungszone hergestellt worden sind, sowie c.c.-Båinder,
die mit kombinierten elektromagnetischen Ruhren in der Gußform und der End-Erstarrungszone
hergestellt worden sind, sind hervorragend in Bezug auf das Verhaltnis der Mittenseigerungen
sowie auf die I rregul ar ität der Mittenseigerungen.
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Wie aus dcr vorstehenden Beschreibung ersichtlich, verringert das
erfindungsgemäße Verfahren wirksam (J ie Einschlüsse sowohl bei tlen mit hohen als
auch mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und drckt wirksam das Verhältnis der Mittenseigerungen
sowie der Irregularität der Mittenseigerungen durch das kombinierte elektromagnetische
Rühren insbesondere in einem Fall, in dem die Mittenseigerungen problematisch sind,
wodurch sichergestellt ist, daß c.c.-Bänder zufriedenstellender Qualität erzeugt
werden.
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Somit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Herstéllung von c.c.-Bändern,
die in Bezug auf die Seigerungsraten, die Einschlüsse, die Oberflächenqualität,
die Kaltverformbarkeit, die Bearbeitbarkeit und die Abschreckhärte verbessert sind,
mittels eines kontinuierlichen Gieroverfahrens bei relativ geringen Kosten.
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