DE69934083T2

DE69934083T2 - Giesspulver zum stranggiessen von dünnbrammen und stranggiessverfahren

Info

Publication number: DE69934083T2
Application number: DE69934083T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Oku-gun MORITA; Tomoaki Akaiwa-gun OMOTO
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2019-07-17
Also published as: AU4653399A; EP1027944A1; KR20010024186A; DE69934083D1; CN1094396C; CA2303825C; EP1027944B1; AU743598B2; ATE345888T1; EP1027944A4; KR100535729B1; CN1275102A; US6315809B1; CA2303825A1; WO2000005012A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abdeckpulver für das Stranggießen von Dünnbrammen mit einer Brammendicke von 150 mm oder weniger.
Verwandter Stand der Technik
Abdeckpulver für das Stranggießen von Stahl haben üblicherweise Portland-Zement, synthetisches Calciumsilikat, Wollastonit, phosphorhaltige Schlacke, usw., als ihre Hauptausgangsstoffe und erforderlichenfalls können Silikamaterialien hinzugefügt werden, Soda-Asche, Fluorit, Fluorverbindungen und Alkalimetall- und Erdalkalimetallverbindungen können als Verschmelzungsregulierungsmittel hinzugefügt werden, und Kohlenstoffpulver kann als ein Schmelzgeschwindigkeitsregulierungsmittel hinzugegeben werden.
Abdeckpulver wird auf die Oberfläche des geschmolzenen Stahls im Inneren der Gießform (mold) gegeben und erfüllt unterschiedliche Funktionen, wenn es verbraucht wird. Hauptfunktionen des Abdeckpulvers schließen ein: (1) Schmieren der Gießform und der verfestigten Schale; (2) Auflösen und Absorbieren von Einschlüssen; (3) Isolation des geschmolzenen Stahls; und (4) Kontrolle der Geschwindigkeit des Wärmetransfers. Für (1) und (2) ist es wichtig, den Erweichungspunkt und die Viskosität des Abdeckpulvers zu regulieren, und es ist notwendig, die chemische Zusammensetzung des Abdeckpulvers entsprechend einzustellen. Für (3) werden Pulvereigenschaften, wie beispielsweise Schmelztemperatur, relative Schüttdichte und Ausbreiten des Pulvers (powder spreading), die hauptsächlich durch Kohlenstoffpulver reguliert werden können, als wichtig angesehen. Für (4) ist es wichtig, die Kristallisationstemperatur usw. zu regulieren, und es ist notwendig, die chemische Zusammensetzung entsprechend einzustellen.
Der weltweite technische Fortschritt beim Stranggießen von Stahl ist bemerkenswert und die Entwicklung geht weiter. Darüber hinaus haben sich die Anteile des Hot Charge Rolling (HC) und Hot Direct Rolling (HD) erhöht und Hochgeschwindigkeitsgießen wird aktiv angewandt, um Energie zu sparen, Anforderungen an Abdeckpulver werden strenger und Abdeckpulver werden verschiedenartiger.
Das Dünnbrammen-Stranggießen wurde aus herkömmlichem Brammen-Stranggießen entwickelt und mit dem Ziel der Herstellung zu niedrigeren Kosten und mit geringerem Wärmetransfer angewandt. Es gibt immer noch wenige Gießer, die in Japan arbeiten, es gibt jedoch viele, die verbreitet arbeiten, hauptsächlich in den Vereinigten Staaten, jedoch auch in Europa usw., deren Zahl mehrere zehn Einheiten ist, und eine große Zahl werden gerade in einer großen Zahl anderer Länder konstruiert.
Es gibt unterschiedliche Arten von Herstellungsprozessen beim Dünnbrammen-Stranggießen, eingeschlossen: (1) Kompakt-Bandstahl-Produktion (compact-strip-production, CSP) von SMS Schloemann-Siemag; (2) Bandstahlproduktion in Reihe (in-line-strip-production, ISP) von Mannesmann Demag; (3) Tippins-Samsung-Prozess (TSP) von Tippins-Samsung; (4) flexibles Dünnbrammenwalzen von Danieli; (5) kontinuierliche Dünnbrammen- und Walztechnik von Voest-Alpine Industrieanlagenbau (VAI); und (6) Mittelbrammen (als Mittel bezeichnet, gehören sie jedoch zu Dünnbrammen von 100 mm) von Sumitomo Heavy Industries.
Die Haupteigenschaft der Dünnbrammen-Stranggießprozesse ist, dass gegossene Bandstähle direkt sofort heißgewalzt werden und sogar aufgerollt werden. Folglich können fertige und halbfertige Produkte vom Gießen bis zum Aufwickeln im Rahmen von Minuten erhalten werden. Im Fall des herkömmlichen Stranggießens einer gewöhnlichen Bramme schließt der Prozess den Transfer des gegossenen Brammenbandstahls in einen Heizofen und sein Heißwalzen durch ein Grobwalzwerk ein, im Fall des Dünnbrammen-Stranggießens hat der Prozess jedoch eine direkte Verbindung mit dem Heizofen und unmittelbarem Walzen ohne Grobwalzen, um die Belastung des Walzprozesses zu minimieren. Aus diesem Grund ist das Dünnbrammen-Stranggießen ein Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit, bei dem die Gießgeschwindigkeit 3 oder mehr Meter pro Minute ist und die Gießformdicke verringert wird.
Herkömmlich werden Portland-Zement, phosphorhaltige Schlacke, synthetische Schlacke, Wollastonit, Dicalciumsilikat usw. als Hauptausgangsstoffe für Abdeckpulver verwendet, die beim Dünnbrammen-Stranggießen verwendet werden, Carbonate, wie beispielsweise Na₂CO₃, Li₂CO₃, MgCO₃, CaCO₃, SrCO₃, MnCO₃ und BaCO₃ sowie auch NaF, Na₃AlF₆, Fluorit, MgF₂, LiF, Borax und Spodumen werden als Verschmelzungsregulierungsmittel verwendet, und kohlenstoffhaltige Ausgangsstoffe werden üblicherweise als Schmelzgeschwindigkeitsregulierungsmittel zugesetzt.
Andererseits werden auch Abdeckpulver, die synthetisches Calciumsilikat als ihren Hauptausgangsstoff verwenden (halb-vorgeschmolzene Typen) und vollständig geschmolzene Abdeckpulver (vorgeschmolzene Typen), bei denen Abdeckpulver ohne Kohlenstoffpulver zuerst verschmolzen und zu einer geeig neten Korngröße pulverisiert wird und dann Kohlenstoffpulver hinzugefügt wird, wie im Fall herkömmlicher üblicher Brammengießer, verwendet.
JP 020 25 254 A offenbart ein Schutzmaterial für geschmolzene Metalloberflächen für das Brammengießen, das CaO, SiO₂ und Al₂O₃ als wesentliche Komponenten enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO₂ im Bereich von 0,5 bis 1,6 ist, und das ungefähr eine Art von Oxid, Carbid und Fluorid von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und anderen Metallen enthält, und zusätzlich eine Kohlenstoffkomponente als ein Schmelzgeschwindigkeitseinstellmittel enthält. Das Abdeckpulver hat eine Oberflächenspannung von etwa 290 Dyne/cm und einen Bruchpunkt von ≤ 1.000°C und eine Viskosität η (Poise) bei 1.300°C, die der Beziehung mit der Gießgeschwindigkeit V (m/min) von 6,0 < η·V genügt. Ein Gießformadditiv vom exothermen Typ für das Stranggießen ist in EP 0 513 357 A1 beschrieben. Dieses Gießformadditiv umfasst 20 bis 90 Gew.-% grundlegende Ausgangsstoffe, 0 bis 10 Gew.-% kieselerdehaltige Ausgangsstoffe, die mehr als 50 Gew.-% SiO₂ enthalten, 0 bis 20 Gew.-% Flussausgangsstoffe, 2 bis 30 Gew.-% mehr als einer Art von Komponenten, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend Carbonate, Bicarbonate und Nitrate von Alkalimetallen als exotherme Materialien und 3 bis 30 Gew.-% von mehr als einer Art von Komponenten, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend Kohlenstoff, Silicium und Siliciumlegierungen als reduzierende Substanzen.
JP-A-7204810 beschreibt ein Gussschmiermittel, das ein CaO/SiO₂-Verhältnis von 0,8 bis 1,3 hat und das 2 bis 20 Gew.-% Al₂O₃; ≤ 4 Gew.-% Na₂O; ≤ 4 Gew.-% Li₂O, wobei (Li₂O + Na₂O) ≤ 4 Gew.-% ist; < 5 Gew.-% Aluminiumfluorid, das F^– enthält; und 0,2 bis 6,0 Gew.-% Kohlenstoffpulver als Schmelzgeschwindigkeitsregulator enthält. Ein Stranggießverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gießformschmiermittel, das eine physikalische Eigenschaft einer Kristallisationsrate von ≤ 10 % nach Kühlen des Gießformschmiermittels, das bei 1.400°C geschmolzen worden war, und eine Koagulationstemperatur von ≥ 1.070°C hat, verwendet wird und das Verhältnis zwischen CaO/SiO₂ (B), die Viskosität (η) bei 1.300°C und die Gießgeschwindigkeit V spezifiziert sind.
Das japanische offengelegte Patent Nr. HEI 2-165853 offenbart ein Hochgeschwindigkeits-Stranggießverfahren für Stahl, das dadurch gekennzeichnet ist, dass seine Hauptkomponenten CaO, SiO₂ und Al₂O₃ sind, das Verhältnis von CaO zu SiO₂ (Gewichtsprozentsatz) innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 0,95 liegt, es eine oder zwei oder mehrere Spezies von Oxiden, Carbonaten oder Fluoriden von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen oder ande ren Metallen enthält, auch Kohlenstoffpulver als Schmelzgeschwindigkeitsregulierungsmittel enthält, das ein Abdeckpulver, dessen Oberflächenspannung bei 1.250°C 290 Dyne/cm oder mehr ist, dessen Erstarrungstemperatur 1.000°C oder weniger ist und bei dem die Beziehung zwischen der Viskosität η (Poise) bei 1.300°C und der Gießgeschwindigkeit V (m/min) einem Bereich genügt, der durch den folgenden Ausdruck wiedergegeben wird: 3,5 ≦ ηV ≦ 6,0verwendet und der Gießer bei einer Gießgeschwindigkeit V > 1,2 m/min für einen Gießbandstahl mit einer Breite von 600 mm oder mehr betrieben wird. Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der fraglichen offengelegten Patentanmeldung ist jedoch die Gießgeschwindigkeit näherungsweise 1,2 bis 2,0 m/min und es ist klar, dass dies nicht ein Stranggießverfahren mit sehr hoher Geschwindigkeit mit einer Gießgeschwindigkeit von 3,0 m/min oder mehr sein soll. Darüber hinaus ist, weil die Viskosität herkömmlicher Abdeckpulver für Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit, bei dem die Gießgeschwindigkeit 3,0 m/min oder mehr ist, zu niedrig ist, der Wärmetransfer von dem geschmolzenen Stahl und dem Fluss von verschmolzenem Pulver zwischen der verfestigten Schale und der Gießform nicht gleichförmig, was die Erzielung einer stabilen Qualität verhindert, und auch die Erzielung eines stabilen Betriebs verhindert. Folglich sind das in der fraglichen offengelegten Patentanmeldung beschriebene Gießverfahren und das erfindungsgemäße Stranggießverfahren mit sehr hoher Geschwindigkeit, bei dem die Gießgeschwindigkeit 3,0 m/min oder mehr wäre, völlig unterschiedliche Gießverfahren.
Gegenwärtig werden gewöhnliche Kohlenstoffstähle, wie beispielsweise Stähle mit ultraniedrigem Kohlenstoffgehalt (Kohlenstoffgehalt: 100 ppm oder weniger), Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (Kohlenstoffgehalt: 0,02 bis 0,07 Gew.-%), Stähle mit mittleren Kohlenstoffgehalt (Kohlenstoffgehalt: 0,08 bis 0,18 Gew.-%) oder Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt (Kohlenstoffgehalt: 0,18 Gew.-% oder mehr) und Spezialstähle, wie beispielsweise Edelstahl, mit Dünnbrammen-Stranggießen gegossen. Die Eigenschaften des Dünnbrammen-Stranggießens sind, dass es ein Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit mit einer Gießgeschwindigkeit von etwa 3 bis 8 m/min ist, und die Gießformdicke verringert ist, wie oben erläutert. Zusätzlich haben die Gießformen in den Gießern von SMS usw. eine spezielle Form. Das ist deswegen der Fall, weil ein Eintauchausguss nicht eingeführt werden kann, weil die Gießformdicke sehr gering ist. Aus diesem Grund wird ein Teil, der als "Trichter" bezeichnet wird, in den der Eintauchausguss eingeführt wird, erweitert und folglich ist die Gießformbreite nicht gerade sondern nimmt in der Mitte zu. Aus diesem Grund tritt Wärmespannung in dem ausgedehnten Trichterbereich der Gießform auf und zusätzlich ist der Wärmetransfer nicht gleichförmig. Folglich war es im Fall des Dünnbrammen-Stranggießens ein Hauptproblem, dass der Wärmetransfer infolge des Gießens mit sehr hoher Geschwindigkeit nicht gleichförmig ist und Oberflächenrisse sogar bei Stahltypen, wie beispielsweise Strahl mit ultraniedrigem Kohlenstoffgehalt, Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, bei denen das Auftreten von Oberflächenrissen beim gewöhnlichen Brammen-Stranggießen ungewöhnlich ist, auftreten. Im Falle von Dünnbrammen-Stranggießverfahren auch von anderen Firmen ist der Wärmetransfer infolge des Gießens mit sehr hoher Geschwindigkeit nicht gleichförmig und Oberflächenrisse waren ein ähnliches Problem.
Darüber hinaus ist, weil es Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit ist, das Niveau der geschmolzenen Oberfläche innerhalb der Gießform instabil und schwankt in großem Maße, und es war aus diesem Grund ein Problem, dass die Pulverschlacke am Meniskus in den geschmolzenen Stahl gelangt, was extreme Verschlechterung der Stahlblechqualität verursacht.
Beim herkömmlichen Brammen-Stranggießen sind Verfahren, die eine gleichförmige feste Schale durch Verringern des Wärmetransfers innerhalb der Gießform schaffen, wirksam, um die oben erwähnten Oberflächenrisse zu beseitigen und dies wird getan, indem das Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO₂ in dem Abdeckpulver erhöht wird, um seine Kristallisationstemperatur zu erhöhen. Beim Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit, die 3 m/min übersteigt, treten jedoch, weil das Erhöhen des Gewichtsverhältnisses von CaO zu SiO₂ tendenziell die Reibung zwischen der Gießform und der verfestigten Schale erhöht und sich die Schmierung durch das Abdeckpulver merklich verschlechtert, Durchbrüche statt dessen wahrscheinlicher auf, und so kann diese Maßnahme das obige Problem nicht lösen.
In anderen Worten wurde beim Dünnbrammen-Stranggießen noch kein Abdeckpulver zur Verfügung gestellt, das die Wahrscheinlichkeit verringert, dass Pulverschlacke in die Gießform eingeschlossen wird, ohne Oberflächenrisse zu erzeugen oder welches ein stabiles Gießen ermöglicht.
Andererseits konnten Stähle mit mittleren Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt in einem peritektischen Bereich von 0,10 bis 0,16 Gew.-% infolge von übermäßigem Wärmetransfer, ungleichmäßigem Fluss der Schlacke usw. nicht gegossen werden, oder infolge von anfänglichen Verfestigungsfaktoren, die aus dem Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit resultierten. Folglich kann das Dünnbrammen-Stranggießen von Stählen mit mittlerem Koh lenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt im peritektischen Bereich gegenwärtig nicht gegossen werden.
Folglich ist es ein erfindungsgemäßes Ziel, ein Abdeckpulver zur Verfügung zu stellen, dass das stabile Gießen ermöglicht, indem die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass Pulverschlacke in die Gießform eingeschlossen wird, ohne Oberflächenrisse zu erzeugen, wenn mit einem Dünnbrammen-Stranggießer gegossen wird.
Offenbarung der Erfindung
Im Ergebnis einer Reihe unterschiedlicher Untersuchungen, die darauf abzielten, die obigen Probleme zu lösen, haben die Erfinder ein Abdeckpulver (mold powder) entdeckt, das sämtliche der obigen Mängel überwinden kann.
Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Abdeckpulver, wie es in den Patentansprüchen definiert ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Im Ergebnis einer Reihe unterschiedlicher Untersuchungen und Recherchen, die darauf abzielten, die obigen Probleme zu lösen, erhielten die Erfinder die nachstehend gegebene Information.
Wie oben erwähnt, war es ein Problem, dass übermäßiger Wärmetransfer, Ungleichförmigkeit usw. im Ergebnis von diesen mit sehr hoher Geschwindigkeit auftritt, was Oberflächenrissdefekte und Einbau der Pulverschlacke in den geschmolzenen Stahl infolge von Fluktuation des Niveaus der geschmolzenen Oberfläche verursacht. Was die Verhinderung von Oberflächenrissen des gegossenen Bandstrahls angeht, kann dies auch nicht durch Konzentration auf die Kristallisation des Abdeckpulvers alleine, was zum Auftreten von Durchbrüchen führt, wie oben erläutert, gelöst werden. Es wurde jedoch gefunden, dass dies gelöst werden kann, indem die folgenden Maßnahmen getroffen werden:
Wärmetransfer kann durch einen Luftspalt kontrolliert werden, der sich zwischen dem Schlackenfilm und der Gießform bildet. Folglich wurde gefunden, dass durch aktives Bilden eines solchen Luftspalts der Wärmetransfer verringert werden kann und ein mildes Abkühlen erzielt werden kann, wodurch sich die verfestigte Schale gleichförmig bildet und Oberflächenrisse nicht auftreten. Um den Luftspalt aktiv zu erzeugen, muss die Dicke des Schlackenfilms kontrolliert werden, und es ist folglich wichtig, die Viskosität und den Verbrauch des Abdeckpulvers zu kontrollieren. Beim herkömmlichen Hochgeschwindigkeitsgießen üblicher Brammen wurde die Schmierung unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung von Durchbrüchen als wichtig angesehen, beim Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit bildet sich der Luftspalt jedoch, weil die Dicke des Schlackenfilms infolge der hohen Viskosität des Abdeckpulvers verringert wird, und der Schlackenfilm auf der Seite der verfestigten Schale haftet an die verfestigte Schale an und fällt ab. Folglich wird der Wärmetransfer durch Setzen der Viskosität auf ein hohes Niveau kontrolliert, und der Wärmetransfer wird gleichförmig gemacht, weil der Schlackenfilm dünn und folglich gleichförmig ist. Darüber hinaus kann im Fall von Stahl mit mittleren Kohlenstoffgehalt der Wärmetransfer innerhalb der Gießform zusammen mit dem zuvor erwähnten Luftspalt kontrolliert werden, indem die Kristallisationstemperatur kontrolliert wird.
Zusätzlich ist es unter dem obigen Gesichtspunkt, wenn eine hohe Viskosität angestrebt ist, weniger wahrscheinlich, dass das geschmolzene Pulver in den geschmolzenen Stahl innerhalb der Gießform eingeschlossen wird, was es vorteilhafter macht. Darüber hinaus wurde gefunden, dass die Reibung zwischen der Gießform und der verfestigten Schale während des Gießens mit sehr hoher Geschwindigkeit verringert wird durch den Luftspalt, der zwischen dem Schlackenfilm und der Gießform gebildet ist, was weitere Vorteile gegenüber Durchbrüchen und Oberflächenrissen bietet.
Das Erhöhen der Viskosität des Abdeckpulvers unter den Bedingungen des Hochgeschwindigkeitsgießens führte zu Problemen, wie beispielsweise Durchbrüchen infolge des verringerten Verbrauchs davon. Beim Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit bei 3 m oder mehr pro Minute wurde jedoch gefunden, dass jegliche Reduktion des Verbrauchs infolge der hohen Viskosität alleine gering war. Das Abfallen des Schlackenfilms wird als durch die Geschwindigkeit der Bewegung der verfestigten Schale beeinflusst angesehen, in anderen Worten durch die Gießgeschwindigkeit. Folglich wurde bestätigt, dass eine stabile Gießoperation erzielt wird, selbst wenn die Viskosität auf den oben erwähnten Grad erhöht wird.
Als nächstes wird das erfindungsgemäße Abdeckpulver ausführlich erläutert.
Das Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO₂ in dem erfindungsgemäßen Abdeckpulver liegt in einem Bereich von 0,5 bis 1,20. Es ist nicht wünschenswert, dass das Verhältnis von CaO zu SiO₂ 1,20 übersteigt, weil die Kristallisationstemperatur 1.200°C übersteigt und zu hoch wird, die Kristallphase vergrößert wird, hierdurch die Reibung zwischen der verfestigten Schale und dem Pulverschlackenfilm erhöht wird und Durchbrüche erzeugt werden oder laterale Rissbildung erzeugt wird, welche die Qualität des Stahls erniedrigt. Darüber hinaus ist es nicht wünschenswert, dass das Gewichts verhältnis von CaO zu SiO₂ weniger als 0,5 ist, weil Kristallisationstrends signifikant geschwächt werden infolge der Verringerung der Kristallisationstemperatur des Abdeckpulvers, was die Dicke des Schlackenfilms ungleichförmig macht und auch den Wärmetransfer ungleichförmig macht. Darüber hinaus liegt in dem Abdeckpulver für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt das Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO₂ in einem Bereich von 0,70 bis 1,20. Hier ist es als Abdeckpulver für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt nicht wünschenswert, dass das Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO₂ weniger als 0,70 ist, weil die Kristallisationstemperatur unter 1.050°C fällt, was die kristallisierte Schicht des Schlackenfilms dünn macht und Oberflächenrisse im gegossenen Bandstahl erzeugt, weil der Wärmetransfer zu schnell erfolgt.
Kohlenstoffpulver ist zu 0,5 bis 5,0 Gew.-% als Schmelzgeschwindigkeitseinstellungsmittel zu proportionieren. Es ist im Hinblick auf den Betrieb oder die Qualität nicht erwünscht, dass der Anteil von Kohlenstoff weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, weil sich die Schlackenbildungsreaktionen beschleunigen und die Dicke der Schlackenschicht zu groß wird, was "Slagbear"-Stellen verursacht. Darüber hinaus ist es nicht erwünscht, dass der Anteil von Kohlenstoff 5 Gew.-% übersteigt, weil die Schmelzgeschwindigkeit statt dessen zu langsam wird. Darüber hinaus ist es mehr bevorzugt, dass der Anteil von Kohlenstoff innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 4,5 Gew.-% liegt.
Es wurde gefunden, dass Li₂O eine unerlässliche Komponente für die Absorption von Einschlüssen ist. Das heißt, beim Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit, wie beispielsweise Dünnbrammen-Stranggießen, werden, wenn nicht die Meniskus-Flussgeschwindigkeit schnell ist, Einschlüsse in den geschmolzenen Stahl wieder eingeschlossen. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Geschwindigkeit der Einschlussabsorption zu erhöhen und die Wirkung von Li₂O ist wirksam dabei. Der Gehalt von Li₂O ist innerhalb eines Bereichs von 1 bis 7 Gew.-%. Es ist nicht erwünscht, dass der Li₂O-Gehalt weniger als 1 Gew.-% ist, weil die Effekte bei solchen Anteilen zu schwach sind, und es ist nicht erwünscht, dass der Gehalt 7 Gew.-% übersteigt, weil Kristallisationstrends statt dessen geschwächt werden.
Der Fluorgehalt ist extrem wichtig, um die Kristallisation des Abdeckpulvers zu kontrollieren, es ist jedoch nicht erwünscht, dass eine große Menge verwendet wird, weil die Kristallisationstemperatur zu hoch wird und die nachstehend beschriebene Kristallisationstemperatur 1.200°C übersteigt. Zusätzlich wird, wenn der F-Gehalt größer als 8,0 Gew.-% ist, die Korrosion des Eintauchausgusses zu groß und die Korrosion der Stranggießmaschine wird größer, wodurch auch die Vergiftung (poisoning) erhöht wird. Folglich ist der F-Gehalt von 0,5 bis 0,8 Gew.-%. Darüber hinaus ist es nicht erwünscht, dass der F-Gehalt weniger als 0,5 Gew.-% ist, weil Kristallisationstrends geschwächt werden und sich die Oberflächenspannung merklich erhöht, und es ist noch mehr bevorzugt, dass der F-Gehalt innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 6,5 Gew.-% liegt.
Die Kristallisationstemperatur des Abdeckpulvers ist äußerst nützlich, um den Wärmetransfer innerhalb der Gießform zu kontrollieren. Jedoch ist es, wie oben erwähnt, nicht erwünscht, dass eine hohe Kristallisationstemperatur über 1.200°C eingestellt wird, weil die Reibung zwischen der verfestigten Schale und dem Schlackenfilm zunimmt und die Häufigkeit von Oberflächenrissen und Durchbrüchen signifikant zunimmt. Darüber hinaus ist dies auch nicht erwünscht unter den Aspekten der Verschlechterung der Qualität des gegossenen Bandstahls oder des stabilen Betriebs, weil "Slagbear" leichter infolge des Einflusses von Schwankungen der geschmolzenen Oberfläche beim Gießen auftritt und somit ist die Kristallisationstemperatur 1.000 bis 1.200°C. Andererseits ist es nicht wünschenswert, wenn die Kristallisationstemperatur weniger als 1.000°C ist, weil die Adhäsion zwischen dem Schlackenfilm und dem gegossenen Strang stark wird, was zu Fehlern im gegossenen Bandstahl führt, wenn der Schlackenfilm durch die Walzen hineingepresst wird.
Darüber hinaus ist es für ein Abdeckpulver für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt bevorzugt, dass die Kristallisationstemperatur innerhalb eines Bereichs von 1.050 bis 1.200°C und noch mehr bevorzugt 1.050 bis 1.150°C liegt. Hier ist es nicht erwünscht, dass die Kristallisationstemperatur weniger als 1.050°C ist, weil der zuvor erwähnte Luftspalt, der sich zwischen dem Schlackenfilm und der Gießform infolge der erhöhten Viskosität bildet, in seiner Größe verringert wird, was das Rissbildung (cracking) des Bandstahls verursacht. Ebenso ist es nicht erwünscht, wenn die Kristallisationstemperatur 1.200°C übersteigt, weil die Reibung zunimmt und ein Risiko besteht, dass Rissbildung oder Durchbrüche auftreten.
Die Oberflächenspannung des Abdeckpulvers ist extrem wichtig, um den Pulvereinschluss in den Stahl zu verhindern. Insbesondere beim Dünnbrammen-Stranggießen, wobei es sich um Gießen mit sehr hoher Geschwindigkeit über 3,0 m/min handelt, ist die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus in der Gießform schnell und aus diesem Grund ist die Bildung von pulverigen Einschlüssen im geschmolzenen Stahl infolge von Pul verschlacke, die durch den Fluss des geschmolzenen Stahl weggekratzt wird, signifikant und verursacht einen großen Mangel in der Spulenqualität. Weil Wirbelströme in der Nachbarschaft des Eintauchausgusses durch diesen geschmolzenen Stahlmeniskus erzeugt werden, verschlechtert sich die Spulenqualität ähnlich infolge des Hineinmischens von Pulverschlacke. Folglich ist die Verringerung von Pulvereinschlüssen wichtig, um die Spulenqualität zu verbessern. Es wurde gefunden, dass Defekte infolge von Pulvereinschlüssen signifikant verringert werden, wenn die Oberflächenspannung auf 250 Dyne/cm oder mehr eingestellt wird. Folglich ist es wichtig, die Oberflächenspannung des Abdeckpulvers einzustellen und sie bei 250 Dyne/cm oder mehr bei einer Temperatur von 1.300°C zu halten. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Oberflächenspannung innerhalb eines Bereichs von 250 bis 500 Dyne/cm liegt, weil die Temperatur des Thermoelements für die Durchbruchdetektion unregelmäßig wird, wenn die Oberflächenspannung 500 Dyne/cm übersteigt, was Situationen erzeugt, bei denen der Durchbruchwarnalarm schlecht funktioniert.
Die Viskosität des Abdeckpulvers ist unter den Gesichtspunkten des Betriebs und der Qualität wichtig. Wie oben erwähnt, war es ein Problem, dass Rissbildung des gegossenen Bandstahls bei Dünnbrammen-Stranggießverfahren selbst bei Stahltypen auftritt, bei denen Rissbildung bei herkömmlichen Brammen-Stranggießverfahren nicht auftritt. Herkömmliche Abdeckpulver neigten dazu, einen geringeren Wärmetransfer innerhalb der Gießform zu erzielen, indem eine hohe Kristallisationstemperatur eingestellt wurde, welche statt dessen nicht nur eine Verschlechterung der Qualität des gegossenen Bandstahls hervorrief, sondern auch nachteilig war unter dem Standpunkt des Betriebs, wegen des Auftretens von Durchbrüchen und dergleichen. Es wurde gefunden, dass ein geringer Wärmetransfer innerhalb der Gießform erzielt werden kann, ohne den stabilen Betrieb zu beeinträchtigen, indem ein Luftspalt zwischen dem Schlackenfilm und der Gießform gebildet wird. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Schlackenfilmdicke zu kontrollieren, was durch Einstellung der Viskosität erzielt werden kann.
Im Fall des herkömmlichen Dünnbrammen-Stranggießens messen die Abdeckpulver dem stabilen Betrieb höchste Priorität bei, stellen den Verbrauch davon sicher oder messen der Schmierung höchste Priorität bei. Beim erfindungsgemäßen Abdeckpulver ist die Viskosität jedoch signifikant höher als bei herkömmlichen Produkten, um den Wärmetransfer zu kontrollieren, indem die Schlackenfilmdicke kontrolliert wird, wie oben erläutert. Die Viskosität des erfindungsgemäßen Abdeckpulvers bei 1.300°C ist innerhalb eines Bereichs von 1,5 bis 20 Poise, vorzugsweise 2 bis 20 Poise und noch mehr bevorzugt 2,5 bis 20 Poise. Um den Wärmetransfer innerhalb der Gießform zu kontrollieren, ist es wichtig, die Beziehung zwischen der Gießgeschwindigkeit und der Viskosität beim Design zu berücksichtigen. Als Ergebnis einer Reihe unterschiedlicher Untersuchungen haben die Erfinder entdeckt, dass es wichtig ist, dass die Viskosität die Beziehung 6,0 ≦ ηV ≦ 100,0erfüllt, um sowohl die Qualität des gegossenen Bandstahls als auch einen stabilen Betrieb beim Dünnbrammen-Stranggießen zu eröffnen. Hierbei ist η die Viskosität des Abdeckpulvers in Poise bei 1.300°C. V gibt die Gießgeschwindigkeit in Meter pro Minute (m/min) an.
Es ist nicht erwünscht, dass diese obere Grenze überschritten wird, weil sich die Reibung zwischen der verfestigten Schale und der Gießform erhöht, was statt dessen das Rissbildung des gegossenen Bandstahls und Durchbrüche verursacht. Andererseits ist es nicht erwünscht, dass es unter die untere Grenze fällt, weil ein ungleichförmiger Fluss sich vergrößert. Folglich ist es wichtig, den obigen Ausdruck zu erfüllen.
Für ein erfindungsgemäßes Abdeckpulver für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ist es wichtig, dass die Viskosität die Beziehung 6,0 ≦ ηV ≦ 85,0erfüllt, um sowohl die Qualität des gegossenen Bandstahls als auch den stabilen Betrieb beim Dünnbrammen-Stranggießen zu eröffnen.
Metall kann zu dem erfindungsgemäßen Abdeckpulver hinzugefügt werden, um es zu einem exothermen Abdeckpulver zu machen. In diesem Fall ist es wünschenswert, weniger als 6 Gew.-% zu verwenden, weil dann, wenn mehr als 6 Gew.-% hinzugefügt werden, die Schlackenbildungszeit signifikant verzögert wird.
Das verwendete Abdeckpulver kann in Granulat mit 90 Gew.-% oder mehr Körnern mit einem Durchmesser von weniger als 1,5 mm gefertigt werden. Es ist nicht erwünscht, dass der Gehalt von Körnern mit einem Durchmesser von weniger als 1,5 mm weniger als 90 Gew.-% ist, weil sich die Wärmeisolierungseigenschaften des Abdeckpulvers signifikant verringern und sich "Deckel"- und "Slagbear"-Stellen bilden.
Die zuvor erwähnten granulierten Produkte können durch jedes gebräuchliche Granulierungsverfahren, wie beispielsweise Extrusionsgranulierung, Rührgranulierung, Flussgranulierung, Walzengranulierung, Sprühgranulierung usw. granuliert werden. Zusätzlich kann ein weiter Bereich von Bin demitteln, von organischen Typen, wie gewöhnlicher Stärke bis zu anorganischen Typen, wie Wasserglas, verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Abdeckpulver für das Dünnbrammen-Stranggießen von Stahl wird nun unter Verwendung von Beispielen weiter erläutert.
Beispiel 1
Tabelle 1 unten zeigt Mischungsverhältnisse, chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaftswerte für erfindungsgemäße Produkte und Vergleichsprodukte. Für diese erfindungsgemäßen Produkte und Vergleichsprodukte wurden fünf bis zwanzig Chargen jeweils von Stählen mit ultraniedrigem Kohlenstoffgehalt (ULC; Kohlenstoffgehalt: 30 bis 60 ppm), Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (LC; Kohlenstoffgehalt: 0,04 bis 0,06 Gew.-%), Stählen mit mittleren Kohlenstoffgehalt (MC; Kohlenstoffgehalt: 0,18 Gew.-%) und Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt (HC; Kohlenstoffgehalt: 0,25 bis 1 Gew.-%) verwendet und die Resultate sind in Tabelle 2 angegeben. Das Dünnbrammen-Stranggießen wurde bei 3,0 bis 8,0 m/min durchgeführt und bewertet.
In Tabelle 1 wurde synthetisches Calciumsilikat mit einem CaO/SiO₂-Gewichtsverhältnis gleich 1,10 als Hauptausgangsstoff für die erfindungsgemäßen Produkte 1, 2, 3, 4, 6, 7, 9, 10 und 12 bis 15 und das Vergleichsprodukt 1 verwendet, und synthetisches Calciumsilikat mit einem CaO/SiO₂-Gewichtsverhältnis gleich 1,35 wurde für den Rest verwendet. Ferner wurden Glaspulver, Diatomeenerde und Spodumen als SiO₂-Materialien im Abdeckpulver in allen Fällen in Tabelle 1 verwendet. Zusätzlich wurden Na₂CO₃, Li₂CO₃, MnCO₃, SrCO₃, NaF, Na₃AlF₆, CaF₂, Al₂O₃, MgO, LiF, TiO₂, ZrO₂, und B₂O₃, die als Flussmaterialien verwendet wurden, eingestellt und proportioniert, um die in Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammensetzungen herzustellen, und unter Verwendung eines Mischers vermischt. Darüber hinaus wurden Ruß und Kokspulver für die Kohlenstoffquelle in sämtlichen der Abdeckpulver verwendet, die hinzugefügt wurden, um die in Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammensetzungen herzustellen. Darüber hinaus wurde 2,8 Gew.-% Si-Metall zum erfindungsgemäßen Produkt 9 gegeben, und 4,4 Gew.-% Ca-Si-Metalllegierung wurde zu dem erfindungsgemäßen Produkt 10 hinzugefügt und in ähnlicher Weise vermischt. Zusätzlich war das erfindungsgemäße Produkt 7 ein granuliertes Produkt, in dem 20 bis 30 Gew.-% eines Lösungsmittels, das aus 90 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% Natriumsilikat bestand, zu der Mischung hinzugefügt wurde, um eine Aufschlämmung zu bilden, die sprühgranuliert und getrocknet wurde. Im erfindungsgemäßen Produkt 8 wurden 10 bis 16 Gew.-% eines Lösungsmittels, das aus 95 Gew.-% Wasser und 5 Gew.-% Stärkepaste zusammengesetzt war, zu der Mischung hinzugefügt, rührgranuliert und getrocknet.
Tabelle 2
In den in Tabelle 2 gezeigten Resultaten zeigt für Durchbrüche O kein Auftreten, Δ gibt nur ein einmaliges Auftreten an und x gibt das zweimalige oder mehrmalige Auftreten an. Für Pulvereinschlüsse gibt O an, dass der fehlerhafte Anteil 0 % war, Δ gibt bis zu 1 % an, und x gibt größer als 1 % oder mehr an. Für Pinholes und Rissbildung gibt O kein Auftreten an, Δ gibt eines pro m² an und x gibt zweimaliges oder mehrmaliges Auftreten pro m² an.
Beispiel 2
Tabelle 3 unten zeigt Mischungsverhältnisse, chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaftswerte für erfindungsgemäße Produkte und Vergleichsprodukte. Für diese erfindungsgemäßen Produkte und Vergleichsprodukte wurden vier bis zwanzig Chargen jedes der sub-peritektischen Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (Kohlenstoffgehalt: 0,08 bis 0,15 Gew.-%) verwendet und die Resultate sind in Tabelle 4 angegeben. Dünnbrammen-Stranggießen wurde bei 3,0 bis 8,0 m/min durchgeführt und beurteilt.
In Tabelle 3 wurde synthetisches Calciumsilikat mit einem CaO/SiO₂-Gewichtsverhältnis gleich 1,35 als der Hauptausgangsstoff für die erfindungsgemäßen Produkte 19, 20, 24 und 25 verwendet, und synthetisches Calciumsilikat mit einem CaO/SiO₂-Gewichtsverhältnis gleich 1,10 wurde für den Rest verwendet. Darüber hinaus wurden Glaspulver, Diatomeenerde und Spodumen als die SiO₂-Materialien im Abdeckpulver in allen Fällen in Tabelle 3 verwendet.
Zusätzlich wurden Na₂CO₃, Li₂CO₃, MnCO₃, SrCO₃, NaF, Na₃AlF₆, CaF₂, Al₂O₃, MgO, LiF, TiO₂, ZrO₂ und B₂O₃, die als Flussmaterialien verwendet wurden, eingestellt und proportioniert, um die in Tabelle 3 angegebenen chemischen Zusammensetzungen herzustellen, und unter Verwendung eines Mischers vermischt. Darüber hinaus wurden Ruß und Kokspulver für die Kohlenstoffquelle in sämtlichen Abdeckpulvern verwendet, die hinzugefügt wurden, um die in Tabelle 3 angegebenen chemischen Zusammensetzungen herzustellen. Darüber hinaus wurde 2,5 Gew.-% Si-Metall zu dem erfindungsgemäßen Produkt 24 hinzugefügt, und 4,4 Gew.-% Ca-Si-Metalllegierung wurde zum erfindungsgemäßen Produkt 25 hinzugefügt, und ähnlich vermischt.
Zusätzlich war das erfindungsgemäße Produkt 22 ein granuliertes Produkt, in dem 20 bis 30 Gew.-% eines Lösungsmittels, das aus 90 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% Natriumsilikat zusammengesetzt war, zu der Mischung hinzugefügt wurden, um eine Aufschlämmung zu bilden, die sprühgranuliert und getrocknet wurde. Im erfindungsgemäßen Produkt 24 wurden 10 bis 16 Gew.-% eines Lösungsmittels, das aus 95 Gew.-% Wasser und 5 Gew.-% Stärkepaste zusammengesetzt war, zu der Mischung hinzugefügt, rührgranuliert und getrocknet.
Tabelle 4
In den in Tabelle 4 gezeigten Resultaten gibt O für Durchbrüche kein Auftreten an, Δ gibt ein einmaliges Auftreten an und x gibt das zwei- oder mehrmalige Auftreten an. Für Pulvereinschlüsse zeigt O an, dass der defekte Anteil 0 % war, Δ gibt bis zu 1 % an und x gibt größer als 1 % oder mehr an. Für Pinholes und Rissbildung gibt O kein Auftreten an, Δ gibt eines pro m² an und x gibt zweimaliges oder mehrmaliges Auftreten pro m² an.
Möglichkeit der gewerblichen Verwendung
Die vorliegende Erfindung zeigt den Effekt, dass ein Abdeckpulver zur Verfügung gestellt werden kann, das das stabile Gießen ermöglicht, indem die Wahrscheinlichkeit des Pulvereinschlusses in die Gießform verringert wird, ohne Oberflächenrisse in dem gegossenen Bandstahl zu erzeugen, wenn mit einem Dünnbrammen-Stranggießer gegossen wird.

Claims

Abdeckpulver für das Dünnbrammen-Stranggießen von Stahl, das enthält: eine oder zwei oder mehr Spezies, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden, Carbonaten oder Fluoriden von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen oder anderen Metallen, mit Ausnahme von Kalziumsilikat, in einer solchen Menge, dass die Gesamtmenge, berechnet auf Basis der Oxide Li₂O, MgO, Na₂O und Al₂O₃ 11,6 bis 21,4 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht des Abdeckpulvers ist, wobei der Li₂O-Gehalt im Bereich von 1 bis 7 Gew.-% liegt, der MgO-Gehalt im Bereich von 0,2 bis 4,3 Gew.-% liegt, der Na₂O-Gehalt im Bereich von 0,1 bis 7,5 Gew.-% liegt und der Al₂O₃-Gehalt im Bereich von 5,0 bis 9,9 Gew.-% liegt; und 0,5 bis 5 Gew.-% Kohlenstoffpulver; und ggf. 6 Gew.-% oder weniger Metallpulver oder Legierungspulver; wobei der Fluorgehalt im Bereich von 0,5 bis 8,0 Gew.-% liegt; und als Hauptkomponente Kalziumsilicat mit einem Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO₂ im Bereich von 0,50 bis 1,2, welches den Ausgleich des Abdeckpulvers bildet, wobei die Kristallisationstemperatur im Bereich von 1000 bis 1200°C liegt; die Oberflächenspannung bei 1300°C 250 Dyne/cm oder mehr ist; und die Viskosität bei 1300°C im Bereich von 1,5 bis 20 Poise liegt.
Abdeckpulver für das Dünnbrammen-Stranggießen von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, das enthält: eine oder zwei oder mehr Spezies, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden, Carbonaten oder Fluoriden von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen oder anderen Metallen, mit Ausnahme von Kalziumsilikat, in einer solchen Menge, dass die Gesamtmenge, berechnet auf Basis der Oxide Li₂O, MgO, Na₂O und Al₂O₃ 11,6 bis 21,4 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht des Abdeckpulvers ist, wobei der Li₂O-Gehalt im Bereich von 1 bis 7 Gew.-% liegt, der MgO-Gehalt im Bereich von 0,2 bis 4,3 Gew.-% liegt, der Na₂O-Gehalt im Bereich von 0,1 bis 7,5 Gew.-% liegt und der Al₂O₃-Gehalt im Bereich von 5,0 bis 9,9 Gew.-% liegt; und 0,5 bis 5 Gew.-% Kohlenstoffpulver; und ggf. 6 Gew.-% oder weniger Metallpulver oder Legierungspulver; wobei der Fluorgehalt im Bereich von 0,5 bis 8,0 Gew.-% liegt; und als Hauptkomponente Kalziumsilicat mit einem Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO₂ im Bereich von 0,70 bis 1,2, welches den Ausgleich des Abdeckpulvers bildet, wobei die Kristallisationstemperatur im Bereich von 1050 bis 1200°C liegt; die Oberflächenspannung bei 1300°C 250 Dyne/cm oder mehr ist; und die Viskosität bei 1300°C im Bereich von 1,5 bis 20 Poise liegt.
Verfahren zum Dünnbrammen-Stranggießen von Stahl, bei dem das Abdeckpulver gemäß Anspruch 1 verwendet wird, bei dem die Gießgeschwindigkeit auf 3 m/min oder größer eingestellt ist und bei dem die Beziehung zwischen der Viskosität (Poise) bei 1300°C und der Gießgeschwindigkeit V (m/min) den Bereich erfüllt, der wiedergegeben ist durch den Ausdruck: 6,0 ≤ ηV ≤ 100,0
Verfahren zum Dünnbrammen-Stranggießen von Stahl, bei dem das Abdeckpulver gemäß Anspruch 2 verwendet wird, bei dem die Gießgeschwindigkeit auf 3 m/min oder größer eingestellt ist und bei dem die Beziehung zwischen der Viskosität (Poise) bei 1300°C und der Gießgeschwindigkeit V (m/min) den Bereich erfüllt, der wiedergegeben ist durch den Ausdruck: 6,0 ≤ ηV ≤ 85,0
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Kohlenstoffgehalt in dem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,08 bis 0,18 Gew.-% liegt.