DE69919339T2

DE69919339T2 - Giesspulver und verfahren zum stranggiessen von stahl

Info

Publication number: DE69919339T2
Application number: DE69919339T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Chiyoda-ku MORITA; Tomoaki Chiyoda-ku OMOTO; Yukimasa Chiyoda-ku IWAMOTO
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: DE69919339D1; AU1416000A; CN1290199A; EP1063035A1; CA2319476A1; KR100718852B1; CN100354060C; EP1063035A4; WO2000033992A1; ATE273093T1; EP1063035B1; AU764954B2; JP4422913B2; KR20010040738A; BR9907636A; US6461402B1; TW424017B; ZA200003921B

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formpulver für das kontinuierliche Gießen von Stahl und ein Verfahren für das kontinuierliche Gießen von Stahl unter Verwendung des Formpulvers, welches die Korrosion der Anlagen zum kontinuierlichen Gießen beträchtlich unterdrücken kann, die Fluorkonzentration im Abwasser reduziert und welches selbst bei vermindertem Verbrauch ein stabiles Gießen realisieren kann.
Stand der Technik
Formpulver wird auf die Oberfläche von in einer Gußform befindlichem geschmolzenem Stahl gegeben, durch die Hitze, die von dem geschmolzenen Stahl herrührt, geschmolzen und bildet eine geschmolzene Schlackeschicht und wird verbraucht, indem es stufenweise in den Spalt zwischen der Gußform und der verfestigten Schale fließt. Einige der Hauptrollen, die das Formpulver während dieser Zeit spielt, sind: (1) Schmierung zwischen der Gußform und der verfestigenden Schale; (2) Auflösung und Absorption der Einschlüsse, die an die Oberfläche des geschmolzenen Stahls gelangen; (3) Verhinderung der Reoxidation und Wärmeisolierung des geschmolzenen Stahls und (4) Regulierung der Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr der verfestigenden Schale.
Im Hinblick auf die Punkte (1) und (2) ist es wichtig, den Erweichungspunkt, die Viskosität etc. des Formpulvers zu kontrollieren und die chemische Zusammensetzung festzulegen. Im Hinblick auf Punkt (3) sind die Schmelzrate und die Pulvereigenschaften, wie die spezifische Dichte und die Breitungsfähigkeit, wichtige Faktoren, die hauptsächlich durch kohlenstoffhaltige Materialien reguliert werden. Im Hinblick auf Punkt (4) muß die Kristallisationstemperatur etc. reguliert werden, und die Festlegung der chemischen Zusammensetzung ist ausschlaggebend.
Ein typisches Formpulver enthält als Basismaterialien Portlandzement, synthetisches Kalziumsilikat, Wollastonit, Hochofenschlacke, gelbe Phosphorschlacke, Dikalziumsilikat (2CaO·SiO₂) etc. und enthält außerdem nötigenfalls kieselhaltige Materialien zur Regulierung der Alkalität und der Pulvereigenschaften, wie die Dichte. Ferner enthält es in der Regel Fluß mittel, wie Fluoride einschließlich Flußspat, Cryolit, Magnesiumfluorid etc., als Moderatoren zur Regulierung der Schmelzeigenschaften, wie Erweichungspunkt und Viskosität, und kohlenstoffhaltige Materialien, wie Carbonate einschließlich Natriumcarbonat, Lithiumcarbonat, Strontiumcarbonat, Bariumcarbonat etc., als Moderatoren zur Regulierung der Geschwindigkeit des schlackebildenden Schmelzens. Was die chemische Zusammensetzung betrifft, enthält das Formpulver SiO₂ und CaO als Hauptkomponenten und Al₂O₃, MgO, BaO, SrO, Li₂O, Na₂O, F, MnO, B₂O₃ etc..
Unter den Funktionen des Formpulvers sind die Funktionen der Cuspidinkristalle (3CaO·2SiO₂·CaF₂) im Schlackefilm im Hinblick auf (4), die Kontrolle der Wärmeabgabe der verfestigenden Schale, bedeutend. So ist Fluor, das ein konstituierendes Element des Cuspidins ist, eine wichtige Komponente zur Regulierung der Wärmeabgabe. Insbesondere im Falle des Gießens von Stahl, der zu Brüchen der Gußbramme tendiert, wie hypoperitektischer Stahl, ist die Funktion des Fluors im Formpulver wichtig. Um ein langsames Abkühlen und eine gleichmäßige Wärmeabgabe in der Gußform zu erreichen, muß das Formpulver eine hohe Kristallisationstemperatur haben. Daher haben typische Formpulver Zusammensetzungen mit hohem Fluorgehalt. Fluor spielt auch eine wichtige Rolle im Hinblick auf die Viskositätsregulierung und die Regulierung der Kristallisationstemperatur.
Aufgaben, die durch die Erfindung gelöst werden
Da fast allen derzeit gebräuchlichen Formpulvern absichtlich Fluoride, wie CaF₂, NaF und NaAlF₆, als Flußmittel hinzugefügt werden, ist Fluor in ihnen enthalten, und daher weisen sie die folgenden Mängel auf. Formpulver schmilzt, wenn es mit geschmolzenem Stahl in Kontakt kommt, und fließt dann in die Spalte zwischen der Gußbramme und der Gußform, um als Schmiermittel verbraucht zu werden; da es Fluor enthält, ergibt sich jedoch das Problem, daß wenn es mit sekundärem Kühlwasser am Boden der Gußform in Kontakt kommt, Fluorwasserstoffsäure (HF) durch die Reaktion von Fluor und Wasser gebildet wird, die den pH-Wert des Kühlwassers senkt. Daher greift Korrosion die Ausrüstungsgegenstände um die Anlagen zum kontinuierlichen Gießen herum an, die mit dem Kühlwasser in Berührung kommen, insbesondere Konstruktionen aus Metall, wie Gußformen, Rollen, Rohre, Düsen etc.. Ferner muß das Abfallkühlwasser neutralisiert werden. Des weiteren bringt Fluor Umweltprobleme mit sich und die Konzentration im Abwasser ist vorgeschrieben. Weiterhin besteht das Problem, daß ein Formpulver, das viel Fluor enthält, die Geschwindigkeit des Auflösungsverlustes an der Pulverleitung des Eintauchrohres erhöht.
Um die oben beschriebenen, durch Fluor verursachten Probleme zu lösen, ist zum Beispiel in JP 50-86432 ein Additiv für den kontinuierlichen Stahlguß offenbart, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 10–50% CaO, 20–50% SiO₂, 1–20% Al₂O₃, 0,1–10% Fe₂O₃, 1–20% Na₂O, 1–15% C, 0,1–10% K₂O, 0,1–5% MgO, nötigenfalls 0,1–20% B₂O₃ und anderen Verunreinigungen besteht, und die Form eines Pulvers hat.
In JP 51-132113 ist ein Additiv für den kontinuierlichen Stahlguß offenbart, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 10–50% CaO, 20–50% SiO₂, 1–20% Al₂O₃, 0,1–10% Fe₂O₃, 1–20% Na₂O, 1–15% C, 0,1–10% K₂O, 0,1–5% MgO, nötigenfalls 0,1–10% F, nötigenfalls 0,1–20% B₂O₃, 0,5–10% anorganischem und organischem Bindemittel und anderen Verunreinigungen in kleinen Mengen besteht, und in Form von Körnern vorliegt, deren Durchmesser 0,1 bis 5 mm ist.
In JP 56-29733 ist ein Läuterungsmittel für das kontinuierliche Gießen von Gußbrammen offenbart, das keine Fluoride enthält, und dessen Zusammensetzung 20–45% CaO, 20–45% SiO₂, 0,5–5% B₂O₃, 3–15% Na₂O + K₂O + Li₂O einschließt, wobei CaO/SiO₂ so reguliert wird, daß es im Bereich von 0,8 bis 1,2 ist.
In JP 51-67227 ist ein Flußmittel für den Stahlguß offenbart, das aus Basismaterial(ien), Flußmittel(n) und Schlackebildungsmoderator(en) besteht und dessen chemische Zusammensetzung im geschmolzenen Zustand folgendes einschließt: 30–60 Gew.-% SiO₂, 2–40 Gew.-% CaO, 1–28 Gew.-% Al₂O₃, 1–15 Gew.-% Alkalimetalloxid, 7–18 Gew.-% B₂O₃, 5–15 Gew.-% MnO, 1–5 Gew.-% FeO und 0–17 Gew.-% C.
In JP 51-93728 ist ein Flußmittel für den kontinuierlichen Stahlguß offenbart, das aus 50–80 Gewichtsanteilen des SiO₂-CaO-Al₂P₃-Dreistoffsystem-Basismaterials, 1–15 Gewichtsanteilen einer Alkalimetallverbindung, 1–15 Gewichtsanteilen mindestens einer der Verbindungen Mangancarbonat, Manganmonoxid, Eisenmangan, Eisen(III)oxid und Ilmenit und weniger als 5 Gewichtsanteilen eines kohlenstoffhaltigen Materials als Schlackebildungsmoderator besteht, und das kein Fluorid enthält.
In JP 58-125349 ist ein Gußformadditiv für kontinuierliches Gießen offenbart, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 30–40% CaO, 30–45% SiO₂, 3–20% mindestens eines aus Na₂O, K₂O, Li₂O, insgesamt 3–6% Kohlenstoff und nötigenfalls 2–5% Al₂O₃ besteht, worin das Verbindungsverhältnis von CaO und SiO₂ der Bedingung CaO/SiO₂ = 0,68 bis 1,2 folgt.
In JP 3-151146 ist beispielhaft die folgende Zusammensetzung eines Formpulvers zur Verwendung für das kontinuierliche Gießen von Aluminium beruhigtem Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt zum Tiefziehen dargestellt: insgesamt 0,5–5,0% Kohlenstoff, 20,0–40,0% SiO₂, 20,0–40,0% CaO, Null oder nicht mehr als 8,0% Al₂O₃, Null oder nicht mehr als 10,0% Na₂O, Null oder nicht mehr als 6,0% MgO, Null oder nicht mehr als 10,0% F, 5,0–30,0% B₂O₃, Null oder nicht mehr als 12,0% TiO₂. Dieses Beispiel schlägt ein Formpulver mit einem Fluorgehalt von Null vor. Gemäß dieser Veröffentlichung enthalten jedoch alle in den Beispielen verwendeten Formpulver 9,0% F. Ebenso ist beschrieben, daß die Viskosität des Formpulvers bei 1.300°C 1,0 bis 1,3 Poise ist.
In JP 5-208250 ist ein Gußformadditiv für den kontinuierlichen Stahlguß offenbart, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine chemische Zusammensetzung von 30–45 Gew.-% CaO, 20–35 Gew.-% SiO₂ (wobei das Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ im Bereich von 1,25 bis 2,0 liegt), nicht mehr als 8 Gew.-% Al₂O₃, 2–15 Gew.-% B₂O₃, 3–25 Gew.-% mindestens eines aus Na₂O, K₂O und Li₂O, 1–10 Gew.-% MgO und 0,5–8 Gew.-% kohlenstoffhaltiges Material. In dieser Veröffentlichung wird ebenfalls offenbart, daß die Gesamtmenge an Fluor als unvermeidbare Verunreinigungen nicht mehr als 1 Gew.-% ist. Gemäß der in dieser Veröffentlichung offenbarten Beispiele ist die Viskosität des Gußformadditivs bei 1.300°C 0,7 bis 1,1 Poise, was extrem niedrig ist.
Derzeit werden jedoch keine Formpulver, die wie oben beschrieben im wesentlichen frei von Fluor sind, in der Praxis verwendet. Dies ist dem Problem zuzuschreiben, daß bei der Verwendung von Formpulvern, die im wesentlichen frei von Fluor sind, auftritt: dieses ist, daß Cuspidin, das einen deutlichen Effekt auf die Wärmeabgabe der Gußform ausübt, nicht im Schlackefilm kristallisiert und so die Wärmeabgabe der verfestigenden Schale destabilisiert wird. Demgemäß wurden Mitteilungen abgegeben, die Brüche oder Durchbrüche der Gußbramme voraussagten, und stabile Gußverfahren werden verhindert. Daher benötigen Formpulver, die im wesentlichen frei von Fluor sind, eine große Menge an Flußmittelkomponenten, wie Na₂O, K₂O, MnO und B₂O₃, als alternative Komponenten zu Fluor für den Zweck der Regulierung der Viskosität. In diesem Fall jedoch kristallisieren Gehlenit (2CaO·Al₂O₃·SiO₂), Dikalziumsilikat (2CaO·SiO₂) und Trikalziumsilikat (3CaO·SiO₂) bei hohen Temperaturen. Solche Kristallisationen vergrößern den Unterschied in den Verfestigungstemperaturen zwischen der hochschmelzenden Kristallschicht und der niedrigschmelzenden Glasschicht. Folglich wird der Schlackefilm uneinheitlich und die Wärmeabgabe der verfestigenden Schale wird destabilisiert. Außerdem wird die Schmierung zwischen der Gußform und der sich verfestigenden Schale verschlechtert, wenn diese Kristalle auftreten.
Daher ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Formpulver für den kontinuierlichen Stahlguß bereitzustellen, in dem der Gehalt an Fluor klein ist und welches ein stabiles Gießen ermöglicht, sowie eine Methode für den kontinuierlichen Stahlguß unter Verwendung des Formpulvers, um die Korrosion der Anlagen für das kontinuierliche Gießen zu unterdrücken und die Konzentration an Fluor im Abwasser zu reduzieren.
Mittel zum Lösen der Probleme
Als Ergebnis verschiedener Untersuchungen haben die Erfinder herausgefunden, daß ein Formpulver für den kontinuierlichen Stahlguß bestehend aus:
25–70 Gew.-% SiO₂,
10–50 Gew.-% CaO,
nicht mehr als 20 Gew.-% MgO,
0,5–30 Gew.-% Kohlenstoff und
0 Gew.-% F,
und gegebenenfalls
einem Gesamtgehalt an Na₂O, Li₂O und K₂O von nicht mehr als 20 Gew.-%, Al₂O₃ von nicht mehr als 20 Gew.-%, und
einer Gesamtgehalt an MnO, B₂O₃, SrO, BaO und Fe₂O₃ im Bereich von 0,3–20 Gew.-%,
und einer Viskosität des Formpulvers von nicht weniger als 0,4 Pa·s (4 Poise) im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C,
für das oben beschriebene Ziel effektiv ist. Dies ist der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise hat das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung eine Viskosität im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C von 0,4–20 Pa·s (4–200 Poise).
Vorzugsweise umfaßt das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung eines oder mehreres aus Na₂O, Li₂O und K₂O in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 20 Gew.-%.
Vorzugsweise weist das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gewichtsverhältnis von CaO/SiO₂ von 0,2–1,5 auf.
Vorzugsweise hat das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung einen Erweichungspunkt von 1.070–1.250°C.
Vorzugsweise hat das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C eine Bruchfestigkeit von nicht weniger als 3,0 g/cm² auf.
Vorzugsweise umfaßt das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung Al₂O₃ in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.-%.
Vorzugsweise umfaßt das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung eines oder mehreres aus MnO, B₂O₃, SrO, BaO und Fe₂O₃ in einer Gesamtmenge von 0,3–20 Gew.-%.
Vorzugsweise besitzt des Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung entweder keine Kristallisationstemperatur oder eine Kristallisationstemperatur von weniger als 1.250°C.
Vorzugsweise weist das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung keine Kristallisationstemperatur und eine Verfestigungstemperatur von weniger als 1.300°C auf.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für das kontinuierliche Stahlgießen bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, daß das oben beschriebene Formpulver zum kontinuierlichen Gießen von Stahl verwendet wird, wobei der Pulververbrauch im Bereich von 0,02–0,30 kg/m² liegt.
Ausführungsformen der Erfindung
Wenn der Gehalt an Fluor in einem Formpulver klein ist, besteht das Problem, daß Cuspidin, das eine bedeutende Rolle bei der Regulierung der Wärmeabgabe spielt, nicht kristallisiert. Dies erschwert die Regulierung der Wärmeabgabe der verfestigenden Schale. Um dieses Problem zu lösen, wird die Viskosität des Formpulvers im geschmolzenen Zustand hoch gesetzt, so daß das Formpulver gleichmäßig und bei kleinem Tempo in die Spalten zwischen der Gußform und der verfestigenden Schale fließt. Ferner wird die Tendenz des Formpulvers zu kristallisieren geschwächt, so daß ein gleichmäßiger Schlackefilm gebildet wird, um eine gleichmäßige Wärmeabgabe der verfestigenden Schale zu realisieren. Eine gleichmäßige Wärmeabgabe bringt eine gleichmäßige Dicke der verfestigenden Schale hervor, was zur Vermeidung von Brüchen der Gußbramme führt, und es ist möglich, Brüche der Gußramme zu verhindern selbst wenn der Stahl von einem Typ ist, bei dem Brüche der Gußbramme tendenziell auftreten.
Eine erhöhte Viskosität des Formpulvers reduziert seinen Verbrauch. In der Regel verursacht eine übermäßige Reduzierung des Verbrauchs an Formpulver ein Verkleben zwischen der Gußform und der verfestigenden Schale, was ein erhöhtes Risiko des Auftretens eines Durchbruchs aufwirft. Daher ist das folgende Verfahren wirksam, um das Auftreten des Verklebens zwischen der Gußform und der verfestigenden Schale zu erschweren, wenn der Verbrauch des Formpulvers abnimmt. Dieses Verfahren bedingt ein Abschwächen der Kristallisationstendenz, während die Viskosität des Formpulvers im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C erhöht wird. Formpulver, die Kristalle darin enthalten, neigen unter Dehnungsbeanspruchung dazu, an den Kristallen leicht zu zerreißen, während ein Formpulver in einer amorphen Phasen wegen seiner Duktilität widerstandsfähiger gegenüber Dehnungsbeanspruchung ist. Außerdem kann der Bruch der flüssigen Schicht in dem geschmolzenen Formpulver auch durch Erhöhung der Bruchfestigkeit des geschmolzenen Formpulvers unterdrückt werden.
Das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil 25–70 Gew.-% SiO₂. Ein SiO₂-Gehalt von weniger als 25% führt zu einem zu hohen Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ und ist daher nicht bevorzugt. Ferner führt ein SiO₂-Gehalt über 70 Gew.-% zu einem zu niedrigen Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ und ist daher auch nicht bevorzugt.
Das Formpulver gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ferner als einen wesentlichen Bestandteil 10–50 Gew.-% CaO. Ein CaO-Gehalt von weniger als 10% führt zu einem zu niedrigen Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ und ist daher nicht bevorzugt. Ferner führt ein CaO-Gehalt über 50% zu einem zu hohen Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ und ist daher auch nicht bevorzugt.
Das Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ liegt bevorzugt im Bereich von 0,2–1,5 und besonders bevorzugt 0,2–0,8. Ein Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ von weniger als 0,2 oder höher als 1,5 führt zu einem extrem hohem Schmelzpunkt des Formpulvers und ist daher nicht bevorzugt.
In Rohstoffen ist MgO als Verunreinigung enthalten; somit können etwa 0,3 Gew.-% MgO als eine unvermeidbare Verunreinigung naturgemäß im Formpulver vorhanden sein. MgO kann jedoch auch absichtlich zu den oben beschriebenen Komponenten hinzugefügt werden und kann im Formpulver der vorliegenden Erfindung bis zu einem Ausmaß von nicht mehr als 20 Gew.-% enthalten sein. MgO wird hauptsächlich zum Zweck der Regulierung des Erweichungspunkts, Schmelzpunkts und der Viskosität hinzugefügt. Ein MgO-Gehalt über 20 Gew.-% führt zu einem zu hohen Schmelzpunkt und ist daher nicht bevorzugt.
Im Formpulver der vorliegenden Erfindung ist Fluor, das eine unvermeidbare Verunreinigung ist, nicht substantiell enthalten. Ein Fluorgehalt von mehr als 2 Gew.-% ist nicht bevorzugt, weil so eine größere Menge an Fluor im sekundären Kühlwasser gelöst wird und somit die Korrosion der Anlagen zum kontinuierlichen Gießen drastisch erhöht wird.
Das Formpulver der vorliegenden Erfindung kann nicht mehr als 20 Gew.-% mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na₂O, Li₂O und K₂O, enthalten. Ein Gehalt dieser Komponente(n) über 20 Gew.-% ist nicht bevorzugt, weil sich die Schmelzeigenschaften verschlechtern.
Das Formpulver der vorliegenden Erfindung enthält außerdem Kohlenstoff im Bereich von 0,5–30 Gew.-%. Kohlenstoff reguliert die Schmelzrate des Formpulvers und wird außerdem benötigt, um die Meniskustemperatur durch seine exotherme Oxidationsreaktion zu erhalten und zu verbessern. Ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,5 Gew.-% ist nicht bevorzugt, weil eine ausreichende Wirkung nicht erwartet wird, während ein Kohlenstoffgehalt von mehr als 30 Gew.-% auch nicht bevorzugt ist, weil die Schmelzrate zu niedrig wird, obwohl sich die wärmeerhaltende Eigenschaft erhöht.
Das Formpulver der vorliegenden Erfindung kann außerdem nicht mehr als 20 Gew.-% Al₂O₃ enthalten. Ein Al₂O₃-Gehalt von mehr als 20 Gew.-% ist nicht bevorzugt, weil er zu einem zu hohen Schmelzpunkt führt und sich die Schmierfähigkeit und Wärmeabgabeeigenschaften verschlechtern.
Das Formpulver der vorliegenden Erfindung kann außerdem als zusätzlichen Flußmittel mindestens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MnO, B₂O₃, BaO, SrO und Fe₂O₃, im Bereich von 0,3–20 Gew.-% enthalten. Ein Gehalt von weniger als 0,3 Gew.-% ist nicht bevorzugt, weil eine ausreichende Wirkung nicht erwartet wird, während ein Gehalt von mehr als 20 Gew.-% ebenfalls nicht bevorzugt ist, weil sich die Schmelzeigenschaften verschlechtern.
Die Viskosität des Formpulvers der vorliegenden Erfindung im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C ist nicht weniger als 0,4 Pa·s (4 Poise), wünschenswert 0,4–20 Pa·s (4–200 Poise), bevorzugt 0,5–20 Pa·s (5–200 Poise), besonders bevorzugt 0,5–18 Pa·s (5–180 Poise) und am meisten bevorzugt 0,5–17 Pa·s (5–170 Poise). Eine Viskosität von weniger als 0,4 Pa·s (4 Poise) ist nicht bevorzugt, weil sich Kristalle des Gehlenits, Dikalziumsilikats und Trikalziumsilikats im Überschuß im Formpulver bilden und sich die Temperaturfluktuation an der Kupferplatte der Grußform erhöhen kann. Wenn die Viskosität 20 Pa·s (200 Poise) übersteigt, wird die viskose Strömung verschlechtert, wodurch das Fließen der Formpulverschlacke zwischen die Spalte der Gußform und der verfestigenden Schale erschwert wird und so der Verbrauch des Formpulvers bemerkenswert erniedrigt wird, was das Auftreten eines Durchbruchs erleichtert.
Der Erweichungspunkt des Formpulvers ist bevorzugt 1.070–1.250°C und besonders bevorzugt 1.080 bis 1.230°C. Ein Erweichungspunkt niedriger als 1.070°C führt unabdingbar zu einer zu niedrigen Viskosität und ist daher nicht bevorzugt. Andererseits ist ein Erweichungspunkt höher als 1.250°C auch nicht bevorzugt, weil in diesem Fall leicht unvollständiges Schmelzen auftritt.
Das Formpulver kann keine Kristallisationstemperatur aufweisen oder eine Kristallisationstemperatur niedriger als 1.250°C, bevorzugt niedriger als 1.220°C. Wenn das Formpulver nicht kristallisiert, ist die Verfestigungstemperatur niedriger als 1.300°C, bevorzugt niedriger als 1.260°C. Eine Kristallisationstemperatur höher als 1.250°C vergrößert den Unterschied in den Verfestigungstemperaturen zwischen der hochschmelzenden Kristallschicht und der niedrigschmelzenden Glasschicht im geschmolzenen Formpulver und ist daher nicht bevorzugt. In diesem Fall wird ein ungleichmäßiger Schlackefilm gebildet und die Wärmeabgabe der verfestigenden Schale wird destabilisiert. Ferner wird die Dicke der Kristallschicht im Schlackefilm erhöht, und der Film wird leicht unter Dehnungsbeanspruchung gebrochen, und folglich das Risiko, daß ein Verkleben zwischen der Gußform und der verfestigenden Schale auftritt, erhöht. Wenn die Kristallisationstemperatur niedriger als 1.250°C ist, ist der Unterschied in den Verfestigungstemperaturen zwischen der hochschmelzenden Kristallschicht und der niedrigschmelzenden Glasschicht im Schlackefilm klein und ein gleichmäßiger Schlackefilm wird leicht erhalten; folglich wird die Wärmeabgabe stabilisiert. Außerdem ist die Dicke der Kristallschicht im Schlackefilm nicht zu groß, so daß das Auftreten eines Bruches im Film erschwert wird. Vorzugsweise kristallisiert das Formpulver nicht, weil in diesem Fall der Schlackefilm eine homogene amorphe Schicht bildet und die Wärmeabgabe gleichmäßig vonstatten geht, und der Film wegen der Duktilität des Glases gegenüber Dehnungsbeanspruchung schwer zu zerreißen ist. Wenn das Formpulver nicht kristallisiert, ist eine Verfestigungstemperatur von nicht weniger als 1.300°C nicht bevorzugt, weil unvollständiges Schmelzen auftreten kann, und es besteht außerdem das Problem, daß sich ein Schlackenbär ("slag bear") im Überschuß entwickelt und den Fluß der Schlacke in die Spalte zwischen der Gußform und der verfestigenden Schale behindert. Die Verfestigungstemperatur ist besonders bevorzugt im Bereich von 1.000°C oder mehr und weniger als 1.300°C.
Wenn ein Platinzylinder mit einem Durchmesser von 5 mm in einem geschmolzenen Formpulver bei 1.300°C an einer Gewichtsstaffel aufgehängt ist und mit konstanter Geschwindigkeit heraufgezogen wird, ist die Bruchfestigkeit des geschmolzenen Formpulvers definiert als die maximale Belastung, wenn sich der Zylinder aus dem Flüssigkeitsniveau entfernt und sich ein Tropfen des Formpulvers löst. Die Bruchfestigkeit des geschmolzenen Formpulvers bei 1.300°C ist bevorzugt nicht niedriger als 3,0 g/cm² und besonders bevorzugt nicht niedriger als 3,7 g/cm². Eine Bruchfestigkeit niedriger als 3,0 g/cm² ist nicht bevorzugt, weil ein Bruch der Flüssigphase im Schlackefilm leicht auftritt.
Das Verfahren des kontinuierlichen Stahlgießens unter Verwendung des Formpulvers der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erklärt.
Bevorzugt liegt der Verbrauch des Formpulvers zum Gießen von Brammen, Blöcken, Trägerprofilen und Tafeln bei 0,02–0,03 kg/m² und besonders bevorzugt bei 0,05–0,30 kg/m² und am meisten bevorzugt bei 0,07–0,25 kg/m². Wenn der Verbrauch an Formpulver 0,30 kg/m² übersteigt, fließt die Formpulverschlacke nicht gleichmäßig in die Spalten zwischen der Gußform und der Gußbramme, und die Wärmeabgabe wird destabilisiert. Außerdem verschlechtert sich die Qualität des Bramme, zum Beispiel wird die Oszillationsmarke erheblich gestört. Ein Verbrauch des Formpulvers von weniger als 0,02 kg/m² ist nicht bevorzugt, weil sich der Luftspalt beträchtlich vergrößert und die Dicke der verfestigenden Schale abnimmt, so daß das Risiko eines Durchbruchs steigt.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, ein Formpulver für den kontinuierlichen Stahlguß bereitzustellen, das ein stabiles kontinuierliches Gießen von Stahl zuläßt und das im wesentlichen nicht Fluor enthält, und ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Stahl unter Verwendung des Formpulvers.
Ausführungsformen
Das Formpulver für den kontinuierlichen Stahlguß und das Verfahren für das kontinuierliche Gießen von Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand von Beispielen erklärt.
Beispiele
In den folgenden Tabellen, Tabelle 1 bis Tabelle 4, werden die chemischen Zusammensetzungen und Eigenschaften vom Formpulver der vorliegenden Erfindung und Vergleichsprodukten gezeigt.
Außerdem werden die Beispiele, in denen das Formpulver der vorliegenden Erfindung und die Vergleichsprodukte verwendet werden, ebenso in Tabelle 1 bis Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4
In dem durch die Tabelle 1 bis Tabelle 4 dargestellten Abschnitt der Anmeldung bedeuten SL, BL, BB und BT das kontinuierliche Gießen von Brammen, Blöcken, Trägervorprofilen bzw. Tafeln.
In der Spalte für den Primärkristall bedeuten (1), (2), (3) und (4) Dikalziumsilikat (2CaO·SiO₂), Cuspidin (3CaO·2SiO₂·CaF₂), Wollastonit (CaO·SiO₂) bzw. Gehlenit (2CaO·Al₂O₃·SiO₂).
Außerdem werden die Festigkeit des Primärkristalls, der Index für die Stabilität der Kupferplatte, der Index für das Auftreten von Anhaftungen, der Brammebruchindex und der Index für die Korrosion der Anlagen zum kontinuierlichen Gießen in den Tabellen auf einer Skala von 0 bis 10 beurteilt, worin die größere Zahl das schlechtere Ausmaß angibt.

Claims

Formpulver für den kontinuierlichen Stahlguß, bestehend aus 25–70 Gew.-% SiO₂, 10–50 Gew.-% CaO, nicht mehr als 20 Gew.-% MgO, 0,5–30 Gew.-% Kohlenstoff und 0 Gew.-% F und gegebenenfalls einem Gesamtgehalt an Na₂O, Li₂O und K₂O von nicht mehr als 20 Gew.-%, Al₂O₃ in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.-%, und einer Gesamtmenge an MnO, B₂O₃, SrO, BaO und Fe₂O₃ im Bereich von 0,3–20 Gew.-%, wobei das Formpulver eine Viskosität von nicht weniger als 0,4 Pa·s (4 Poise) im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C aufweist.
Formpulver gemäß Anspruch 1, das eine Viskosität im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C von 0,4–20 Pa·s (4–200 Poise) aufweist.
Formpulver gemäß Anspruch 1 oder 2, das eines oder mehreres aus Na₂O, Li₂O und K₂O in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 20 Gew.-% umfaßt.
Formpulver gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Gewichtsverhältnis von CaO/SiO₂ 0,2–1,5 beträgt.
Formpulver gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Erweichungspunkt des Formpulvers im Bereich von 1.070–1.250°C liegt.
Formpulver gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Formpulver im geschmolzenen Zustand bei 1.300°C eine Bruchfestigkeit von nicht weniger als 3,0 g/cm² aufweist.
Formpulver gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, das Al₂O₃ in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.-% umfaßt.
Formpulver gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, das eines oder mehreres aus MnO, B₂O₃, SrO, BaO und Fe₂O₃ in einer Gesamtmenge von 0,3–20 Gew.-% umfaßt.
Formpulver gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Formpulver entweder keine Kristallisationstemperatur oder eine Kristallisationstemperatur von weniger als 1.250°C besitzt.
Formpulver gemäß Anspruch 9, worin das Formpulver keine Kristallisationstemperatur und eine Verfestigungstemperatur von weniger als 1.300°C aufweist.
Verfahren für das kontinuierliche Stahlgießen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formpulver für das kontinuierliche Stahlgießen, wie in mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche definiert, verwendet wird, worin der Pulververbrauch im Bereich von 0,02–0,30 kg/m² liegt.