DE3236391C2

DE3236391C2 - Gießpulver für den Stahlguß

Info

Publication number: DE3236391C2
Application number: DE19823236391
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dipl.-Ing. Eitel; Jens Dipl.-Ing. 4330 Mülheim Eitel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1992-05-27
Also published as: DE3236391A1

Abstract

Bei einem Gießpulver für den Stahlguß, insbesondere für hochlegierte Stähle und für den Strangguß, mit mehreren Gießpulverkomponenten, insbesondere mit CaO, ggf. MgO, SiO2 und Al2O3, wird eine besonders gute Oberflächenbeschaffenheit der Gußstücke, auch und insbesondere beim Strangguß, dadurch erzielt, daß das Verhältnis der Anteile in Gewichtsprozent von basischen zu sauren Gießpulverkomponenten, - die Basizität -, insbesondere das Verhältnis der Anteile von CaO/MgO einerseits zu SiO2 andererseits, größer als 1,4 ist, nämlich zwischen 1,4 und 5,0, vorzugsweise zwischen 3 und 4, insbesondere bei etwa 3,5 liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießpulver für den Stahlguß, insbesondere für hochlegierte Stähle und für den Strangguß, mit mehreren Gießpulverkomponenten, unter anderem mit basischen und sauren Gießpulverkomponenten, insbesondere mit CaO, ggf. MgO, S1O2 und AI2O3, wobei das Verhältnis der Anteile in Gewichtsprozent von CaO/MgO einerseits zu S1O2 andererseits — die Basizität — größer als 1 ist.

Gießpulver der in Rede stehenden Art werden verwendet, um den Reinheitsgrad von Gußstücken zu erhöhen, um die Erstarrungsbedingungen des gegossenen Stahls zu verbessern und um Gußstücke mit besonders guter Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten. Dabei sollen Gießpulver der in Rede stehenden Art aufgrund ihrer Wärmedämmung eine zu rasche Abkühlung der Stahlschmelze verhindern, dem Einlrieren von Verunreinigungen in die Stahlschmelze entgegenwirken, unter Umständen Kokillenfehler verdecken usw. Diese Gießpulver bilden mit nichtmetallischen Verunreinigungen des Stahles, die während des Gießvorganges an die Oberfläche gelangen, eine relativ dünnflüssige Schlacke.

Bei Gießpulvern geht ein grundlegendes Bestreben dahin, das Schmelzintervall, die Viskosität und die Benetzbarkeit der sich bildenden Schlacke vorteilhaft zu beeinflussen, z. B. dahingehend, daß ein möglichst enges, bei relativ niedriger Temperatur liegendes Schmelzintervall, eine niedrige Viskosität und eine hohe Benetzbarkeit erzielt werden. Der Begriff des Schmelzintervalles beschreibt bei Gießpulver der in Rede stehenden Art deren Eigenschaft, keinen genau definierbaren Schmelzpunkt zu haben. Tatsächlich erweichen diese Gießpulver zunächst beim Erhitzen und schmelzen dann je nach ihrer Zusammensetzung, also nach den vorhandenen Gießpulverkomponenten, über einen bestimmten Temperaturbereich, bevor sie vollständig zum Fluß kommen. Um hier gewisse vergleichbare Meßwerte zu gewinnen, werden aus den zu untersuchenden Substanzen Probekörper bestimmter Form hergestellt und deren charakteristische Zustandsänderungen beim Erhitzen ermittelt. Das erfolgt mit Hilfe eines sogenannten Erhitzungsmikroskopes (vgl. den Prospekt der Firma Leitz, Wetzlar »Erhitzungsmikroskope«, Vi/73/DLW/L). Aus den für die Beurteilung des Schmelzverhaltens von Gießpulvern charakteristischen Formänderungen des jeweiligen Probekörpers können einigermaßen genau definierbare Temperaturpunkte ermittelt werden, die sogenannte Erweichungstemperatur, die sogenannte Schmelztemperatur und die sogenannte Fließtemperatur. Das Intervall zwischen Schmelztemperatur und Fließtemperatur wird als Schmelzintervall bezeichnet, ein enges Schmelzintervall bedeutet also ein schnelles Aufschmelzen des Gießpulvers, was aus gießtechnischen Gründen anzustreben ist.

Das bekannte Gießpulver, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die DE-OS 26 12 803), weist als Grundkomponenten die Komponenten des Dreistoffsystems Kieselsäure-Kalk-Tonerde (S1O2; CaO oder eine CaO liefernde Komponente, wie CaCOs; AI2O3) auf. Die Basizität liegt bei diesem bekannten Gießpulver theoretisch rechnerisch zwischen 0,33 und 3, in den speziellen Ausführungsbeispielen bei 1,33 bzw. 1,24. Grundsätzlich wird darauf verwiesen, daß die günstigste Zusammensetzung des Gießpulvers hinsichtlich der Komponenten S1O2, CaO und AI2O3 dann vorliegt, wenn im Dreistoffdiagramm ein relativ enger Bereich mit hohen Gehalten an S1O2 und CaO und einem niederen Gehalt von AI2O3 eingehalten wird. Im übrigen enthält dieses bekannte Gießpulver noch weitere Bestandteile, wie Kalziumfluorid, Natriumkarbonat. Kaliumkarbonat und natürlichen Kohlenstoff. Das Kalziumtluorid und die Alkalikarbonate dienen als Flußmittel.

Das bekannte, zuvor erläuterte Gießpulver ist hinsichtlich der Qualität der Gußstücke, insbesondere hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit der Gußstücke noch verbesserungsfähig. Insbesondere ist dieses Gießpulver nicht optimal für den Strangguß geeignet. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Gießpulver anzugeben, bei dessen Verwendung eine besonders gute Oberflächenbeschaffenheit der Gußstücke erzielt wird und das auch und insbesondere für den Strangguß geeignet ist.

Das erfindungsgemäße Gießpulver für den Stahlguß, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Basizität zwischen 3 und 5, insbesondere bei etwa 3,5 liegt und daß der Anteil von CaO 40 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 45 Gewichtsprozent, der Anteil von MgO weniger als 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, insbesondere etwa 0,25 Gewichtsprozent, und der Anteil von S1O2 8 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere etwa 12,5 Gewichtsprozent beträgt. Hierbei kann der Anteil von AI2O3 vorteilhafterweise 5 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsprozent, insbesondere etwa 22 Gewichtsprozent betragen.

Die erhöhte Basizität hat zunächst eine höhere Benetzbarkeit zur Folge, die Oberfläche der Gußstücke wird also von dem aufgeschmolzenen Gießpulver bzw. der entsprechenden Schlacke besonders gleichmäßig benetzt. Außerdem hat sich gezeigt, daß durch eine Erhöhung der Basizität eine drastische Verkleinerung des Schmelzintervalles zu verwirklichen ist, daß sich nämlich das Schmelzintervall sogar bis auf praktisch Null verkleinern läßt. Mit anderen Worten ist durch eine hohe Basizität erreichbar, daß die Schmelztemperatur praktisch mit der Fließtemperatur zusammenfällt, daß

also das Gießpulver nach erfolgtem Erweichen praktisch schlagartig aufschmilzt. Bei dem umgekehrten Weg, also dem Erstarren des flüssigen Gießpulvers bzw. der entsprechenden Schlacke, ergibt sich ein entsprechend enges Erstarrungsintervall. Das enge Schmelz- ϊ bzw. Erstarrungsintervall beruht darauf, daß die erhöhte Basizität zu einer kristallinen Struktur des erstarrten Gießpulvers bzw. der erstarrten Schlacke führt, wohingegen eine geringere Basizität mit einer amorphen Struktur im Erstarrungszustand einhergeht i<>

Die durch die erhöhte Basizität bei dem erfindungsgemäßen Gießpulver erreichte hohe Benetzbarktit hat besondere Vorteil beim Strangguß. Durch die hohe Benetzbarkeit wird nämlich die Ausbildung einer besonders gleichmäßigen Schlackenschicht zwischen der Stranggießkokille und dem in Erstarrung begriffenen Strang flüssigen Stahles erreicht. Dementsprechend ist der Wärmeübergang zwischen dem in Erstarrung begriffenen Strang und der als solcher zumeist wassergekühlten Kokille besonders gleichmäßig. Dadurch werden bei Verwendung der bekannten Gießpulver häufig auftretende Längs- und Querrisse im Strang bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gießpulvers weitestgehend vermieden.

Zu dem zuvor in Verbindung mit der hohen Benetz- 2> barkeit erläuterten Effekt insbesondere beim Strangguß trägt natürlich auch das enge Schmelzintervall bei. Die für das enge Schmelzintervall verantwortliche kristalline Struktur des Gießpulvers bzw. der entsprechenden Schlacke im erstarrten Zustand führt im übrigen noch s» dazu, daß beim Erstarren ganz erhebliche Spannungen zwischen Gießpulver bzw. Schlacke und dem Gußstück bzw. dem Strang auftreten, so daß sich das Gießpulver bzw. die Schlacke vollkommen leicht von dem Gußstück bzw. dem Strang löst, ohne an der Oberfläche irgendwelche Reste zu hinterlassen.

Insgesamt sind also mit dem erfindungsgemäßen Gießpulver alle Voraussetzungen geschaffen, um sowohl beim Kokillenguß als auch beim Strangguß Gußstücke mit ganz vorzüglicher Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten.

Im folgenden soll die Erfindung nochmals anhand einer Gegenüberstellung von Beispielen eines bekannten und eines erfindungsgemäßen Gießpulvers erläutert werden.

Das bekannte Gießpulver hat folgende Zusammensetzung:

Die Basizität dieses Gießpulvers liegt bei 1,37. Die Viskosität hat folgenden Verlauf:

	Gew.-%
SiO₂	24,7
AI2O3	6,8
CaO	33,5
Na₂O	6,7
K₂O	0,4
MnO	5,7
MgO	0,4
TiO₂	0,25
Fe₂O₃	QA
F	5,9
C	6,95
Glühverlust	15,8

Temperatur	Viskosität [Poise]
1.273 K	8,46
1.373 K	3,72
1.473 K	1,84
1.573 K	1.0
1.673 K	0,59
1.773 K	0,37
1.873 K	0,24

Demgegenüber hat das in diesem Beispiel erläuterte erfindungsgemäße Gießpulver folgende Zusammensetzung:

	Gew.-°/o
SiO,	12,58
AI2O3	22,2
CaO	44,75
Na₂O	4,19
K₂O	3,4
MnO	1,48
MgO	0,22
TiO₂	0,15
Fe₂O₃	3,63
F	7,89
C	0,8
Glühverlust	2,93

Die Basizität dieses Gießpulvers liegt bei 3,5. Der Viskositätsverlauf ist wie folgt:

Temperatur	Viskosität [Poise]
1.273 K	13,35
1.373 K	4,39
1.473 K	1,69
1.573 K	0,74
1.673 K	0,36
1.773 K	0,19
1.873 K	0,11

Bei diesem Gießpulver ergibt sich eine Erweichungstemperatur von 1.400 K. Die Schmelztemperatur ist hier mit der Fließtemperatur identisch, beträgt nämlich 1.553 K.

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Claims

Patentansprüche:

1. Gießpulver für den Stahlguß, insbesondere für hochlegierte Stähle un-j für den Strangguß, mit mehreren Gießpulverkomponenten, unter anderem mit basischen und sauren Gießpulverkomponenten, insbesondere mit CaO, ggf. MgO, SiOj und AI2O3, wobei das Verhältnis der Anteile in Gewichtsprozent von CaO/MgO einerseits zu SiOj andererseits — die Basizität — größer als 1 ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basizität zwischen 3 und 5, insbesondere bei etwa 3,5 liegt und daß der Anteil von CaO 40 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 45 Gewichtsprozent, der Anteil von MgO weniger als 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, insbesondere etwa 0,25 Gewichtsprozent, und der Anteil von S1O2 8 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere etwa 12,5 Gewichtsprozent beträgt.

2. Gießpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von AI2O3 5 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsprozent, insbesondere etwa 22 Gewichtsprozent beträgt.