DE69809659T2

DE69809659T2 - Giesspulver für das Stranggiessen und Verfahren zur Verwendung des Pulvers

Info

Publication number: DE69809659T2
Application number: DE69809659T
Authority: DE
Inventors: Masahito Hanao; Masayuki Kawamoto; Seiji Kumakura; Yoshinori Tanizawa
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: CN1067612C; CN1211479A; EP0899041A1; JP3463567B2; KR100305999B1; US6125919A; AU700002B1; KR19990023514A; DE69809659D1; JPH11320058A; EP0899041B1

Description

Hintergrund der Erfindung:

Gebiete der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gießpulver zum Stranggießen von Stahl mit einer hohen Gießgeschwindigkeit, welches die Herstellung von einer Bramme mit einer hervorragenden. Oberflächenqualität ermöglicht. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Stranggießverfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gießpulvers.

Beschreibung des Standes der Technik:

Stahlplatten zur Verwendung der Außenteile von Automobilen, welche eine hervorragende Oberflächenqualität und eine hohe Kaltverformbarkeit erfordern, werden im allgemeinen aus stranggegossenen Brammen mit einer Dicke von etwa 250 mm hergestellt. Neben einer hohen Brammenproduktivität werden nämlich Brammen verlangt, die sowohl eine hervorragende Oberflächenqualität wie innere Qualität besitzen. Die Gießgeschwindigkeit beträgt im allgemeinen 2 bis 3 m/min. Eine höhere Gießgeschwindigkeit führt zu Fehlern, einschließlich Längsrissen an der Oberfläche der Bramme und zu verbleibenden nicht metallischen Einschlüssen in der Bramme.
In den letzten Jahren ist auf der anderen Seite eine Minianlage entwickelt worden, bei der eine Stranggießmaschine für dünne Brammen und eine einfache Warmwalzmaschine in der gleichen Produktionslinie angeordnet sind. Bei dem Verfahren zum Stranggießen einer dünnen Bramme ist vom Standpunkt der Produktivität eine Gießgeschwindigkeit von wenigstens etwa 5 m/min als Zielgeschwindigkeit anzustreben.
Da geschmolzener mittlerer Kohlenstoffstahl eine peritektische Reaktion hervorruft, wenn er erstarrt, besteht die Gefahr, dass die Oberfläche einer Bramme, die aus diesem Stahl hergestellt wird, Längsrisse aufweist. Falls mittlerer Kohlenstoffstahl zu einer dünnen Bramme mit hoher Gießgeschwindigkeit stranggegossen wird, wird die Bildung von Längsrissen an der Oberfläche der Bramme beschleunigt. Auch erleidet ein niedrig legierter Stahl häufig Längsrisse an der Brammenoberfläche, falls der niedrig legierte Stahl ein Legierungselement enthält, das die Anfälligkeit zur Rissbildung erhöht.
Es ist bekannt, dass eine enge Beziehung zwischen der Längsrissbildung auf der Brammenoberfläche und dem Gießpulver besteht. Beim Stranggießen wird der geschmolzene Stahl einer Form durch eine Immersionsdüse zugeführt, und es wird ein Gießpulver auf die Oberfläche der Stahlschmelze in der Gießform oder Kokille aufgebracht. Das Gießpulver umfasst typischerweise ein Gemisch aus einem oder mehreren Arten von Oxiden sowie Kohlenstoffpulver und weiteren Bestandteilen. Das Gießpulver, das zu einer Kokille gegeben wird, schmilzt durch die Hitze des geschmolzenen Stahls, wodurch sich eine geschmolzene Schlackeschicht auf der Oberfläche der Stahlschmelze bildet. Die geschmolzene Schlackeschicht fließt in den Spalt zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale, um dadurch einen Schlackefilm zu bilden. Der Schlackefilm wird gekühlt, während er in Kontakt mit der Kokillenoberfläche ist, und erstarrt. Der erstarrte Schlackefilm besteht aus Kristallen und Glas.
Das Gießpulver, das die vorstehenden Eigenschaften aufweist, hat folgende Wirkung:
1) Aufrechterhaltung der Temperatur der geschmolzenen Stahloberfläche in einer Kokille und Verhinderung der Oxidation des geschmolzenen Stahls,
2) Absorption von Blasen und Einschlüssen, die in dem geschmolzenen Stahl vorliegen und zu dessen Oberfläche aufsteigen,
3) Sicherstellung der Schmierung zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale, und
4) Anpassung der Kühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale durch Anpassung der Warmfestigkeit der geschmolzenen Schlackeschicht.
Von diesem Effekt ist Ziffer 3, die Sicherstellung der Schmierung, besonders wichtig beim Gießen mit einer hohen Gießgeschwindigkeit. Ebenso ist Ziffer 4, die Anpassung der Abkühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale in einer Kokille, d. h. der Brammenoberfläche, in einem frühen Stadium der Erstarrung, wichtig zur Verhinderung von Längsrissen an der Brammenoberfläche.
Falls die Gießgeschwindigkeit beim Stranggießen erhöht wird, nimmt im allgemeinen die Menge der geschmolzenen Schlacke, die in den Spalt zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale fließt, ab. Falls die Menge der geschmolzenen Schlacke, die in den Spalt fließt und damit die Schlackenfilmdicke abnimmt, wird die erstarrte Schale aufgrund der schlechten Schmierung und der Formoberfläche zurückgehalten. Im schlimmsten Fall kann dies zu Betriebsstörungen wie einem Durchbruch führen. Um die Menge der geschmolzenen Schlacke, die in den Spalt fließt, sicherzustellen, wird die Erstarrungstemperatur der geschmolzenen Schlacke herabgesetzt und die Viskosität der geschmolzenen Schlacke vermindert. Eine herabgesetzte Erstarrungstemperatur oder Viskosität der geschmolzenen Schlacke beeinträchtigt jedoch häufig die Gleichmäßigkeit der Dicke des Schlackefilms. Damit wird die Abkühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale in der Kokille ungleichmäßig, sodass die Bramme zu Längsrissen neigt. Ein wichtiges technisches Ziel ist es daher, ein Gießpulver zu schaffen, das sowohl eine Schmierung, die sich auf die Erhöhung der Gießgeschwindigkeit auswirkt, wie eine Gleichmäßigkeit der Abkühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale hervorruft und die Längsrisse an der Brammenoberfläche wirksam verhindert.
Zur Verhinderung von Längsrissen an der Brammenoberfläche beim Gießen mit hoher Gießgeschwindigkeit sind folgende Verfahren vorgeschlagen worden: In der japanischen offen gelegten Patentanmeldung (Kokai) Nr. 3-193248 wird ein Verfahren vorgeschlagen, um einem Gießpulver als Kristallisationsbeschleuniger Oxide von Elementen einzuverleiben, die zur Gruppe IIIA und IV gehören, wie ZrO&sub2;, TiO&sub2;, Sc&sub2;O&sub3; und Y&sub2;O&sub3;. Bei dieser Erfindung wird weiterhin eine hohe Gießgeschwindigkeit erreicht, wenn die Viskosität der geschmolzenen Schlacke auf 1 Poise oder weniger bei 1300ºC herabgesetzt wird. Während des Abkühlens erzeugt die geschmolzene Schlacke Kristalle, die die Brammenoberfläche in der Kokille gelinde abkühlen.
In der japanischen offengelegten Patentanmeldung (Kokai) Nr. 5-15955 wird ebenfalls eine Herabsetzung der Viskosität der geschmolzenen Schlacke und eine Erhöhung des Gewichtsverhältnisses von T. CaO zu SiO&sub2; (T. CaO/SiO&sub2;) vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren stellt T. CaO die Summe der Menge an CaO dar, die in dem Gießpulver enthalten ist, sowie die Menge des CaO, das aus einem Ca-haltigen Material umgewandelt wird, von dem man annimmt, dass es in dem Gießpulver in Form von CaF&sub2; vorliegt, wobei es mit folgender Gleichung (Z) definiert wird.
T. CaO (Gew.-%) = CaO (Gew.-%) + CaF&sub2; (Gew.-%) · (56/78) (Z)
Wenn die T. CaO/SiO&sub2; bei dieser Erfindung bis auf etwa 1,2 bis 1,3 erhöht wird, tritt eine Kristallisation beim Abkühlvorgang der geschmolzenen Schlacke auf, wodurch die Brammenoberfläche in der Kokille gelinde gekühlt wird.
Wenn jedoch die Gießpulver, die mit den vorstehend erwähnten japanischen offengelegten Patentanmeldungen (Kokai) Nr. 3- 193248 und 5-15955 vorgeschlagen werden, beim Gießen von mittlerem Kohlenstoffstahl, der peritektischen Stahl enthält, verwendet werden, bleibt der Abkühleffekt der geschmolzenen Schlacke auf die Kokillenoberfläche unzureichend, wenn die Gießgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, wodurch eine Längsrissbildung in der Brammenoberfläche auftritt. Kurz gesagt, die Verwendung dieser Gießpulver bei einer Gießgeschwindigkeit von etwa 2 bis 3 m/min oder mehr kann zur Längsrissbildung an der Schlackenoberfläche führen.
Neben den oben genannten Erfindungen wird in der japanischen offengelegten Patentanmeldung (Kokai) Nr. 5-269560 ein Gießpulver mit einem hohen T. CaO-SiO&sub2;-Verhältnis vorgeschlagen. Dieses Gießpulver hat ein CaO-SiO&sub2;-Verhältnis von 1,1-1,8 und ein CaO/F-Verhältnis von 9-40.
Weiterhin wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (1978 angemeldet) (Kokai) Nr. 54-35129 ( GB 2000198A) ein Gießpulver mit einem relativ hohen CaO- SiO&sub2;-Verhältnis vorgeschlagen. Dieses Gießpulver hat ein CaO-SiO&sub2;-Verhältnis von 0,6-1,4 und enthält Flußspat in einer maximalen Menge von 10 Gew.-%.
Wie vorstehend erwähnt, ist es erforderlich, die Eigenschaft eines Gießpulvers weiter zu verbessern, um Längsrisse in einer Brammenoberfläche beim Gießen von mittlerem Kohlenstoffstahl, niedrig legiertem Stahl oder niedrig gekohltem Stahl mit einer Gießgeschwindigkeit von etwa 5 m/min oder mehr zu verhindern.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gießpulver bereit zu stellen, das mit Vorteil beim Hochgeschwindigkeitsgießen beispielsweise beim Stranggießen dünner Brammen, oder beim Stranggießen von Stahl, beispielsweise mittlerem Kohlenstoffstahl, der zur Bildung von Längsrissen neigt, verwendet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Gießpulver zum Stranggießen von Stahl nach der vorliegenden Erfindung enthält CaO, SiO&sub2; und Fluoride als Hauptkomponenten. Auch beträgt bei diesem Pulver das Gew.- Verhältnis von CaO', das durch die folgende Gleichung (X) wiedergegeben wird, zu SiO&sub2;, d. h. CaO'/SiO&sub2; 0,9-2,8, und der CaF&sub2;-Gehalt, der durch die nachstehende Gleichung (Y) wiedergegeben wird, entspricht entweder der folgenden Bedingung (A) oder (B). Weiterhin enthält dieses Gießpulver Na&sub2;O in einer Menge von 0-25 Gew.-% und C in einer Menge von mehr als 0-10 Gew.-%.
(A) Falls CaO'/SiO&sub2; nicht weniger als 0,9 und nicht mehr als 1,9 ist, beträgt der CaF&sub2;-Gehalt 15-60 Gew.-% oder
(B) Falls CaO'/SiO&sub2; mehr als 1,9 und nicht mehr als 2,8 ist, beträgt der CaF&sub2;-Gehalt 5-60 Gew.-%, wobei
CaO' = T. CaO - F · (56/38) (X),
CaF&sub2; = F · (78/38) (Y),
T. CaO: der gesamte Ca-Gehalt in dem Gießpulver, umgerechtet in CaO (Gew.-%) und
F: der gesamte F-Gehalt in dem Gießpulver (Gew.-%) ist.
Unter der vorstehenden Bedingung (A) ist der CaF&sub2;-Gehalt insbesondere vorzugsweise 20-60 Gew.-%. Noch mehr bevorzugt ist CaO'/SiO&sub2; 1,1-1,7 und ein CaF&sub2;-Gehalt von 25 -50 Gew.-%. Unter diesen Bedingungen wird eine Längsrissbildung in einer Bramme wirksam verhindert. Unter der vorstehenden Bedingung (B) ist CaO'/SiO&sub2; vorzugsweise 2,1-2,6 und der CaF&sub2;-Gehalt vorzugsweise 25-50 Gew.-%. Unter diesen Bedingungen wird eine Längsrissbildung in der Bramme gleichfalls wirksam verhindert.
Das erfindungsgemäße Gießpulver weist eine Erstarrungstemperatur auf, die für das Stranggießen von Stahl geeignet ist. Falls es erforderlich ist, die Erstarrungstemperatur auf eine geeignetere Erstarrungstemperatur herabzusetzen, wird vorzugsweise Na&sub2;O in einer Menge von 2-25 Gew.-% dem Gießpulver einverleibt. Um eine geeignetere Schmelzgeschwindigkeit des Gießpulvers einzustellen, wird dem Gießpulver C in einer Menge von mehr als 0-10 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 1-10 Gew.-% einverleibt.
Solange die chemische Zusammensetzung des Gießpulvers in dem oben angegebenen Rahmen liegt und seine Viskosität bei 1300ºC 1,5 Poise nicht überschreitet, wird eine ausreichende Schmierung erhalten, selbst wenn das Gießpulver beim Stranggießen von Stahl mit einer hohen Gießgeschwindigkeit von 5 m/min. oder mehr verwendet wird.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gießpulvers kann das Stranggießen von Stahl mit hoher Gießgeschwindigkeit ohne Längsrissbildung durchgeführt werden. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Gießpulver zum Gießen von Stahl verwendet, der C in einer Menge von 0,05 bis 0,20% enthält. Das erfindungsgemäße Gießpulver ist insbesondere beim Gießen von peritektischem Stahl wirksam, welcher C in einer Menge von 0,08 bis 0,20% enthält. Das erfindungsgemäße Gießpulver wird mit Vorteil zum Gießen von niedrig legiertem Stahl verwendet, der C in einer Menge von 0,05-0,20% sowie ein Legierungselement enthält, das die Anfälligkeit zur Bildung von Rissen erhöht, wie Mn, Cr, Ni, Ti, Mo, Nb oder V. Das erfindungsgemäße Gießpulver wird weiterhin mit Vorteil zum Gießen von Stahl verwendet, der C in einer Menge von 0,05% enthält, bei einer hohen Gießgeschwindigkeit von 5 m/min oder mehr.
Das erfindungsgemäße Gießpulver hat ein erhöhtes CaO-/SiO&sub2;- Verhältnis, d. h. Basizität, und erzeugt eine größere Menge von Kristallen bei dem Vorgang, bei dem das Gießpulver aus dem geschmolzenen Zustand erstarrt. Wenn jedoch nur die Basizität des Gießpulvers erhöht wird, nimmt seine Erstarrungstemperatur ebenfalls zu, mit dem Ergebnis, dass das Gießen von Stahl mit einer hohen Gießgeschwindigkeit schwierig wird. Im Lichte des Vorstehenden haben die vorliegenden Erfinder das Problem gelöst, das die widersprechenden Eigenschaften des Gießpulvers betrifft, d. h. das Problem, dass eine erhöhte Basizität zu einer erhöhten Erstarrungstemperatur führt, und zwar durch folgende Maßnahmen (a) und (b):

(a) Beschleunigung der Kristallisation der geschmolzenen Schlacke

Ein wichtiger Faktor zur Verhinderung von Längsrissen in einer Bramme ist die Gleichmäßigkeit der Kühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale in der Kokille, d. h. einer Brammenoberfläche in einem frühen Stadium der Erstarrung. Wenn die Kühlgeschwindigkeit der Brammenoberfläche in einem frühen Stadium der Erstarrung nicht gleichmäßig Ist, fehlt der Dicke der erstarrten Schale die Gleichmäßigkeit in seitlicher Richtung der Bramme. In Folge dessen wird die Spannung, die auf die erstarrte Schale aufgrund des Schrumpfens der Schale während der Erstarrung wirkt, in seitlicher Richtung der Bramme nicht gleichmäßig abgebaut, sodass sich Längsrisse in der Oberfläche der Bramme bilden.
Die Erhöhung der Wärmebeständigkeit des Schlackefilms, der zwischen der Kokille und der erstarrten Schale gebildet wird, stellt einen wichtigen Faktor für die Verwirklichung einer gleichmäßigen Abkühlung der erstarrten Schale durch den Schlackenfilm dar. Falls die Wärmebeständigkeit des Schlackefilms niedrig ist, wird die erstarrte Schale erheblich durch Änderungen im Kühleffekt in einer Vielzahl von Abschnitten der Kokille beeinträchtigt. Die Änderung der Kühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale wird in diesem Fall beträchtlich, und der Dicke der erstarrten Schale fehlt die Gleichmäßigkeit in seitlicher Richtung der Kokille. Wenn demgegenüber die Wärmebeständigkeit des Schlackefilms erhöht wird und die erstarrte Schale gelinde gekühlt wird, wird die Dicke der erstarrten Schale in seitlicher Richtung der Kokille gleichmäßig, mit dem Ergebnis, dass Längsrisse in der Brammenoberfläche verhindert werden.
Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Gießpulver wird ein neuer Index, d. h. CaO'/SiO&sub2;, welcher durch die vorstehenden Gleichungen (X) und (Y) wiedergegeben wird, anstelle des herkömmlichen Indexes, d. h. T. CaO/SiO&sub2;, verwendet, wodurch die Auswahl einer ternären Zusammensetzung, die CaO-SiO&sub2;-CaF&sub2; enthält, als Hauptkomponenten ermöglicht wird, durch die die Kristallisation leicht erfolgt. Mit dieser Auswahl nimmt die Kristallisation während des Erstarrungsprozesses der geschmolzenen Schlacke zu, wodurch sich eine höhere Wärmebeständigkeit der geschmolzenen Schlacke ergibt.
In einer ternären Zusammensetzung eines Gießpulvers, welches CaO-SiO&sub2;-CaF&sub2; als Hauptkomponenten enthält, weist das erfindungsgemäße Gießpulver ein hohes CaO'/SiO&sub2; auf. Es tritt deshalb eine erhöhte Kristallisation während des Erstarrungsprozesses der geschmolzenen Schlacke auf. Insbesondere ist CaO'/SiO&sub2; so groß wie 0,9-2,8, wodurch sich eine Erhöhung des Ausmaßes der Kristallisation ergibt.

(b) Herabsetzung der Viskosität und Rationalisierung der Erstarrungstemperatur und Schmelzgeschwindigkeit eines Gießpulvers hoher Basizität.

Die Dicke eines Schlackefilms beim Stranggießen von Stahl hängt von der Menge der geschmolzenen Schlacke ab, die in dem Spalt zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale in der Kokille fließt. Wenn eine übermäßige große Menge geschmolzener Schlacke in den Spalt fließt, bildet sich eine große Differenz zwischen der Dicke eines Schlackefilmsabschnittes, an dem die Menge der geschmolzenen Schlacke groß ist, und der, wo die Menge der geschmolzenen Schlacke klein ist, mit dem Ergebnis, dass der Kühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale die Gleichmäßigkeit fehlt. Wenn demgegenüber eine zu geringe Menge geschmolzener Schlacke in den Spalt fließt, ist die Gesamtdicke des Schlackefilms gering. In diesem Fall führt ein geringer Unterschied in der Schlackefilmdicke häufig zu einer ungleichmäßigen Kühlgeschwindigkeit der erstarrten Schale. Wie vorstehend erwähnt, bilden sich Längsrisse in der Bramme, unabhängig davon, ob eine zu große oder eine zu kleine Menge geschmolzener Schlacke in den Spalt fließt. Darüber hinaus kann eine extrem geringe Menge geschmolzener Schlacke, die in den Spalt fließt, zu einer Betriebsstörung, wie einem Durchbruch führen.
Insbesondere beim Gießen mit hoher Gießgeschwindigkeit besteht die Tendenz, dass die Menge der geschmolzenen Schlacke, die in den Spalt zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale in der Form fließt, zunimmt. Ein wichtiges technisches Ziel ist deshalb, die Dicke des Schlackefilms sicherzustellen und ihn gleichmäßig zu machen.
Die Dicke des Schlackefilms kann durch Einstellung des Schmelzpunktes des Gießpulvers und der Viskosität des Gießpulvers im geschmolzenen Zustand im Allgemeinen gesteuert werden. Da das erfindungsgemäße Gießpulver eine ternäre Zusammensetzung besitzt, welche CaO-SiO&sub2;- CaF&sub2; als Hauptkomponenten enthält, und der vorstehend erwähnte Wert von CaO'/SiO&sub2; groß ist, weist das Gießpulver im Allgemeinen eine hohe Erstarrungstemperatur auf.
Das erfindungsgemäße Gießpulver enthält eine relativ hohe Menge an CaF&sub2;, um die Erstarrungstemperatur und Viskosität der geschmolzenen Schlacke herabzusetzen. D. h., falls CaO'/SiO&sub2; 0,9-1,9 ist, wird ein geeigneter Schmelzpunkt und eine geeignete Viskosität durch Einverleiben von 15-60 Gew.-% CaF&sub2; in das Gießpulver erreicht. Falls CaO'/SiO&sub2; größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 ist, wird eine geeignete Erstarrungstemperatur und Viskosität durch Einverleiben von 5-60 Gew.-% CaF&sub2; in das Gießpulver erreicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein ternäres (CaO'-SiO&sub2;-CaF&sub2;) chemisches Zusammensetzungsdiagramm, das den Rahmen der chemischen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Gießpulvers zeigt.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kristallisationsindex der Kristallisation des erfindungsgemäßen Gießpulvers in einem geschmolzenen Zustand und CaO'/SiO&sub2; zeigt.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kristallisationsindex der Kristallisation des erfindungsgemäßen Gießpulvers im geschmolzenen Zustand und dem CaF&sub2;-Gehalt zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es wird nunmehr das erfindungsgemäße Pulver und ein Stranggießverfahren unter Verwendung desselben beschrieben. Das Symbol "%", das den Gehalt in der chemischen Zusammensetzung anzeigt, bedeutet "Gew.-%".

(1) Chemische Zusammensetzung des Gießpulvers

Die drei Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Gießpulvers sind CaO/SiO&sub2; und Fluoride. Ihr ungefährer Gehalt ist wie folgt: CaO; 25-70%, SiO&sub2;; 15-35%, und Fluoride; etwa 5-60% (als CaF&sub2;). Die wichtigsten Faktoren bei der vorliegenden Erfindung sind das Verhältnis von CaO' zu SiO&sub2; (CaO'/SiO&sub2;) und der CaF&sub2;- Gehalt.
Das erfindungsgemäße Gießpulver erzeugt eine große Menge an Kristallen beim Prozess des Abkühlens und Erstarrens des Gießpulvers im geschmolzenen Zustand. Wenn die Kristallisation erfolgt, erhöht sich die Wärmebeständigkeit, wie vorstehend erwähnt. Dadurch verhindert ein Schlackefilm, der zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale in der Kokille vorliegt, eine rasches Abkühlen der erstarrten Schale, d. h. der Brammenoberfläche. Es wird nunmehr ein geeigneter Rahmen der chemischen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Gießpulvers beschrieben, und zwar in Verbindung mit der Kristallisation während des Abkühlprozesses der geschmolzenen Schlacke.

(CaO'/SiO&sub2;)

CaO', das zur Berechnung des erfindungsgemäß definierten Verhältnisses von CaO' zu SiO&sub2; (CaO'/SiO&sub2;) verwendet wird, wird mit den vorstehend erwähnten Gleichungen (X) und (Y) erhalten. Mit anderen Worten, CaO' ist nicht gleich CaO, welches unter der Annahme erhalten wird, dass der analysierte Wert des gesamten Ca in dem Gießpulver ausschließlich durch CaO wiedergegeben wird. Der CaF&sub2;-Gehalt wird zunächst durch die vorstehend erwähnte Gleichung (Y) unter der Annahme erhalten, dass das gesamte F in Form von CaF&sub2; vorliegt, auf der Basis des analysierten Wertes von F. CaO' wird dann unter der Annahme erhalten, dass der gesamte Ca- Gehalt minus Ca, das in Form von CaF&sub2;, vorliegt, dem CaO-Gehalt entspricht. Der Wert von SiO&sub2; wird aufgrund der analysierten Werte von Si erhalten, welches das Gießpulver enthält.
In dem erfindungsgemäßen Gießpulver beträgt das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis nicht weniger als 0,9 und nicht mehr als 2,8. Solange das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis in diesem Bereich liegt, tritt die Kristallisation in einem ausreichenden Ausmaß auf, wenn die geschmolzene Schlacke abgekühlt wird und erstarrt. Wenn das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis weniger als 0,9 ist, erfolgt die Kristallisation in einem unzureichendem Ausmaß. Wenn das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 2,8 überschreitet, weist das Gießpulver eine übermäßig hohe Erstarrungstemperatur auf. Dadurch ist das Gießpulver während des Stahlgießens bei der Temperatur des geschmolzenen Stahls schwierig zu schmelzen. In diesem Fall wird die Rationalisierung der Dicke der geschmolzenen Schlacke auf der geschmolzenen Stahloberfläche in einer Kokille und die Dicke des Schlackefilms, der sich zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale einer Bramme bildet, schwierig, was zu Störungen beim Stranggießbetrieb führt.
Das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis ist deshalb 0,9-2,8.
Wie nachstehend erwähnt, tritt eine Kristallisation nicht leicht auf, wenn das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis etwa 1,9, 0,9 oder 2,8 beträgt. Die am meisten bevorzugten Bereiche des CaO'/SiO&sub2;-Verhältnisses sind deshalb 1,1- 1,7 und 2,1-2,6.

(CaF&sub2;-Gehalt)

Der CaF&sub2;-Gehalt, wie erfindungsgemäß definiert, wird mit der vorstehend erwähnten Gleichung (Y) erhalten. D. h., der CaF&sub2;-Gehalt ist der Wert, umgerechnet auf CaF&sub2; auf der Basis des analysierten Wertes von F, das in allen Fluoriden enthalten ist, wie NaF und CaF&sub2;. Die meisten Fluoride, die in dem erfindungsgemäßen Gießpulver enthalten sind, liegen jedoch in Form von CaF&sub2; vor.
In den erfindungsgemäßen Gießpulvern beträgt der richtige CaF&sub2;-Gehalt 15-60%, falls das CaO'/SiO&sub2;- Verhältnis 0,9 bis 1,9 ist, oder 5-60%, falls das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 ist. Solange der CaF&sub2;-Gehalt in einem dieser Bereiche liegt, tritt eine Kristallisation in einem ausreichenden Ausmaß auf, wenn die geschmolzene Schlacke abgekühlt wird und erstarrt.
Fig. 1 zeigt ein ternäres (CaO'/SiO&sub2;-CaF&sub2;) chemisches Zusammensetzungsdiagramm zur Erläuterung des Rahmens der chemischen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Gießpulvers. Da die meisten Fluoride in den erfindungsgemäßen Gießpulvern in Form von CaF&sub2; einverleibt sind, ist der CaO'-Gehalt, der mit den vorstehenden Gleichungen (X) und (Y) errechnet wird, im Wesentlichen gleich dem CaO-Gehalt, der den Gießpulvern einverleibt ist. Der Einfachheit, halber werden deshalb die erfindungsgemäßen Gießpulver anhand des vorstehend erwähnten ternären (CaO'-SiO&sub2;-CaF&sub2;) chemischen Zusammensetzungsdiagramm beschrieben.
Wie in Fig. 1 dargestellt, liegt die chemische Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Gießpulvers, bei dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 0,9-1,9 und das CaF&sub2;- Verhältnis 15-60 Gew.-% beträgt, in dem Bereich (a), d. h. dem Bereich, der durch die Grenzlinie 1, bei der das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 0,9 ist (die gerade Linie von CaO·SiO&sub2; zu 100 Gew.-% CaF&sub2;), die Grenzlinie 2, in der das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 1,9 ist (die gerade Linie von 2 CaO SiO&sub2; zu 100 Gew.-% CaF&sub2;), die gerade Linie, in der der CaF&sub2;-Gehalt 15 Gew.-% ist, und die gerade Linie, in der der CaF&sub2;-Gehalt 60 Gew.-% ist, definiert wird.
Die chemische Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Gießpulvers, bei dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 und der CaF&sub2;-Gehalt 5 -60 Gew.-% ist, liegt im Bereich (b), d. h. dem Bereich, der durch die Grenzlinie 2, bei der das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 1,9 ist; die Grenzlinie 3, bei der CaO'/SiO&sub2; 2,9 ist (die gerade Linie von 3CaO·SiO&sub2; zu 100 Gew.-% CaF&sub2;), die gerade Linie, bei der der CaF&sub2;- Gehalt 5 Gew.-% ist, m und die gerade Linie, bei der der CaF&sub2;-Gehalt 60 Gew.-% ist, definiert wird.
Zu Vergleichszwecken ist die chemische Zusammensetzung eines herkömmlichen Gießpulvers zum gelinden Abkühlen einer erstarrten Schale durch den Bereich (c) wiedergegeben. Darüber hinaus ist die chemische Zusammensetzung des vorstehend erwähnten herkömmlichen Gießpulvers hoher Basizität zur Verhinderung der Erosion der Immersionsdüsen durch den Bereich (d) wiedergegeben. Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Gießpulver ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis hat, d. h. eine Basizität, die höher als die der herkömmlichen Gießpulver ist.
Falls das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 0,9-1,9 und der CaF&sub2;- Gehalt 15-60 Gew.-% ist, kristallisiert während des Abkühlprozesses der geschmolzenen Schlacke eine große Menge an Kristallen aus, die Cuspidin genannt werden, welches durch die chemische Formel 3CaO·2SiO&sub2;·CaF&sub2; oder 3CaO·2SiO&sub2; wiedergegeben wird.
Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Kristallisationsindex von Cuspidin, welches aus der geschmolzenen Schlacke auskristallisiert und dem CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis. Wenn das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 0,9 -1,9 ist, tritt eine Kristallisation in großem Ausmaß auf, während bei einem CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis, das kleiner als 0,9 ist, das Ausmaß der Kristallisation gering ist. Aus diesem Grunde besitzen die herkömmlichen Gießpulver einen unzureichenden gelinden Kühleffekt und führen zur Längsrissbildung an der Brammenoberfläche. Wie aus Fig. 2 auch ersichtlich ist, ist der Bereich 1,1-1,7 bevorzugt, wenn man den Fall betrachtet, in dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 0,9- 1,9 ist.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das den Einfluss des CaF&sub2;- Gehalts auf das Ausmaß der Kristallisation zeigt, die hauptsächlich aus Cuspidinen besteht. Falls der CaF&sub2;- Gehalt 15% oder mehr ist, wird das Ausmaß der Kristallisation beträchtlich groß, während das Ausmaß der Kristallisation klein wird, wenn der CaF&sub2;-Gehalt 60 % überschreitet. Falls der CaF&sub2;-Gehalt 60% überschreitet, neigt eine Immersionsdüse zur Erosion durch die geschmolzene Schlacke.
In Folge dessen ist in dem Fall, in dem das CaO'/SiO&sub2;- Verhältnis 0,9 bis 1,9 ist, der CaF&sub2;-Gehalt vorzugsweise 15-60%, noch bevorzugter 20-60% und am meisten bevorzugt 25-50%. Die am meisten bevorzugte Kombination des CaO'/SiO&sub2;-Verhältnisses und des CaF&sub2;-Gehaltes liegt in dem Bereich, in dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 1,1-1,7 und der CaF&sub2;-Gehalt 25- 50% ist.
Falls das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 ist, kristallisieren Kristalle, die durch die Molekularformel (6-x) CaO·2SiO&sub2;·xCaF&sub2; (x: eine willkürliche Zahl von 0-6) oder 4CaO·2SiO&sub2; CaF&sub2; wiedergegeben werden, während des Abkühlvorgangs der geschmolzenen Schlacke aus. Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Kristallisationsindex dieser Kristalle und dem CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis. Falls das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 ist, tritt eine Kristallisation in großem Ausmaß auf. In diesem Falle ist es charakteristisch, dass unterschiedliche Kristalle verschiedener Arten in einer großen Menge auskristallisieren, verglichen mit dem Fall, bei dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 0,9-1,9 ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der bevorzugte Bereich 2,1 bis 2,6, falls das CaO'/SiO&sub2;- Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 ist.
Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Kristallisationsindex und dem CaF&sub2;-Gehalt für den Fall, bei dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8% ist. Wenn das CaO'/SiO&sub2;- Verhältnis 5% überschreitet, nimmt das Ausmaß der Kristallisation beträchtlich zu. Da das CaO'/SiO&sub2;- Verhältnis groß ist, kristallisieren die Kristalle leicht aus, unabhängig von dem niedrigen CaF&sub2;-Gehalt.
Wenn der CaF&sub2;-Gehalt 60% überschreitet, nimmt das Ausmaß der Kristallisation dieser Kristalle erheblich ab und die Immersionsdüse wird anfällig gegenüber einer Erosion durch die geschmolzene Schlacke. In dem Fall, in dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 ist, ist deshalb der CaF&sub2;-Gehalt vorzugsweise 5-60%, noch bevorzugter 20-60% und am meisten bevorzugt 25-50%. Die am meisten bevorzugte Kombination des CaO'/SiO&sub2;-Verhältnisses und des CaF&sub2;-Gehaltes liegt in dem Bereich, in dem das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis 2,1-2,6 und der CaF&sub2;-Gehalt 25- 50% ist.

(2) Viskosität, Erstarrungstemperatur und Schmelzgeschwindigkeit des Gießpulvers

Wie vorstehend erwähnt, ist es schwierig, beim Gießen mit einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min oder mehr die Dicke des Schlackefilms sicherzustellen. Um die Dicke des Schlackefilms sicherzustellen, ist es erforderlich, die Viskosität der geschmolzenen Schlacke in einem geeigneten Bereich einzustellen.
Die Viskosität der geschmolzenen Schlacke beim Gießen mit hoher Gießgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise nicht mehr als 1,5 Poise bei 1.300ºC. Falls die Viskosität 1,5 Poise überschreitet, kann je nach Art des Stahles, die Menge der geschmolzenen Schlacke, die in dem Spalt zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale in der Kokille fließt, abnehmen, wodurch Längsrisse oder Schwierigkeiten beim Stranggießen auftreten.
Die meisten Gießpulver, die eine chemische Zusammensetzung aufweisen, wie sie durch die vorliegende Erfindung definiert wird, besitzen eine Erstarrungstemperatur von etwa 1.100-1.300ºC. Dieser Bereich der Erstarrungstemperatur des Gießpulvers ist zum Gießen mit hoher Gießgeschwindigkeit geeignet. In manchen Fällen weist das Gießpulver, das eine chemische Zusammensetzung aufweist, wie sie durch die vorliegende Erfindung definiert wird, eine Erstarrungstemperatur von 1.300ºC oder mehr auf.
In solchen Fällen wird der Na&sub2;O-Gehalt vorzugsweise erhöht, um die Erstarrungstemperatur des Gießpulvers zu senken. Um die vorstehend erwähnten. Effekte zu erzielen, beträgt der Na&sub2;O-Gehalt vorzugsweise 2% oder mehr. Falls der Na&sub2;O-Gehalt demgegenüber 25% überschreitet, wird der Effekt der Herabsetzung der Erstarrungstemperatur nicht mehr weiter gesteigert. Der Na&sub2;O-Gehalt beträgt deshalb vorzugsweise 2-25%. Zur Einstellung der Erstarrungstemperatur, falls der Schmelzpunkt herabgesetzt wird, wird vorzugsweise ein Oxid, wie Li&sub2;O, einverleibt, zusätzlich zu Na&sub2;O, und falls die Erstarrungstemperatur erhöht wird, wird ein Oxid, wie ZrO&sub2; oder MgO vorzugsweise einverleibt, in geeigneter Weise.
Da C, das im Gießpulver enthalten ist, beim Stranggießen langsam verbrennt, ist C ein wirksames Additiv zur Einstellung der Schmelzgeschwindigkeit des Gießpulvers. Der C-Gehalt, der, wie erforderlich, dem Gießpulver einverleibt wird, beträgt mehr als 0%-10 %. Um einen ausreichenden Effekt zu erzielen, beträgt der C-Gehalt vorzugsweise 1% oder mehr. Falls der C- Gehalt jedoch 10% überschreitet, wird die Schmelzgeschwindigkeit des Gießpulvers übermäßig herabgesetzt, wodurch der Stranggießbetrieb schwierig wird. Der C-Gehalt beträgt deshalb mehr als 0% bis 10 % und vorzugsweise nicht weniger als 1% und nicht mehr als 10%.

(3) Ausgangsmaterial des Gießpulvers

Als Materialien zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gießpulvers können jene verwendet werden, die herkömmlich für Gießpulver verwendet werden. Beispiele für CaO-Quellen sind gebrannter Kalk, Kalkstein und Zement. Beispiele für SiO&sub2;-haltige Materialien umfassen Siliziumdioxid-Sand und Diatomeenerde. Beispiele für CaF&sub2;-haltige Materialien umfassen Flußspat. Beispiele für Na&sub2;O-haltige Materialien umfassen Sodaasche und Natriumcarbonat.
Die Korngröße dieser Materialien beträgt vorzugsweise 100 um oder weniger. Diese Materialien enthalten Oxide wie Al&sub2;O&sub3;, MgO, Fe&sub2;O&sub3; und Fe&sub3;O&sub4;. Das Gießpulver enthält deshalb unvermeidbar diese Oxide; jedoch führt die Gegenwart dieser Verunreinigungen nicht zu irgendwelchen Problemen.

(4) Stranggießverfahren für Stahl unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gießpulvers

Wenn das erfindungsgemäße Gießpulver verwendet wird, kann Stahl, insbesondere Stahl, der C in einer Menge von 0,05 bis 0,20% enthält, in stabiler Weise mit einer hohen Gießgeschwindigkeit ohne Längsrissbildung an der Brammenoberfläche stranggegossen werden.
Stahl, der C in einer Menge von 0,08 bis 0,20% enthält, verursacht eine Phasentranstormation, die peritektische Reaktion genannt wird. Durch diese Phasentransformation wird die Brammenoberfläche anfälliger für Längsrisse.
Brammen, die aus niedrig legiertem Stahl hergestellt werden, der C in einer Menge von 0,5-0,20% und ein Legierungselement, wie Mn, Cr, Ni, Ti, Mo, Nb oder V enthält, welches die Anfälligkeit der Rissbildung an der Brammenoberfläche erhöht, sind für Oberflächenlängsrisse aufgrund des synergistischen Effektes dieser Legierungselemente sowie von C anfällig.
Ebenso sind Brammen, die aus einem niedrig gekohlten Stahl, der C in einer Menge von etwa 0,05% enthält, anfällig für Oberflächenlängsrisse, wenn mit einer hohen Gießgeschwindigkeit von 5 m/min oder mehr gegossen wird.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gießpulvers können die vorstehend erwähnten Stähle jedoch mit einer hohen Gießgeschwindigkeit von 5 m/min oder mehr ohne Bildung von Längsrissen an den Brammenoberflächen stranggegossen werden. Unnötig zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Gießpulver mit Vorteil zum Stranggießen von Stählen verwendet wird, welche C in einer Menge von weniger als 0,05% enthalten.
In dem Fall, bei dem die vorstehend erwähnten Stähle mit einer niedrigen Gießgeschwindigkeit von etwa 2,0 m/min unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gießpulvers gegossen werden, ist darüber hinaus die Dicke des gebildeten Schlackefilms ohne Längsrisse an der Oberfläche der Bramme ausreichend sichergestellt.

Beispiele

Brammen, die jeweils eine Dicke von 100 mm und eine Breite von 1000 mm aufweisen, wurden unter Verwendung einer Stranggießmaschine vom Kurventyp stranggegossen.
Mittlerer Kohlenstoffstahl, niedrig gekohlter Stahl und niedrig gekohlter Mn-reicher Stahl mit den Zusammensetzungen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden mit Gießgeschwindigkeiten von 5 m/min, 6 m/min bzw. 5 m/min gegossen. Tabelle 1
* Einheit: Gew.-%. Rest: Fe und zufällige Verunreinigungen
Die gebildeten Brammen wurden auf Längsrissbildung an ihren Oberflächen getestet. Das Auftreten der Längsrissbildung wurde durch die Bewertungen A-E angegeben. Die Bewertungskriterien sind folgendermaßen:
Falls die Summe der Längen der Längsrisse pro Meter einer Bramme weniger als 5 mm ist: Bewertung A, 5 mm oder weniger als 10 mm: Bewertung B, 10 mm oder weniger als 100 mm: Bewertung C, 100 mm oder weniger als 500 mm: Bewertung D und 500 mm oder mehr: Bewertung E. Brammen mit den Bewertungen C bis E verursachen Probleme bei der Produktqualität, wenn sie ohne Bearbeitung der Brammenoberfläche gewalzt werden, während Brammen mit den Bewertungen A und B keine Probleme in der Praxis verursachen, wenn sie ohne Bearbeitung der Brammenoberfläche gewalzt werden.
In den nachstehenden Beispielen werden Gießtests für Brammen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Gießpulver als Tests für das erfindungsgemäße Stranggießverfahren angesehen.

Beispiel 1

Verschiedene mittel gekohlte Stähle der Kategorie Stahl Nr. 1, wie in Fig. 1 gezeigt, werden unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießpulvers mit einem CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 0,9-1,9 und einem CaF&sub2;- Gehalt von 15-60% oder zum Vergleich mit einem herkömmlichen Gießpulver mit niedriger Basizität gegossen. Tabelle 2
(*1) Wert erhalten mit der Gleichung (X): CaO' = T. CaO - F · (56/38), mit T. CaO: gesamter Ca-Gehalt in dem Gießpulver umgerechnet in CaO (Gew.-%)
(*2) Wert erhalten mit der Gleichung (Y): CaF&sub2; = F · (78/38) mit F: gesamter F-Gehalt in dem Gießpulver (Gew.-%)
(*3) Messung (Poise) bei 1.300ºC
Bei den Tests Nrn. 12-15, die in der Tabelle 1 dargestellt sind, wurden erfindungsgemäße Gießpulver verwendet. Bei den Tests Nrn. 16-18 wurden zum Vergleich Gießpulver verwendet, bei denen das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis unter der unteren Grenze, die durch die vorliegende Erfindung definiert wird, lag.
Die Gießpulver, die für die Tests Nrn. 12 und 13 verwendet wurden, enthielten C zusätzlich zu den Hauptkomponenten, d. h. CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;. Die Gießpulver, die bei den Tests Nrn. 14 und 15 verwendet wurden, enthielten Na&sub2;O und C zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Hauptkomponenten. Die Gießpulver, die bei den Test Nrn. 12-15 verwendet wurden, hatten eine Viskosität von 0,33 bis 0,41 Poise bei 1300ºC und eine Erstarrungstemperatur von 1124-1187ºC.
Die Brammen, die mit diesen Gießpulvern gegossen wurden, wurden auf Längsrisse an ihren Oberflächen bewertet, und zwar in allen Fällen mit der Bewertung A, welches "hervorragend" ist.
Die Gießpulver, die zum Vergleich bei den Tests Nrn. 16 -18 verwendet wurden, enthielten CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;, welche die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Gießpulvers sind, und zusätzlich Na&sub2;O und C. Diese Pulver hatten jedoch ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 0,5- 0,7, das unter der unteren Grenze liegt, die erfindungsgemäß definiert ist.
Die Brammen, die zum Vergleich mit diesen Gießpulvern mit einer niedrigen Basiszität gegossen wurden, litten an sichtbaren Längsrissen, welche mit den Bewertungen D oder E bewertet wurden. Es wurde damit bestätigt, dass die Verwendung eines Gießpulvers mit einem CaO'/SiO&sub2;- Verhältnis unter der unteren Grenze von 0,9, die durch die Erfindung definiert wird, beim Gießen von mittel gekohltem Stahl mit einer hohen Gießgeschwindigkeit von 5 m/min nachteilig ist, da dies zu einer herabgesetzten Brammenoberflächenqualität führt.

Beispiel 2

Verschiedene mittel gekohlte Stähle der Kategorie Stahl Nr. 2, dargestellt in Tabelle 1, wurden unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießpulvers mit einem CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 und einem CaF&sub2;-Gehalt von 5-60% oder zum Vergleich mit einem herkömmlichen Gießpulver mit niedriger Basizität gegossen. Tabelle 3
(*1) Wert erhalten mit der Gleichung (X): CaO' = T. CaO - F · (56/38), mit T. CaO: gesamter Ca-Gehalt in dem Gießpulver umgerechnet in CaO (Gew.-%)
(*2) Wert erhalten mit der Gleichung (Y): CaF&sub2; = F · (78/38) mit F: gesamter F-Gehalt in dem Gießpulver (Gew.-%)
(*3) Messung (Poise) bei 1.300ºC
Bei den Tests Nrn. 19-26, die in der Tabelle 3 dargestellt wird, wurden erfindungsgemäße Gießpulver verwendet. Bei den Tests Nrn. 27 und 28 wurden zum Vergleich Gießpulver verwendet, bei denen das CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis oder der CaF&sub2;-Gehalt unterhalb der unteren Grenze lag, die durch die Erfindung definiert wird.
Von den Gießpulvern, die für die Tests Nrn. 19-26 verwendet wurden, enthielten jene, die für die Tests Nrn. 19 und 20 verwendet wurden, C neben den Hauptkomponenten, d. h. CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;. Die Gießpulver, die für die Tests Nrn. 21-26 verwendet wurden, enthielten Na&sub2;O und C neben den Hauptkomponenten. Das Gießpulver, das für den Test Nr. 20 verwendet wurde, enthielt eine geringe Menge NaF als ein weiteres Fluorid neben CaF&sub2;. Die Gießpulver, die für die Tests Nrn. 19-26 verwendet wurden, wiesen eine Viskosität von 0,31 bis 0,41 Poise bei 1300ºC und eine Erstarrungstemperatur von 1163-1224ºC auf.
Brammen, die mit diesen Gießpulvern gegossen wurden, wurden nach Längsrissen auf ihrer Oberfläche bewertet, und zwar mit der Bewertung A in allen Fällen, welche "hervorragend" ist, außer den Tests Nrn. 23, 24 und 26. Die Gießpulver bei den Tests Nrn. 23 und 24 hatten ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 2,4-2,6; sie hatten jedoch einen niedrigen CaF&sub2;-Gehalt von 10-12%, sodass die Fließmengen ihrer geschmolzenen Schlacke in den Spalt zwischen der Kokillenoberfläche und der erstarrten Schale etwas gering waren. Die Längsrisse auf den Brammen, die mit diesen Gießpulvern gegossen wurden, wurden daher mit der Bewertung B bewertet.
Das Gießpulver, das für den Test Nr. 25 verwendet wurde, hatte ebenfalls einen geringen CaF&sub2;-Gehalt von 7 %; es hatte jedoch ein hohes CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 2,7, sodass das Ausmaß seiner Kristallisation groß war. Die Längsrisse der Brammen, die unter Verwendung der Gießpulver gegossen wurden, wurden daher mit der Bewertung (A) (hervorragend) bewertet.
Das Gießpulver, das für den Test Nr. 26 verwendet wurde, wies einen geringen C-Gehalt von 0,5% auf, sodass die Dicke seiner geschmolzenen Schlacke übermäßig groß wurde und die Fließmenge der geschmolzenen Schlacke ungleichmäßig wurde. Die Längsrisse der Brammen, die mit dem Gießpulver gegossen wurden, wurden daher mit der Bewertung B bewertet.
Das Gießpulver, das zum Vergleich für den Test Nr. 27 verwendet wurde, enthielt CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;, welche die Hauptkomponenten der erfindungsgemäßen Gießpulver sind, und zusätzlich Na&sub2;O und C. Dieses Pulver hat jedoch ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 0,8, das unter der unteren Grenze liegt, die durch die Erfindung definiert ist.
Die Vergleichsbramme, die mit diesem Gießpulver gegossen wurde, litt ersichtlich an Längsrissen, welche mit der Bewertung E bewertet wurden. Damit wurde bestätigt, dass unter Verwendung eines Gießpulvers, das ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis unter der unteren Grenze von 0,9 aufweist, die durch die Erfindung definiert ist, beim Gießen von mittel gekohltem Stahl mit einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min nachteilig ist, da dies zu einer herabgesetzten Brammenoberflächenqualität führt.
Das Gießpulver, das zum Vergleich bei dem Test 28 verwendet wurde, hatte ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 2,5; es wies jedoch einen CaF&sub2;-Gehalt von 2,3% auf, der unter der unteren Grenze liegt, die durch die Erfindung definiert ist. Dieses Gießpulver hatte daher eine hohe Erstarrungstemperatur von 1450ºC, die das Gießen schwierig macht. Dieses Gießpulver wurde daher nicht für die Gießtests für mittleren Kohlenstoffstahl verwendet.

Beispiel 3

Verschiedene niedrig gekohlte Stähle der Kategorie Stahl Nr. 3, wie in Tabelle 1 dargestellt, wurden unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießpulvers mit einem CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 0,9-1,9 und einem CaF&sub2;-Gehalt von 15-60% oder zum Vergleich mit einem herkömmlichen Gießpulver mit niedriger Basizität gegossen. Tabelle 4
(*1) Wert erhalten mit der Gleichung (X): CaO' = T. CaO - F · (56/38), mit T. CaO: gesamter Ca-Gehalt in dem Gießpulver umgerechnet in CaO (Gew.-%)
(*2) Wert erhalten mit der Gleichung (Y): CaF&sub2; = F · (78/38) mit F: gesamter F-Gehalt in dem Gießpulver (Gew.-%)
(*3) Messung (Poise) bei 1.300ºC Tabelle 5
(*1) Wert erhalten mit der Gleichung (X): CaO' = T. CaO - F · (56/38), mit T. CaO: gesamter Ca-Gehalt in dem Gießpulver umgerechnet in CaO (Gew.-%)
(*2) Wert erhalten mit der Gleichung (Y): CaF&sub2; = F · (78/38) mit F: gesamter F-Gehalt in dem Gießpulver (Gew.-%)
(*3) Messung (Poise) bei 1.300ºC
Bei den Tests Nrn. 29 und 30, die in Tabelle 4 dargestellt sind, wurden erfindungsgemäße Gießpulver verwendet. Bei den Tests Nrn. 31 und 32 wurden zum Vergleich Gießpulver verwendet, bei denen das Verhältnis CaO'/SiO&sub2; unter der unteren Grenze lag, die durch die Erfindung definiert ist.
Das Gießpulver, das für die Tests Nrn. 29 und 30 verwendet wurde, enthielt CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;, welches die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Gießpulvers sind, und zusätzlich ausschließlich C oder Na&sub2;O und C. Diese Gießpulver hatten ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 1,4 bis 1,5, einen CaF&sub2;-Gehalt von 45-50%, eine Viskosität von 0,40-0,42 Poise bei 1300ºC und eine Erstarrungstemperatur von 1196 bis 1219ºC.
Die Brammen, die unter Verwendung dieser Gießpulver gegossen wurden, wurden bezüglich Längsrissen an ihrer Oberfläche bewertet, und zwar mit der Bewertung A, welche "hervorragend" bedeutet.
Die Gießpulver, die zum Vergleich bei den Tests Nrn. 31 und 32 verwendet wurden, enthielten CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;, welches die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Gießpulvers sind, und außerdem Na&sub2;O und C. Dieses Pulver hat jedoch ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 0,8, das unter der unteren Grenze liegt, die durch die Erfindung definiert ist.
Brammen, die zum Vergleich mit diesen Gießpulvern geringer Basizität gegossen wurden, wurden bezüglich Längsrissen mit der Bewertung B bewertet. Der Grund, warum diese Brammen nur an wenigen Längsrissen litten, besteht darin, dass sie aus niedrig gekohltem Stahl hergestellt sind, welcher generell zu einer geringen Längsrissbildung in der Brammenoberfläche führt. Die Bewertung B für die Längsrisse an der Oberflächen der gegossenen Brammen unter Verwendung dieser Vergleichsgießpulver war jedoch schlechter als die Bewertung A für die Längsrisse an den Oberflächen der Brammen, die mit dem erfindungsgemäßen Gießpulver gegossen wurden. Damit wurde bestätigt, dass das erfindungsgemäße Gießpulver mit einer hohen Basizität beim Gießen von niedrig gekohltem Stahl mit einer hohen Gießgeschwindigkeit von 6 m/min vorteilhaft ist.

Beispiel 4

Verschiedene kohlenstoffarme, Mn-reiche Stähle der Kategorie Stahl Nr. 4, dargestellt in Tabelle 1, wurden unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießpulvers mit einem CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 0,9 bis 1,9 und einem CaF&sub2;-Gehalt von 15-60% oder zum Vergleich mit einem herkömmlichen Gießpulver mit niedriger Basizität gegossen.
Bei den Tests Nrn. 33 und 34, die in Tabelle 5 gezeigt sind, wurden erfindungsgemäße Gießpulver verwendet. Bei den Tests Nrn. 35 und 36 wurden zum Vergleich Gießpulver verwendet, bei denen das CaO'/SiO&sub2;- Verhältnis unter der unteren Grenze lag, die durch die Erfindung definiert wird.
Das Gießpulver, das bei den Tests Nrn. 33 und 34 verwendet wurde, enthielt CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;, welches die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Gießpulvers sind, und zusätzlich ausschließlich C oder Na&sub2;O und C.
Diese Gießpulver hatten ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 1,4, einen CaF&sub2;-Gehalt von 48-54%, eine Viskosität von 0,38-0,41 Poise bei 1300ºC und eine Erstarrungstemperatur von 1168-1209ºC.
Brammen, die unter Verwendung dieser Gießpulver gegossen wurden, wurden bezüglich Längsrissen an ihren Oberflächen bewertet, und zwar mit der Bewertung A, welche "hervorragend" bedeutet.
Die Gießpulver, die zum Vergleich bei den Tests Nrn. 35 und 36 verwendet wurden, enthielten CaO, SiO&sub2; und CaF&sub2;, welches die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Gießpulvers sind und zusätzlich Na&sub2;O und C. Diese Pulver hatten jedoch ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von 0,7, welches unter der unteren Grenze liegt, das durch die Erfindung definiert wird.
Brammen, die unter Verwendung dieser Vergleichsgießpulver gegossen wurden, wurden bezüglich Längsrissen bewertet, und zwar mit der Bewertung B oder C. Damit wurde bestätigt, dass die Verwendung eines Gießpulvers mit einem CaO'/SiO&sub2; unter der unteren Grenze von 0,9, die durch die Erfindung definiert wird, beim Gießen von niedrig gekohltem Mn-reichem Stahl mit einer hohen Gießgeschwindigkeit von 5 m/min nachteilig sind, da dies zu einer herabgesetzten Brammenoberflächenqualität führt.

Claims

1. Gießpulver zum Stranggießen von Stahl, welches CaO, SiO&sub2; und Fluorid als Hauptkomponenten enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von CaO', welches durch die nachstehende Gleichung (X) wiedergegeben wird, zu SiO&sub2;, d. h., CaO'/SiO&sub2; 0,9 bis 2,8 beträgt, und der CaF&sub2;-Gehalt, welcher durch die nachstehende Gleichung (Y) wiedergegeben wird, entweder die folgende Bedingung (A) oder (B) erfüllt, und das außerdem Na&sub2;O in einer Menge von 0-25 Gewichts-% und C in einer Menge von mehr als 0-10 Gewichts-% enthält:

(A) falls CaO'/SiO&sub2; nicht kleiner als 0,9 und nicht größer als 1,9 ist, beträgt der CaF&sub2;-Gehalt 15 -60 Gewichts-%;

(B) falls CaO'/SiO&sub2; größer als 1,9 und nicht größer als 2,8 ist, beträgt der CaF&sub2;-Gehalt 5-60 Gewichts-%,

wobei CaO' = T. CaO - F · (56/38) (X)

CaF&sub2; = F · (78/38) (Y)

T. CaO: der gesamte Ca-Gehalt in dem Gießpulver, in CaO (Gewichts-%) umgerechnet, und

F: der gesamte F-Gehalt in dem Gießpulver (Gewichts-%) ist.

2. Gießpulver zum Stranggießen nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis CaO'/SiO&sub2; nicht kleiner als 0,9 und nicht größer als 1,9 ist und der CaF&sub2;-Gehalt 20- 60 Gewichts-% beträgt.

3. Gießpulver zum Stranggießen von Stahl nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis CaO'/SiO&sub2; nicht kleiner als 1,1 und nicht größer als 1,7 ist und der CaF&sub2;-Gehalt 25-50 Gewichts-% beträgt.

4. Gießpulver zum Stranggießen von Stahl nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis CaO'/SiO&sub2; nicht kleiner als 2,1 und nicht größer als 2,6 ist und der CaF&sub2;-Gehalt 25-50 Gewichts-% beträgt.

5. Gießpulver zum Stranggießen von Stahl nach einem der Ansprüche 1-4, worin in Na&sub2;O in einer Menge von 2-25 Gewichts-% enthalten ist.

6. Gießpulver zum Stranggießen von Stahl nach einem der Ansprüche 1-5, worin C in einer Menge von 1 -10 Gewichts-% enthalten ist.

7. Gießpulver zum Stranggießen von Stahl nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Viskosität des Pulver 1,5 Poise oder weniger bei 1300ºC beträgt.

8. Verfahren zum Stranggießen von Stahl unter Verwendung eines Gießpulvers, welches CaO/SiO&sub2; und Fluorid als Hauptkomponenten enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von CaO', welches durch die nachstehende Gleichung (X) wiedergegeben wird, zu SiO&sub2;, d. h., CaO'/SiO&sub2; 0,9 bis 2,8 beträgt, und der CaF&sub2;-Gehalt, welcher durch die nachstehende Gleichung (Y) wiedergegeben wird, entweder die folgende Bedingung (A) oder (B) erfüllt, und das außerdem Na&sub2;O in einer Menge von 0-25 Gewichts-% und C in einer Menge von mehr als 0-10 Gewichts-% enthält:

(B) falls CaO'/SiO&sub2; größer als 1, 9 und nicht größer als 2,8 ist, beträgt der CaF&sub2;-Gehalt 5-60 Gewichts-%,

wobei CaO' = T. CaO - F · (56/38) (X)

CaF&sub2; = F · (78/38) (Y)

T. CaO: der gesamte Ca-Gehalt in dem Gießpulver in CaO (Gewichts-%) umgerechnet, und

F: der gesamte F-Gehalt in dem Gießpulver (Gewichts-%) ist.

9. Verfahren zum Stranggießen von Stahl nach Anspruch 8, wobei das Gießpulver ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von nicht weniger als 0,9 und nicht mehr als 1,9 aufweist und der CaF&sub2;-Gehalt 20-60 Gewichts-% beträgt.

10. Verfahren zum Stranggießen von Stahl nach Anspruch 8, wobei das Gießpulver ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von nicht weniger als 1,1 und nicht mehr als 1,7 aufweist und der CaF&sub2;-Gehalt 25-50 Gewichts-% beträgt.

11. Verfahren zum Stranggießen von Stahl nach Anspruch 8, wobei das Gießpulver ein CaO'/SiO&sub2;-Verhältnis von nicht weniger als 2,1 und nicht mehr als 2,6 aufweist und der CaF&sub2;-Gehalt 25-50 Gewichts-% beträgt.

12. Verfahren zum Stranggießen von Stahl nach einem der Ansprüche 8-11, wobei das Gießpulver eine Viskosität von nicht mehr als 1,5 Poise bei 1300ºC aufweist.

13. Verfahren zum Stranggießen von Stahl nach einem der Ansprüche 8-12, wobei das Verfahren zum Stranggießen von Stahl verwendet wird, der einen C-Gehalt von 0,05-0,20 Gewichts-% aufweist.