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Verfahren und Kokille zur Verbesserung von unberuhigt vergossenem
Stahl Während bei beruhigt vergossenem Stahl das Warmhalten des obersten Blockteiles
durch Anwendung eines ausgemauerten Aufsatzes für den verlorenen Kopf. ferner durch
Beheizung dieses Kopfes oder durch Ab-(lecken mit Wärmeschutzmassen, wie z. B. Lunkerit,
eine längst bekannte und angewandte Maßnahme ist, pflegt inan bei unberuhigt vergossenem
Stahl im Gegensatz hierzu eine möglichst rasche Erstarrung des oberen Blockendes
durch Auflegen eines Guß-oder Blechdeckels auf den noch flüssigen Stahl selbst anzustreben.
Man erhält dadurch sauber aussehende Blockköpfe und glaubt gleichzeitig, die für
einen möglichst geringen Schrottentfall am oberen Blockende günstigsten Verhältnisse
geschaffen zu haben, da ohne Anwendung eines Deckels bei fortschreitender Erstarrung
der dickflüssig; gewordene Stahl d - '# die entweichenden Gase noch oben hera. rieben
wird und dein Block eine Krone a. ifsetzt, während sich dafür ini eigentlichen Blockkopf
entsprechende Hohlrännie bilden. Um die Anwendung eines solchen Deckels auch bei
großen Blockquerschnitten wirksam zu gestalten, hat inan ferner, insbesondere in
den Vereinigten Staaten, der für unberuhigten Stahl bestimmten Kokille oben die
Form eines Flaschenhalses ge-
geben, so daß das obere Blockende in einen kleineren
und damit rascher erstarrenden Querschnitt ausmündet, der durch einen entsprechend
kleineren Deckel sofort geschlossen wird. Auf anderen «'erken wiederum verzichtet
nian bei großen Blöcken aus Ersparnisgründen auf die Verwendung von Deckel bzw.
Sonderkokille und überläßt das Zuwachsen des Blocks ain oberen Ende sich selbst.
Ferner wird auf eine absichtliche Beschleunigung- der Blockkopferstarrung auch in
den Fällen verzichtet, in denen nian durch die Bildung einer Schlacke auf dein Blockkopf
bestimmte Wirkungen inetallurgischcr Art erzielen will. So ist z. B. ein Zerfahren
bekannt, durch Zugabe von Fluoriden, insbesondere Flußspat, zu dein flüssigen Metall
in die Kokille eine verringerte Ausbildung; des äußeren Blasenkranzes zu erzielen,
die u. a. durch ein stärkeres Wiederzurücksinken des flüssigen Stahls nach
beendetem Abgießen in Erscheinung tritt. Ferner ist ein '\-erfahren bekannt, durch
Herstellung einer sauren Schlacke auf dem Blockkopf dem in der Kokille auf und ab
wallenden, auf basischer Zustellung erzeugten Metall einen Teil cler wüh= rend der
Erstarrung sich ausscheidenden 1letallotvdule zu entziehen. Als geeignete Si0> lialtige
Substanzen zu diesem Verfahren sind beispielsweise Schlacken, Glas, Quarz, Feldspat,
ferner künstliche Miscliungen aus Si 0-, mit Alkalien, Erdalkalien o. c1-1. vorgeschlagen
worden. -Naturgemäß kann aber die @N"irkung eines solchen Zusatzes in der Kokille
wegen der sehr kurzen zur Verfügung stehenden Zeit nur sehr unvollkoniinen .ein.
'\'or allem wird aber durch das Aufundabtreiben des flüssigen Stahles ein Teil dieser
sauren, finit Mctalioxydulen angereicherten
Schlacke mit nach unten
in das Blockinnere gerissen und vermag in einem späteren Stadium der Erstarrung
nicht mehr wieder an die Oberfläche zu gelangen. Von dem Erfinder durchgeführte
Versuche, durch Verwendung von Schlacken mit besonders niedrigem Schmelzpunkt und
hohem Flüssigkeitsgrad diese Erscheinung des teilweisen Verschwindens der Schlacke
im Blockinnern zu verhindern, haben gleichfalls nicht zu einer durchgreifenden Besserung
geführt. Der Stand der Technik vor der Anmeldung ist daher dahin zu kennzeichnen,
daß beim Vergießen unberuhigten Stahls die Erstarrung des Blockkopfes nach wie vor
mit geringen Ausnahmen entweder durch Auflegen eines Deckels beschleunigt oder ohne
besondere Behandlung sich selbst überlassen -wird, und daß es bis jetzt nicht geglückt
ist, dein bei dieser Arbeitsweise, insbesondere bei Thomasstahl, auftretenden, wirtschaftlich
außerordentlich einschneidenden Nachteil zu begegnen, daß der obere Blockteil bis
zu 25 °!o und mehr des ganzen Blockgewichtes mit uriregelmäßig verteilten Ausscheidungen
von Desoxvdationssclilaclce durchsetzt ist und deshalb für alle Verwendungszwecke,
die einen von inakroskopischen Schlackeneinschlüssen freien Stahl verlangen, ausscheidet.
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Der Erfinder hat nun auf Grund voll Betriebsversuchen erkannt, daß
der überaus starke Strahlungsverlust, den der durch das entweichende Gas ununterbrochen
aus dem Blockinnern an die Oberfläche beförderte Stahl erleidet, die Ursache dafür
ist, daß in einem späteren Stadium der Erstarrung die in dem Blockinnern noch vorhandenen
Schlacken in einer Zone verbleiben, die von dem oben erwähnten Wärme-, insbesondere
Strahlungsverlust nicht mehr nennenswert betroffen wird. Erst die auf Grund dieser
Erkenntnis getroffene Maßnahme, den beim unberuhigten Stahl besonders starken Strahlungsverlust
am oberen Blockende durch einen Strahlungsschutz zu unterbinden, hat zu einem vollen
Erfolg geführt. Die einfachste Ausführungsform ist die eines auf eine gewöhnliche
Kokille nach Beendigung des Gusses aufgesetzten, mit ff. Material ausgefütterten
Deckels. Bei Gespannguß ist der ausgefütterte Deckel zweckmäßig schon -während des
Gießens aufzusetzen.
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Da der Wärmeverlust durch Leitung durch die Kokillenwand hindurch
voll einer bestimmten Stärke der Erstarrungskruste 'all gegenüber dem erwähnten
Strahlungsverlust relativ unbedeutend wird, so -würde die gleichzeitige Anwendung
eines verlorenen Kopfes nur wirtschaftliche Nachteile bringen. Vielmehr erscheint
eine Ausstattung der Kokilleninnenfläche mit einem schlechten wä rilleleiter nur
für den Bereich der Innenfläche wirtschaftlich, der über dem oberen Blockrand liegt.
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Der als Strahlungsschutz dienende Abschluß des oberen Kokillenendes
muß so gestaltet sein, daß die insbesondere beim fallenden Guß zunächst in sehr
großer Menge austretenden Gase noch ungehindert entweichen können. Mäßiger Luftzutritt
durch einen Spalt kann hierbei sogar von Vorteil sein, wenn diese Luftmenge im -wesentlichen
nur zur Verbrennung der entweichenden Kohlenox1-d- und `1'asserstoffgase dient und
dadurch die anfängliche Aufheizung des Strahlungsschutzes noch verstärkt. Mit nachlassender
Gasentwicklung muß aber auch die Menge der einfallenden kalten Luft verringert werden
bzw. der Luftzutritt praktisch überhaupt unterbunden werden, da die Luft andernfalls
nicht nur= die auf dem Block gebildete Schlacke abkühlen, sondern auch auf den neben
der Schlacke immer noch an die Oberfläche tretenden Stahl oxydierend wirken und
so die im flüssigen Stahl vorhandene Oxydulmenge, die ja möglichst vollkommen abgeschieden
---erden soll, noch vermehren würde. Es ist daher zweckmäßig, an der als Strahlungsschutz
dienenden Abdeckung Öffnungen anzubringen, die nach Bedarf durch Steinplättchen
oder Stopfen geschlossen werden können und die am besten seitlich angeordnet ---erden,
da dann keine direkte Abstrahlung von der Blockoberfläche stattfinden kann.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i, wovon Abb. ? eine Draufsicht darstellt,
im Längsschnitt den in Kokille 2 vergossenen Block i. Die Kokille ist mit einem
mit feuerfester Ausfütterung 4 versehenen Deckel 3 abgedeckt. Zur Regulierung des
Gasaustritts .und Luftzutritts, evtl. gleichzeitig für die bequeme Zugabe von Schlackenbildern,
ist in dem Deckel seitlich eine Öffnung 5 vorgesehen, die reit einem Steinplättchen
mehr oder weniger verschlossen werden kann. Zur Unterstützung der Wirkung der Abdeckung
kann auch noch die Kokille selbst an der Innenwand über dem oberen Blockrand mit
einem schlechten Wärmeleiter 6 ausgefüttert werden.
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Die zusätzliche Bildung einer Schlacke auf dein Stahl, die zwecks
Entziehung der sich im Stahl abscheidenden Metalloxvdule sauren Charakter hat, wird
vorzugsweise durch Aufwerfen von Hochofenschlacke, Kupolofenschlacke, Glas, kieselsäurereichen
Mineralien bzw. Sand herbeigeführt.