DE3834666C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Stahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Verfahren bekannt, die auf das Herstellen von Strängen aus Stahl im Stranggießverfahren mit ungleichmäßiger chemischer Analyse im Strangquerschnitt abzielen. Beispiels­ weise beschreibt die CH-PS 4 50 640 ein derartiges Verfahren, dessen Aufgabe darin besteht, kontinuierlich Stahlstränge her­ zustellen, bei denen Randzone und Kern verschiedene Eigenschaf­ ten aufweisen und Stahl mit diesen Eigenschaften in mindestens zwei Strahlen in einem gemeinsamen Gießvorgang gleichzeitig un­ ter optimaler Verbindung und ohne Schwindungsfehler vergossen wird.

Es ist weiterhin in der Betriebspraxis gebräuchlich, Legie­ rungsmittel, beispielsweise Aluminium, in Drahtform in die Stranggießkokille einzuleiten. So ist aus der DE 25 19 275 B2 ein Draht zum Behandeln von Stahlschmelzen während des Strang­ gießens bekannt, dessen Kern aus Aluminium, Titan, Zirkonium, Bor, seltenen Erdmetallen, Vanadium, Niob und Magnesium und dessen Umhüllung aus Eisen, Kupfer, Aluminium, Nickel oder Mo­ lybdän oder deren Legierungen besteht. Zielsetzung des dort be­ schriebenen Verfahrens ist es, die Zusatzelemente als Draht in die Stranggießkokille einzuführen, um die Oberflächenzone einer Bramme von schädlichen Elementen freizuhalten und deren Vertei­ lung im wesentlichen auf den Brammenkern zu beschränken. Hier­ mit soll verhindert werden, daß sich bestimmte Stoffe wie sel­ tene Erdmetalle, Niob, Bor u. a. in der Oberflächenzone der Gießprodukte (Brammen) anreichern, die dort eine Rißgefahr ver­ ursachen können. Ausweislich der Fig. 2 dieser Druckschrift wird der Draht auch in der Nähe eines Tauchangusses ständig der Schmelze zugeführt, d. h. in der Mitte der Stranggießkokille eingespeist.

Weiterhin ist aus der DE 32 11 269 C2 ein Verfahren bekannt, welches zur Herstellung von gebleitem Automatenstahl nach dem Stranggießverfahren durch Zugabe des bleizuführenden Materials zum geschmolzenen Stahl während des Gießens dient, wobei das bleizuführende Material direkt der Stahlschmelze in der Strang­ gießkokille zugegeben wird und gleichzeitig der obere Bereich des geschmolzenen Stahls in der Stranggießkokille elektromagne­ tisch und gleichmäßig in horizontaler Richtung gerührt wird. Mit diesem Verfahren soll eine gleichmäßige Bleiverteilung er­ reicht werden (S. 1, Zeilen 31 bis 33).

Darüber hinaus ist es nach dem Stand der Technik bekannt, einen geregelten Schwefelgehalt im Stahl von beispielsweise 0,02 bis 0,04% einzustellen, um dem Stahl für die Zerspanbarkeit gün­ stige Eigenschaften zu verleihen. Der Fachmann weiß jedoch, daß diese höheren Schwefelgehalte die mechanisch-technologischen Eigenschaften von Werkstücken wie z. B. die Zähigkeit, Dehnung, Einschnürung, Warmfestigkeit und anderes verschlechtern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Stranggieß­ verfahren für die kontinuierliche Herstellung von Stahlsträngen zu schaffen, die in ihrer oberflächennahen Randzone eine deut­ lich höhere Schwefelkonzentration durch den in die Stranggieß­ kokille zugeführten Schwefel aufweisen als im Kernbereich des betroffenen Stranges.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1.

Hierbei wird Schwefel in Draht- oder Bandform in die Strang­ gießkokille eingespult und die Einspulgeschwindigkeit des Drahtes oder Bandes auf die Gießgeschwindigkeit und Strömung des Stahles in der Kokille abgestimmt. Überraschenderweise wird hierdurch eine Anreicherung von Schwefel in den Oberflächenzo­ nen der Stränge erreicht, womit die Zerspanbarkeit des Stahles in diesen äußeren Schichten bei der Weiterverarbeitung gestei­ gert wird und gleichzeitig hohe mechanisch-technologische Werte im inneren schwefelarmen Bereich aufrechterhalten bleiben. Die Anreicherung in der Oberflächenzone des Stranges kommt durch die Zufuhr des schwefelhaltigen Drahtes oder Bandes in einer Tiefe zustande, die maximal der Eintauchtiefe des Tauchrohres entspricht in Verbindung mit der guten Löslichkeit des Schwe­ fels im Stahl sowie mit der Strömung in der Kokille, die durch die Geometrie des Tauchrohres und der Kokille sowie durch die Gießgeschwindigkeit bestimmt ist.

Unter Draht oder Band werden im Sinne der vorliegenden Erfin­ dung auch rechteckige oder beliebige Querschnittsformen, insbe­ sondere mit einem deutlich unterschiedlichen Höhen-Breiten-Ver­ hältnis verstanden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Schwefel z. B. in Form von reinem Schwefel, sogenanntem Blütenschwefel oder als Eisensulfit-FeS- und/oder andere Schwefelverbindungen in einem Metallmantel beispielsweise aus Eisen als Draht in die Schmelze zu fördern.

Dabei wird die Zuführgeschwindigkeit des Legierungsdrahtes in die Stranggießkokille so gesteuert, daß sich das Legierungsmit­ tel badspiegelnah in der Stahlschmelze der Stranggießkokille auflöst. Die Eintauchtiefe des Legierungsdrahtes hängt von der Eintauchtiefe des Gießrohres in die Stahlschmelze der Strang­ gießkokille ab. Die Eintauchtiefe des Legierungsdrahtes liegt zwischen dem Badspiegel und der Unterkante des Gießrohres.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird in Abhängigkeit der Schwefelzugabemenge in der Randzone des im Strangguß erzeugten Stahlstranges eine zwei- bis zehnfach höhere Schwefelkonzentra­ tion als im Kernbereich eingestellt.

Dabei wird der Schwefel in einer Menge zugeführt, daß sich im Rand- bzw. Oberflächenbereich des Stahlstranges ein Schwefelge­ halt von 0,02 bis 0,08% einstellt. Beispielsweise konnten auf einer sechssträngigen Vorblock-Stranggußanlage mit einem Quer­ schnitt von 200×240 mm Breite dieser Vorblöcke Schwefelkon­ zentrationen von 0,035 bis 0,042% ermittelt werden, während der übrige Querschnitt dieser Vorblöcke nur eine Schwefelkon­ zentration von 0,009% aufwies. Dieses Material, beispielsweise in der Stahlgüte CK-45, erweist sich als besonders vorteilhaft für die spanabhebende Bearbeitung.

Diese sich einstellende, unvorhersehbare Konzentrationsänderung über den Strangquerschnitt kann wahrscheinlich auf die Strö­ mungsverhältnisse in der Stranggießkokille zurückgeführt wer­ den. Es ist denkbar, daß bei einem frühzeitigen Auflösen der Legierungsmittel nahe der Schmelzenoberfläche in der Strang­ gießkokille die Legierungsbestandteile durch die Zirkulations­ strömung im oberen Teil der Kokille zuverlässig über den Menis­ kus in die Randzone strömen und nicht von der starken, abwärts gerichteten Strömung des aus dem Gießrohr ausströmenden Gieß­ strahles erfaßt werden.

Die Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkenden Bei­ spiels näher erläutert.

In einem Zwischenbehälter, dem Tundish, befinden sich ca. 20 t Stahl mit einer Temperatur von 1545°C und einer Zusammensetzung von 0,39% C, 0,004% S, 0,02% P, 0,022% Al, 0,34% Si, 0,68% Mn.

Aus diesem Zwischenbehälter strömen, über Schieberver­ schlüsse geregelt, sechs Stränge in die entsprechenden wasser­ gekühlten Stranggießkokillen dieser Vorblock-Anlage. Der Quer­ schnitt der Knüppel beträgt 200×240 mm. Üblicherweise wird mit einer Gießgeschwindigkeit von 0,8 m/min und Strang gegos­ sen.

Jede Stranggießkokille verfügt über ein Einspulgerät für Legie­ rungsdraht, aus dem eisenummantelte Schwefelblüte in einer Menge von ca. 66,7 g/min in jede Kokille gespult wird. Aus den Mengenverhältnissen von gegossenem Strang und zugeführter Schwefelmenge errechnet sich eine mittlere Schwefelkonzentra­ tion im Strang von 0,025% S.

Die Querschnittsanalyse des fertigen Stranges hat jedoch unge­ fähr folgende Verteilung ergeben: In der Gießhaut von 10 mm, d. h. in der Oberflächenschicht, lassen sich 0,042% Schwefel nachweisen. In der darunterliegenden Randzone, die etwa eine mittlere Schichtstärke von 10 mm aufweist, lassen sich Schwe­ felkonzentrationen bis 0,025% ermitteln. Die schwefelarme Kernzone mit einem mittleren Durchmesser von ca. 200 bzw. 160 mm zeigt dagegen Schwefelkonzentrationen von 0,010% S.

Es liegt im Sinne der Erfindung, das Verfahren unter Beibehal­ tung seines wesentlichen Merkmals, der kontrollierten, relativ geringen Eintauchtiefe des Legierungsdrahtes bis zu seiner Auf­ lösung den verschiedenen Betriebsbedingungen an den einzelnen Stranggießanlagen anzupassen. Darunter wird insbesondere ver­ standen, auch andere Legierungsmittel als Schwefel mit dem Ziel einzusetzen, eine ungleichmäßige Konzentrationsverteilung über den gegossenen Strangquerschnitt zu erreichen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem die Stahlschmelze aus einem Verteilergefäß (Tundish) durch ein Gießrohr in die gekühlte Stranggießkokille strömt und der erzeugte Stahlstrang in seinem Querschnitt eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweist, wobei ein Legierungsmittel in Form von Draht oder Band mit einer Tiefe, die der Eintauchtiefe des Tauchrohres entspricht, kontinuierlich und auf die Gießgeschwindigkeit und Strömung des Stahles in der Kokille abgestimmt geschwindigkeits­ gesteuert von oben in die Stranggußkokille eingeführt wird, wodurch sich unterschiedliche Zusammensetzungen des Stahlstranges in der Randzone und im Kern ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefel in Draht- oder Bandform in die Stranggieß­ kokille eingespult wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefel als Blütenschwefel, Eisensulfid und/oder anderen Schwefelverbindungen mit Metallummantelung eingespult wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone des erzeugten Stahlstranges eine zwei- bis zehnfach höhere Schwefelkonzentration als der Kernbereich aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefel in einer Menge zugegeben wird, daß sich im Rand- bzw. Oberflächenbereich des Stahlstranges ein Schwefelgehalt von 0,02 bis 0,08% einstellt.