DE3322636C2

DE3322636C2 - Verwendung einer Sintermischung für Ausgußdüsen

Info

Publication number: DE3322636C2
Application number: DE3322636A
Authority: DE
Inventors: Emilio Marino; Aldo Roma Ramacciotti
Original assignee: CENTRO SPERIMENTALE METALLURGICO SpA 00129 ROMA IT; Centro Sperimentale Metallurgico SpA 00129 Roma
Current assignee: Vesuvius Italia SpA
Priority date: 1982-07-05
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1988-12-22
Also published as: DE3322636A1; FR2529540A1; SE456803B; GB2123729B; BE897091A; NL8302352A; US4549677A; DE8318245U1; ES523840A0; GB8318057D0; ES8406035A1; ATA244083A; GB2123729A; SE8303825L; JPH0335018B2; JPS5921463A; IT8248757A0; FR2529540B1; LU84865A1; IT1186695B

Abstract

Die Erfindung betrifft das Vergießen von beruhigten Stählen, insbesondere aluminiumberuhigten Stählen. Die Erfindung ist darin zu sehen, Düsen auf der Basis von Kalziumoxid für Gießpfannen und für Gießwannen oder Zwischengefäße beim Vergießen aluminiumberuhigter Stähle zu verwenden, die, wie bekannt, Probleme hinsichtlich ihrer Vergießbarkeit, insbesondere beim Stranggießen aufgrund des Blockierens der Düsen, im wesentlichen durch Aluminiumoxid, haben.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Sintermischung für Ausgußdüsen.

Bisher traten Schwierigkeiten beim Stranggießen aluminiumberuhigter Stähle auf, die aufgrund der Tatsache wesentlich ernster waren, daß das Aluminiumoxid sich in der Ausgußdüse absetzte und diese innerhalb von wenigen Minuten verstopfte.

Zum vollen Verständnis dieser Situation ist es notwendig, eine diesbezügliche kurze Diskussion der Probleme beim Verfahren des Stranggießens und der diesbezüglichen Anlage, wo das Problem am stärksten auftritt, zugeben.

Flüssiger Stahl wird in eine Gießpfanne gegossen, wo er verschiedenen Behandlungen einschließlich Beruhigung ausgesetzt wird. Die Gießpfanne wird dann zur Stranggießanlage transportiert, die ein oder mehrere Stranggießkokillen aufweist. Die Schmelze wird aus der Gießpfanne durch eine Ausgußdiise in ein Zwischengefaß abgestochen, das so ausgebildet ist, daß der Stahl auf die verschiedenen Stranggießkokillen über eine Anzahl von Bodenausgüssen verteilt wird, in die Ausgußdüsen aus hochfesten Feuerfestmassen eingesetzt sind. Eine der Funktionen der Ausgußdüsen ist darin zu sehen, für eine regelmäßige Strömung flüssigen Stahls zu den Stranggießkokille!!, die mit einer spezifischen Gießgeschwindigkeit arbeiten, zu sorgen. Der Ausströmabschnitt der Ausgußdüsen muß daher so konstant wie möglich während der gesamten Gießzeit verbleiben. Ebenfalls ist klar, daß eine Beschädigung dann auftritt, wenn die Ausgußdüse verstopft, da der Stahl in der Gießpfanne verbleibt und entweder durch andere Mittel vergossen werden muß oder sonst verfestigt und zu Ausschuß wird.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wurden i bisher Ausgußdüsen geeigneter Gestalt, durch welche ' Argon geführt wird, konstruiert, oder es wurde dem flüssigen Stahl Kalk zugesetzt, um ein Auftreten von Verstopfungen zu verhindern. Oder es mußten sonst Schritte unternommen werden, um das Gießen zu vervollständigen, indem man die Verstopfungen entweder durch mechanische Mittel oder durch das Einblasen von Sauerstoff zu entfernen versuchte.

Diese Maßnahmen sind jedoch nicht voll zufriedenstellend, da sie oft nicht all das, was sie bewirken sollen, tatsächlich bewirken.

Wie bereits angegeben, sind die Probleme besonders markant beim Stranggießen; im folgenden werden die Probleme daher mit besonderem Bezug auf das Stranggießen (als Beispiel) diskutiert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese technischen Schwierigkeiten, insbesondere die Verstopfungen in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu vermeiden, indem eine Düse aus einem bekannten Werkstoff, der für diesen Zweck nie benutzt wurde, vorgeschlagen wird.

Gelöst wird diese Aufgabe überraschend dadurch, daß eine Sintermischung auf der Basis von Kalziumoxid als Werkstoff für Ausgußdüsen in einer Gießpfanne oder einem Zwischengefäß beim Gießen beruhigter Stähle, insbesondere beim Stranggießen aluminiumberuhigter Stähle, verwendet wird.

Kalziumoxid ist ein ausgezeichnetes Feuerfestmaterial, leidet jedoch an dem Nachteil, daß es extrem empfindlich gegen Feuchtigkeit, mit der es Kalziumhydroxid bildet, ist. Diese Umformung beeinträchtigt die physikalische Unversehrtheit des Feuerfestproduktes. Aus diesem Grund wird Kalziumoxid oft mit anderen metallischen Oxiden des R»O_rTyps (wie Fe₂O₃, AI₂O₃, TiO₂ ...) und/oder mit Salzphasen (CaCl₂, NaCI) b handelt, die dazu neigen, eine Hydration zu verhindern. Das kalkhaltige Material oder der mit diesen Additiven vermischte entwässerte Kalkstein wird pelletisiert und bei Temperaturen von 800—1600⁰C kalziniert; der so erhaltene Klinker wird dann weiter mit anderen Oxiden der oben angegebenen Art und mit Bindemitteln verschiedener Art, insbesondere Pech, Paraffinwachsen, Harzen etc. behandelt; mit diesem Gemisch wird das gewünschte Produkt durch Formen bei Drücken um 500—1500 kg/cm², gefolgt von einem Brenn- oder Backvorgang hergestellt.

Nach dem Kühlen wird der Körper mit geschmolzenem Pech vakuumimprägniert und dann in einer reduzierenden Atmosphäre verkokt. Auf diese Weise hergestellte Produkte verfügen über eine gute Warmfestigkeit und Hydrationsbeständigkeit.

In der Eisenhüttenindustrie werden Kalzium-Oxidwerkstoff dieser Art verwendet zur Herstellung von Auskleidungen für Dächer und Böden elektrischer öfen sowie für (Gieß-)Pfannen. Sie wurden aber nie zur Herstellung von Düsen verwendet.

Die Gründe hierfür können sein:

— Vorhandensein anderer stärkerer Feuerfestmaterialien, bei denen keine Hydrationsprobleme auftreten, wie Materialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt oder solchen auf der Basis von Zirkoniumsilikaten, Mulliten oder Aluminiumsilikaten etc.,

— die relative Neuheit des Problems des Stranggießens aluminiumberuhigter Stähle und

— die Tatsache, daß Aluminium mit Kalzium Aluminatverbindungen büdet, die entweder einen hohen Schmelzpunkt haben, wenn der Aluminiumgehalt hoch liegt und trotzdem noch zum Verstopfen neigen oder einen niedrigen Schmelzpunkt haben, wenn der Aluminiumgehalt niedrig ist und so zu Erosionsproblemen der Düsen führen können.

Überraschend hat die Verwendung von Ausgußdüsen auf der Basis von Kalziumoxid beim Stranggießen aluminiumberuhigter Stähle zu ausgezeichneten Ergebnissen geführt, was die Durchführung von Standzeiten möglich machte, die vier- bis achtmal länger dauerten als die, die mit Ausgußdüsen aus anderen Werkstoffen ohne Schwierigkeiten möglich waren.

Während übliche Ausgußdüsen nach etwa 5 bis 10 Minuten blockiert sind, zeigen Versuche an Pilotanlagen, daß sich Standzeiten von 40 bis 45 Minuten mit AusguiSdüsen auf der Basis von Kalziumoxid ohne irgendweiche Störungen erreichen lassen. Diese Dauer des Gießvorgangs war aber nur durch die Kapazität des Schmelzofens und der Pilotanlage begrenzt.

Aus diesen Daten kann man entnehmen, daß auch unter Betriebsbedingungen solche Zeiten ohne weiteres erreicht und sogar verbessert werden können.

Was die physikalische Festigkeit der Ausgußdüsen auf Kalziumoxidbasis nach der Erfindung angeht, so wurden keinerlei Nachteile aufgrund von Hydration gefunden. Da natürlich der Werkstoff leicht hydratisiert wird, müssen die Ausgußdüsen während des Versendens und Speicherns geschützt werden, indem sie in luftdichten Behältern verschlossen werden. Wegen der unten beschriebenen Schutzbehandlung jedoch haben sich während der Benutzung keinerlei Schwierigkeiten eingestellt.

Der andere mögliche Grund für physikalisches Fehlverhalten, nämlich die Erosion der Ausgußdüse aufgrund der Bildung von niedrig schmelzenden Verbindungen mit dem Aluminium hat den Gießablauf nicht nachteilig beeinflußt. Es hat nämlich keine merkliche Steigerung im Ausflußquerschnitt der in den Versuchen eingesetzten Ausgußdüsen gegeben.

Aus Gründen der Exemplifizierung werden nachstehend verschiedene Angaben hinsichtlich der in Frage kommenden Vorgänge bei der Herstellung der Ausgußdüsen nach der Erfindung gegeben.

Kalziumoxid, das zwischen 90 und 99% des Gesamtgewichts der Feststoffe ausmacht, wird mit wenigstens einer Verbindung gemischt, die gewählt ist aus den Metalloxiden Fe2C>3, AI2O3, T1O2 und den Chloriden CaCb, NaCl und LiCl, und zwar in Mengen zwischen 1 und 10%. Das Gemisch wird mit ausreichend Wasser behandelt, um die Erzeugung von Pellets zu ermöglichen, die zunächst auf 100 bis 150° C getrocknet und dann bei 800 bis 1600° C gebrannt werden.

Die Additive, Oxide und/oder Chloride sowie die hohen Brenntemperaturen sind so gewählt, daß das Wachstum der CaOKörner begünstigt wird, wodurch die Struktur des Produktes dichter wird und es damit beständiger gegen Hydration ist. Die so erhaltenen Pellets werden vermählen und abgesiebt. Der abgesiebte Werkstoff wird erneut behandelt, indem er mit 3 bis 20 Gewichts-% wenigstens einer Verbindung vermischt wird, die gewählt ist aus den Metalloxiden Fe2C>3, AI2O3, TiO₂, ZrO₂, Cr₂Oj und MoO₃ und den Chloriden CaCl₂, NaCl und LiCl sowie mit organischen Bindemitteln und Trägern wie öl, Paraffin, Petroleum, niedrigen Alkoholen und Harzen in Mengen zwischen 1 bis 5%.

Das Gemisch wird in Formen bei 500—1500 kg/cm² gepreßt und bei 1500—1800⁰C gebrannt. Die so erhaltenen Körper werden mit schmelzflüssigem Pech imprägniert und bei etwa 700⁰C in einer reduzierenden Atmosphäre verkokt. Die Produkte sind gegen Hydration hochbeständig und sehr gut geeignet, um als Ausgußdüsen für das Stranggießen aluminiumberuhigter Stähle, wie oben angegeben, verwendet zu werden.

Nicht einmal der Durchgang von Hochtemperaturstahl bei hohen Durchsätzen und Strömungsgeschwindigkeiten durch die Ausgußdüse führt zu irgendwelchen Verschlei3problemen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Sintermischung auf der Basis von Kalziumoxid als Werkstoff für Ausgußdüsen einer Gießpfanne oder eines Zwischengefäßes beim Gießen beruhigter Stähle, insbesondere beim Stranggießen aluminiumberuhigter Stähle.

2. Verfahren zur Herstellung einer Sintermischung für die Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermischung für die Düsen hergestellt wird aus Pellets, die man erhält, indem man 90—99% Ca(OH)₂ mit wenigstens einer Verbindung mischt, die gewählt ist aus den Metalloxiden Fe₂O₃, Al₂Ch und TiO₂ sowie den Chloriden CaCl₂, NaCl und LiCl, in den Mengen zwischen 1 und 10%, wobei das Gemisch pelletisiert, bei 100-150⁰C getrocknet und bei 800 bis 1600⁰C gebrannt, dann vermählen und abgesiebt wird, wobei das abgesiebte Material dann weiter mit wenigstens einer Verbindung vermischt wird, die gewählt wird aus den Metalloxiden Fe₂O₃, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂. Cr₂O₃ und MoO₃ und den Chloriden CaCl₂, NaCl und LiCl in Mengen zwischen 3 und 20 Gewichts-% und mit organischen Bindemitteln und Trägern wie öl, Paraffin, Petroleum, niedrigen Alkoholen und Harzen in Mengen zwischen 1 und 5% vermischt wird; daß das Gemisch in Formen bei 500-1500 kg/cm² gepreßt und bei 15OO-18O0°C gebrannt wird und daß die so erhaltenen Körper dann mit schmelzflüssigem Pech vakuumimprägniert und bei etwa 70O⁰C in einer reduzierenden Atmosphäre verkokt werden.