DE3131068C2 - Feuerfestschicht an einem Tauchausguß - Google Patents

Feuerfestschicht an einem Tauchausguß

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tauchschnauze für das Stranggießen, bestehend aus einem Tauchschnauzen-Körper (10) aus einem Aluminiumoxid-Graphit-Feuerfestmaterial und einer Feuerfestschicht (11) mit ausgezeichneter Erosionsbeständigkeit gegenüber einem geschmolzenen Flußmittel (mold powder), wobei die Feuerfestschicht (11) bündig mit dem Außenflächenabschnitt, der bei in eine Stahlschmelze in einer Stranggießkokille eingetauchtem unteren Abschnitt der Tauchschnauze mit einer Flußmittelschmelzenschicht auf dem Meniskus der Stahlschmelze in Berührung steht, des Körpers (10) abschließend in diesen eingelassen ist. Diese Tauchschnauze kennzeichnet sich dadurch, daß die Feuerfestschicht (11) im wesentlichen aus Kohlenstoff (C) 0,5-26,5 Gew.-% Zirkonoxid (ZrO ↓2) 0,0-86,0 Gew.-% Silizium (Si) und/oder Ferrosilizium (Fe-Si) 0,5-15,0 Gew.-% und unvermeidbare Verunreini- gungen is zu 3 Gew.-% esteht.

Description

10,5 - 26,5 Gew.-% Kohlenstoff
70,0 — 86,ö Gew.-% Zirkonoxid
0,3— 15,0Gew.-% Silizium und/oder
Ferrosilizium
und bis zu 3 Gew.-% unvermeidbare Verunreinigungen.
Die Erfindung betrifft eine Feuerfestschicht an einem aus einem Aluminium-Graphit-Werkstoff bestehenden Tauchausguß für das Stranggießen, die in den Tauchausguß eingelagert ist und bündig mit dessen Außenfläche abschließt und die an der Außenfläche des Tauchausgusses im Bereich eines einer im Betrieb befindlichen Stranggießkokille sich einstellenden Badspiegels einer zu vergießenden Stahlschmelze und einer darauf vorgesehenen Flußmittelschicht vorgesehen ist. Der Tauchausguß dient unter Anbringung als praktisch lotrechter Fortsatz am Boden eines Zwischenbehälters zum Vergießen einer von einer Gießpfanne her zugeführten Stahlschmelze in eine Stranggießkokille beim Stranggießen von geschmolzenem Stahl.
Beim Stranggießen von Stahlschmelzen werden üblicherweise Gießpulver und Flußmittel sowie ein Tauchausguß verwendet.
Beispielsweise wird ein Gießpulver aus 35,46 Gew.-°/o ti SiO2, 6,08Gew.-% Al2O3, 36,87 Gew.-% CaO,
% 8,05Gew.-% Na2O, 5,33Gew.-% Glühverlust und
Verunreinigungen auf den Meniskus einer Stahlschmelze in einer Kokille aufgegeben, das die Stahlschmelze und den Gußstrang von der Luft abschließt und vor Oxidation schützt. Weiterhin absorbiert die geschmolzene Gießpulverschicht am Stahlschmelzen-Meniskus aufschwimmende nicht-metallische Einschlüsse.
Durch Verwendung eines Tauchausgusses in Verbindung mit einem Flußmittel und Gießpulver können somit wirksam Oxidation der Stahlschmelze in der Kokille und an dem aus der Kokille abgezogenen Gußstrangs, das Auftreten von Turbulenz in der Stahlschmelze, Einschlüsse von Luft, Flußmittel und Schlacke sowie ein Verspritzen der Stahlschmelze verhindert werden, so daß ein einwandfreier Gußstrang mit ausgezeichneter Oberflächen- und Innengüte erhalten werden kann.
Die bekannten Feuerfeststoffe besitzen sämtlich sowohl Vor- als auch Nachteile. So besitzt ein Feuerfestwerkstoff aus amorphem Siliziumoxid einen sehr niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und eine vergleichsweise günstige Erosionsbeständigkeit gegen geschmolzenes Flußmittel; andererseits ist dieser Werkstoff jedoch anfallig für ein Abplatzen nach längerem Betrieb und er besitzt zudem eine vergleichsweise geringe Erosionsbeständigkeit gegenüber Stahlschmelze. Zirkon-Graphit-Feuerfestwerkstoff besitzt eine vergleichsweise zufriedenstellende Erosionsbeständigkeit gegenüber Stahlschmelze, während seine Erosionsbeständigkeit gegenüber Flußmittelschmelze problematisch ist. Aluminium-Graphit-Feuerfestwerkstoff zeigt wiederum eine gute Erosionsbeständigkeit
ίο gegenüber der Stahlschmelze. Die beiden graphithaltigen Feuerfeststoffe besitzen jeweils ein hohes Wärmeleitvermögen, so daß sie starken Temperaturänderungen und Wärmeschocks zu widerstehen vermögen. Ihr Gefüge wird jedoch infolge von Oxidation und/oder Lösung des Graphits in der Stahlschmelze porös.
Mit dem Ziel der Lösung der genannten Schwierigkeiten sind bereits die folgenden Tauchausgüsse entwickelt worden:
I. Der Stranggieß-Tauchausguß gemäß JP-OS 49-28 568 besitzt eine äußerst erosionsbeständige Schicht aus einem Feuerfestwerkstoff, wie Zirkonoxid, zumindest auf der Innenfläche der durch ihn geführten Bohrung und der Ausguß-Öffnung sowie auf dem mit der geschmolzenen Flußmittelschicht in Berührung stehenden Außenflächenteil und zwar jeweils bündig mit der Innen- bzw. Außenfläche des Tauchausgußkörpers abschließend. Für diese Schicht(en) sind auch Zirkonoxid-, Siliziumoxid-Zirkonoxid-, Zirkonoxid-Mullit-, MuI-lit- und Chromoxid-Feuerfestwerkstoffe geeignet.
Der Tauchausguß-Körper besteht hierbei im wesentlichen aus amorphem Siliziumoxid. Zirkonoxid (ZrO2) als hauptsächlicher Werkstoff für die Feuerfestschicht(en) besitzt eine ausgezeichnete Erosionsbeständigkeit gegenüber der Flußmittelschmelze. Beim Brennen tritt jedoch ein erheblicher Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen der (den) Feuerfestschicht(en) mit großer
■to Wärmeausdehnung und dem Tauchausguß-Körper aus amorphem Siliziumoxid mit sehr niedriger Wärmeausdehnung auf, so daß ein Abplatzen der Schicht(en) auftreten kann. Es ist daher schwierig, auf diese Weise einen fehlerfreien Tauchausguß herzustellen.
2. Der Stranggieß-Tauchausguß gemäß der JP-OS 48-46 522, bei welchem eine Feuerfestschicht mit ausgezeichneter Erosionsbeständigkeit gegenüber der Flußmittelschmelze auf der gesamten Oberfläehe des Tauchausguß-Körpers aus einem Feuerfeststoff mit ausgezeichneter Erosionsbeständigkeit gegenüber Stahlschmelze oder auf dem mit der Flußmittelschmelze in Berührung gelangenden Außenflächenteil so angeordnet ist, daß sie bündig mit der Außenfläche des Tauchausguß-Körpers abschließt oder über diese Außenfläche hinaus vorsteht. Als Feuerfestwerkstoff mit ausgezeichneter Erosionsbeständigkeit gegenüber der Stahlschmelze eignet sich Aluminiumoxid-Graphit, während amorphes Siliziumoxid eine ausgezeichnete Erosionsbeständigkeit gegenüber der Flußmittelschmelze bietet.
Wegen der genannten Eigenschaften des Siliziumoxids ist jedoch die Erosionsbeständigkeit des Tauchausgusses gegenüber Stahlschmelze problematisch.
Aufgabe der Erfindung ist daher insbesondere die
Schaffung eines verbesserten Tauchausgusses, der beim Stranggießen von Stahlschmelze eine lange Standzeit besitzt und mit welchem insbesondere mehr als fünf Gießpfannenchargen vergossen werden können.
Insbesondere soll dieser Tauchausguß, deisen Außenfläche beim Stranggießen mit einer Flußmittelschicht auf dem Meniskus der Stahlschmelze in Berührung steht, eine ausgezeichnete Erosionsbeständigkeit sowohl gegenüber der Stahlschmelze als auch gegenüber der Flußmittelschmelze besitzen.
Diese Aufgabe wird bei einem Tauchausguß für das Stranggießen, bestehend aus einem Körper aus einem Aluminium-Graphit-Feuerfestwerkstoff und einer Feuerfestschicht mit ausgezeichneter Erosionsbeständigkeit gegenüber einem geschmolzenen Flußmittel. wobei die Feuerfestschicht bündig mit dem Außenflächenabschnitt, der bei in eine Stahlschmelze in einer Stranggießkokille eingetauchtem unterem Abschnitt des Tauchausgusses mit einer Flußmittelschmelzenschicht auf dem Meniskus der Stahlscnmelze in Berührung steht, des Körpers abschließend in diesen eingelassen ist, erfindungsgemäß gelöst durch eine Zusammensetzung der Feuerfestschicht aus
Kohlenstoff (C)
Zirkonoxid (ZrO2)
Silizium (Si) und/oder
Ferrosilizium (Fe-Si)
10,5-26.5 Gew.-o/o 70.0-86,0 Gew.-o/o
0,5-15,0 Gew.-% und unvermeidbare Verunreinigungen bis zu 3 Gew.-°/o
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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Schnittansicht eines Stranggieß-Tauchausgusses.
Der in der Figur dargestellte Stranggieß-Tauchausguß gemäß der Erfindung umfaßt einen Körper 10. eine an dessen Außenflächenteil, der mit einer Flußmittelschmelzenschicht 14 auf dem Meniskus der Stahlschmelze 13 in einer Stranggießkokille 12 in Berührung steht, 4(J angeordnete Feuerfestschicht 11, einen Halsteil 15 des Körpers 10, eine letzteren in Längsrichtung durchsetzende Bohrung 16 und eine Austritts- bzw. Ausguß-Öffnung 17 der Bohrung 16. Die Stahlschmelze aus einem nicht dargestellten Zwischenbehälter wird über den Halsteil 15, die Bohrung 16 und die Ausguß-Öffnung 17 in die Kokille 12 vergossen, während die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchsatzmenge der Stahlschmelze mittels eines nicht dargestellten Stopfens eingestellt wird. 'ti
Der Tauchausguß-Körper 10 kann aus einem Aluminiumoxid-Graphit-Werkstoff mit an sich bekannter Zusammensetzung bestehen. Ein Aluminiumoxid-Graphit-Werkstoff besitzt eine ausgezeichnet Erosionsbeständigkeit gegen Stahlschmelze sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufgrund des in ihm enthaltenen Kohlenstoffs. Die Bohrung 16, die Ausguß-Öffnung 17 und der in die Stahlschmelze eintauchend» Abschnitt des Tauchausguß-Körpers 10 aus diesem Werkstoff sind daher für eine Erosion durch die Stahlschmelze weniger anfällig, einer verringerten Temperaturänderung und einem geringeren Wärmeschock in der Anfangsphase des Vergießens der Stahlschmelze ausgesetzt und gegen ein Abplatzen gesichert.
Im folgenden ist die Zusammensetzung der Feuerfestschicht 11 näher erläutert:
1. Kohlenstoff (C)
Kohlenstoff bewirkt nicht nur eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit, sondern auch eine Verringerung der Wärmeausdehnung eines Feuerfestwerks'offs. Weiterhin verbessert Kohlenstoff die Abplatzbeständigkeit sowie die Benetzungsbeständigkeit eines Feuerfestmaterials gegenüber Stahlschmelze. Mit einem Kohlenstoffgehalt von unter 10,5Gew.-% läßt sich jedoch die angestrebte Wirkung nicht erzielen. Andererseits wird bei einem Kohlenstoffgehalt von über 26,5 Gew.-% der Kohlenstoff teilweise oxidiert und in der Stahlschmelze gelöst, so daß der Feuerfestwerkstoff porös wird. Der Kohlenstoff kann entweder in Form von Graphit oder in Form von amorphem Kohlenstoff vorliegen.
2. Zirkonoxid (ZrO2):
Zirkonoxid (ZrO2) wird aufgrund seiner sehr hohen Erosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Flußmittel zur Verhinderung einer Erosion durch die Flußmittelschmelze zugesetzt. Bei einem Zirkonoxidgehalt von unter 70,0 Gew.-% läßt sich diese angestrebte Wirkung jedoch nicht erzielen. Andererseits kann wegen der großen Wärmeausdehnung von Zirkonoxid ein Zirkonoxidgehalt von mehr als 86,0 Gew.-% zu einem Abplatzen bzw. Absplittern in der Anfangsphase des Vergießens der Stahlschmelze führen. Verwendet werden kann sowohl stabilisierte als auch nicht-stabilisiertes Zirkonoxid.
3. Silizium (Si) und Ferrosilizium (Fe-Si):
Wie erwähnt, kann Kohlenstoff oxidiert und in der Stahlschmelze gelöst werden. Zur Vermeidung dieser Erscheinung wird daher Silizium und/oder Ferrosilizium zugesetzt. Insbesondere wird dabei vor der Oxidation des Kohlenstoffs Silizium und/oder Ferrosilizium unter Bildung von Siliziumoxid bzw. Siliziumcarbid oxidiert bzw. verkohlt. Mit einem Silizium- und/oder Ferrosiliziumgehalt von unter 0,5 Gew.-% läßt sich jedoch die angestrebte Wirkung nicht erzielen. Bei einem Silizium- und/oder Ferrosiliziumgehalt von über 15,0 Gew.-% nimmt jedoch andererseits der Zirkonoxidgehalt verhältnismäßig ab, so daß die angestrebte Erosionsbeständigkeit gegenüber der Flußmittelschmelze nicht gewährleistet werden kann.
Wenn der Tauchausguß-Körper eine Dicke von 20 bis 25 mm besitzt, braucht die die angegebene chemische Zusammensetzung besitzende Feuerfestschicht auf dem mit der Flußmittelschmelzenschicht in Berührung stehenden Außenflächenteil des Tauchausguß-Körpers nur eine Dicke von 10 bis 15 mm zu besitzen.
Mit der Erfindung wird somit ein Tauchausguß für das Stranggießen von Stahlschmelze geschaffen, mit welchem mehr als fünf Gießpfannenchargen an Stahlschmelze vergossen werden können und der eine Standzeit entsprechend dem Zwei- bis Dreifachen eines bisherigen Tauchausgusses besitzt. Die Erfindung bietet somit einen großen industriellen Nutzeffekt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Feuerfestschicht an einem aus einem Aluminium-Graphit-Werlcstoff bestehenden Tauchausguß für das Stranggießen, die in den Tauchausguß eingelagert ist und bündig mit dessen Außenfläche abschließt und die an der Außenfläche des Tauchausgusses im Bereich eines einer im Betrieb befindlichen Stranggießkokille sich einstellenden Badspiegels einer zu vergießenden Stahlschmelze und einer darauf vorgesehenen Flußmittelschicht vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung aus
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