EP0338024A1 - Stranggiesspulver. - Google Patents
Stranggiesspulver.Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/111—Treating the molten metal by using protecting powders
Definitions
- the invention relates to a process for the production of granulated continuous casting powder which is suitable for the continuous casting of steels of all types and which permits the use of high casting speeds.
- the aim is to be able to increase the casting speed by using improved continuous casting powder and to achieve a cost reduction by automating process sequences.
- the previously known methods for producing granulated casting powder are based on slurrying the casting powder components in water, at least 30% of water being required, whereupon this suspension is then sprayed or atomized or extruded in order to obtain a granulate which is then dried.
- this suspension is then sprayed or atomized or extruded in order to obtain a granulate which is then dried.
- open, spherical hollow bodies or closed, cylindrical full bodies are obtained.
- the shape of the granules is subject to various requirements:
- the granulate should be able to be conveyed pneumatically as well as mechanically, and the grain should not be broken. There must be no abrasion because dust can interfere with the automatic measuring and dosing devices for loading the mold with mold powder and its level control on the bath level. Farther The granulate should be well distributed on the liquid bath level in the mold so that the liquid steel is well covered.
- the granules produced by the previously known processes have disadvantages in this regard.
- the hollow spheres have insufficient mechanical strength, while the cylindrical bodies are poorly distributed on the liquid steel in the mold.
- the invention is therefore based on the object of specifying a process for producing a granulated continuous casting powder which not only satisfies the requirements for rapid melting at the interface between liquid steel and casting powder and for high thermal insulation of the applied casting powder layer, but also sufficient mechanical Has strength, in order to be able to be conveyed without breaking and, moreover, is as spherical as possible and to ensure good distribution when the powders are used.
- the granules should have a bulk density which is as low as possible, the powder mixture must not separate or change in its chemical analysis as a result of the granulation process, and the investment and energy costs for production should be low and finally, if possible, all powder mixtures should be able to be processed into granules in a single plant.
- Addition of water, an inorganic granulating agent and optionally an organic binder is granulated to spherical, full granules. Because the granulated full casting powder produced according to the invention is in spherical form, it has a high fluidity and can be distributed very well on the liquid level in the casting mold. Due to its high mechanical strength, there is no abrasion during conveying and mold loading, which means that workplace-related and ecological problems can be avoided as well as malfunctions in the automatic measuring and metering devices. It has proven to be particularly advantageous that the process according to the invention requires only small amounts of water to granulate the powder. This saves considerable amounts of energy during the subsequent drying process.
- a powder mixture based on high-melting oxides, fluxes and carbon carriers is expediently granulated in a mixer which works by a centrifugal or whirling process with the addition of inorganic granulating agent and water.
- a very low content of inorganic granulating agent of up to about 1% by weight and a very low water content of about 10 to 15% by weight are sufficient.
- a particularly suitable inorganic granulating agent is a colloidal dispersion of amorphous silicon dioxide in water, for example a 30% silica sol.
- the silicon dioxide is present in the form of single, non-crosslinked spherical particles that are hydrolyzed on the surface.
- the sol changes to the gel state, i.e. in solid amorphous, water-insoluble silicon dioxide, binding the casting powder components to a solid, full granulate.
- Water glass for example, can also be used as the inorganic granulating agent.
- the granulated, spherical continuous casting powder is dried after the granulation process, expediently in a fluid bed dryer to a residual moisture content of less than 1% by weight, with an inlet air temperature - ii -
- the continuous casting powder is expediently granulated to a grain size of approximately 200 ⁇ m to above 1 ⁇ m, different grain size distributions being obtained depending on the type of mixing.
- the granulated continuous casting powder produced according to the invention can be used without any dust formation in steelworks in which fully automatic devices carry out a pneumatic or mechanical metering of continuous casting powder in continuous casting plants.
- a granulate is prepared in the following way:
- a granulate is prepared in the following way:
- Water glass of 37 ° BE serves as the granulating liquid. At a moisture content of 12.6%, the components are granulated in a continuous ploughshare mixer. The drying is then carried out in a fluid bed dryer with a residence time of 1 minute under the following conditions:
- the residual moisture of the granules is 0.2%, the bulk density is 0.905 kg / m.
- the components are granulated for 7 minutes in a ploughshare mixer with 11.7% moisture (including 1.2% colloidal silica). After drying in a fluid bed dryer with a hot air inlet of 140 ° C. and a residence time of 3 minutes, granules with a residual moisture content of 0.3% and a bulk density are obtained
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Description
_ Λ _ Stranggießpulver
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von granuliertem Stranggießpulver, das sich zum Stranggießen von Stählen aller Art eignet und die Anwendung hoher Gießgeschwindigkeiten erlaubt.
Beim Stranggießen von Stahl wird u.a. angestrebt, durch den Einsatz verbesserter Stranggießpulver die Gießgeschwindigkeit erhöhen zu können, und durch Automatisierung von Verfahrensablaufen eine Kosten¬ reduktion zu erzielen.
Für das Stranggießen von Stahl sind bereits zahlreiche verschiedene Gießpulver vorgeschlagen worden, siehe hiezu beispielsweise die in der AT-PS 342800 und in der DE-OS 34 03 279 beschriebenen losen Gießpulver und das in der DE-OS 26 14 957 angerührte, in Form von Hohlkugeln vorliegende Stranggießpulver mit einer Korngröße von über 60μm. Granulierte Pulver sind homogener, sie entmischen sich nicht bei Verpackung und Transport, verursachen weniger Staub und können besser durch automatische Geräte auf die Gießkokille dosiert werden.
Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von granuliertem Gießpulver beruhen auf einem Aufschläπmen der Gießpulverkomponenten in Wasser, wobei mindestens 30% Wasser benötigt werden, worauf diese Suspension dann versprüht oder verdüst oder extrudiert wird, um zu einem Granulat zu gelangen, welches abschließend getrocknet wird. Je nach dem angewendeten Verfahren erhält man offene, kugelför¬ mige Hohlkörper oder aber geschlossene, zylinderförmige volle Körper.
Von der Form her werden an die Granulate verschiedene Forderungen gestellt:
Das Granulat soll sich pneumatisch wie auch mechanisch gut fördern lassen, es soll dabei das Kom nicht gebrochen werden. Es darf kein Abrieb entstehen, weil Staub die automatische Meß- und Dosierein¬ richtungen für die Beschickung der Kokille mit Gießpulvergranulat und dessen Niveauregulierung auf dem Badspiegel stören kann. Weiterhin
soll sich das Granulat am flüssigen Badspiegel in der Kokille gut verteilen, damit der flüssige Stahl gut abgedeckt wird.
Die nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Granulate haben in dieser Hinsicht Nachteile. Die Hohlkugeln weisen eine ungenügende mechanische Festigkeit auf, während die zylinderförmigen Körper sich schlecht am flüssigen Stahl in der Kokille verteilen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines granulierten Stranggießpulvers anzugeben, das nicht nur den Forderungen nach einem schnellen Aufschmelzen an der Grenzfläche zwischen flüssigem Stahl und Gießpulver und nach einer hohen Wärredämmung der aufgebrachten Gießpulverschicht genügt, sondern darüber hinaus eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist-,' um ohne zu brechen gefördert werden zu können, und überdies öglichst kugelförmig ist, un eine gute Verteilung beim Einsatz der Pulver zu gewährleisten. Weiterhin sollen mit einem solchen Verfahren Granulate innerhalb bestimmter Größen herstellbar sein, die Granulate sollen ein möglichst niedriges Schüttgewicht haben, das Pulvergemisch darf sich durch den Granuliervorgang nicht ent¬ mischen oder in seiner chemischen Analyse verändern, die Investitions¬ und Energiekosten der Herstellung sollen niedrig sein und schließlich sollen sich möglichst alle Pulvergemische mit einer einzigen Anlage zu Granulaten verarbeiten lassen.
Diese Ziele werden erfindungsgernäß durch ein Verfahren zur Herstellung von granuliertem Stranggießpulver auf der Basis von hochschmelzenden Oxiden, wie Siliziumdioxid, Calciumoxid bzw. eines Calciumoxid liefernden Produktes, von Flußmitteln, wie Alkalicarbonaten bzw. Calciumfluorid, und eines Kohlenstoffträgers erreicht, das sich dadurch auszeichnet, daß das Pulvergemisch unter
Zugabe von Wasser, eines anorganischen Granuliermittels und gegebenen¬ falls eines organischen Binders zu kugelförmigen, vollen Granulaten granuliert wird.
Dadurch, daß das erfindungsgemäß hergestellte granulierte volle Gießpulver in Kugelform vorliegt, weist es ein hohes Fließvermögen auf und läßt sich sehr gut auf dem Flüssigkeitsspiegel in der Gie߬ kokille verteilen. Zufolge seiner hohen mechanischen Festigkeit entsteht bei der Förderung und Kokillenbeschickung kein Abrieb, wodurch arbeitsplatztechnische und ökologische Probleme ebenso vermieden werden können wie Störungen der automatischen Meß- und Dosiereinrichtungen. Als besonders vorteilhaft erweist sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nur geringe Mengen an Wasser benötigt, um das Pulver zu granulieren. Dadurch werden erhebliche Energiemengen bei der anschließenden Trocknung eingespart.
In der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Pulvergemisch auf der Basis von hochschmelzenden Oxiden, Flußmitteln und Kohlenstoffträger zweckmäßig in einem Mischer, welcher nach einem Schleuder- oder Wirbelverfahren arbeitet, unter Zugabe von anorganischem Granuliermittel und Wasser granuliert. Hiebei reicht ein sehr geringer Gehalt an anorganischon Granuliermittel von bis zu etwa 1 Gew.-%, sowie ein gleichfalls sehr niedriger Wassergehalt von etwa 10 bis 15 Gew.-9o aus.
Als anorganisches Granuliermittel eignet sich im besonderen Maße eine kolloidale Dispersion von amorphem Siliziumdioxid in Wasser, beispielsweise ein 30%iges Kieselsol. In dem Kieselsol liegt das Siliziumdioxid in Form von untereinander unvemetzten kugelförmigen Einzelpartikeln vor, die an der Oberfläche hydrolisiert sind. Bei der erfindungsgemäßen Anwendung geht das Sol in den Gelzustand über, d.h. in festes amorphes, wasserunlösliches Siliziumdioxid, unter Bindung der Gießpulverbestandteile zu einem festen, vollen Granulat. Als anorganisches Granuliermittel kann beispielsweise auch Wasserglas verwendet werden.
Das granulierte, kugelförmige Stranggießpulver wird nach dem Granulier¬ vorgang getrocknet, zweckmäßig in einem Fließbetttrockner auf eine Restfeuchte von unter 1 Gew.-%, wobei mit einer Eingangsluftterπperatur
- ii -
von z.B. 120 bis 180°C gearbeitet werden kann.
Falls eine zusätzliche Steigerung der mechanischen Festigkeit der GranLiate erzielt werden soll, kann dem Pulvergemisch vor dem Granu¬ lieren bis zu 2 Gew.-% organisches Bindemittel zugesetzt werden.
Zweckmäßig wird das Stranggießpulver auf eine Korngröße von etwa 200μm bis über Iπrn granuliert, wobei in Abhängigkeit von der Mischart unterschiedliche Korngrößenverteilungen erhalten werden.
Das erfindungsgemäß hergestellte granulierte Stranggießpulver kann ohne jegliche Staubbildung in Stahlwerken eingesetzt werden, in welchen vollautomatisch arbeitende Vorrichtungen eine pneumatische oder mechanische Dosierung von Stranggießpulver bei Stranggießanlagen vornehmen.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden AL^führungsbeispiele, ohne sie hierauf zu beschränken, weiter erläutert.
BEISPIEL 1:
Aus den folgenden Komponenten:
Calciumaluminiumsilikat, Natriumcarbonat,
Flußspat,
Kunstharzbinder,
Siliziumdioxid >
Graphit und
Flugasche - einer chemischen Ana.
Si02 31,6%
CaO 28,4% ω203 12,2%
Na20 1,7%
Fe2°3 6,1%
F 2,9%
C 15,CP/o
und mit der folgenden Komanalyse: über 0,125πτn 5%
0,125-0,063 10% unter 0,063 85%
wird in folgender Weise ein Granulat bereitet:
Die Komponenten werden 2 Minuten in einem Pflugscharmischer gemischt. Dann werden 15% Wasser mit einem Kieselsolgehalt von 4,3%, entsprechend einem Absolutgehalt von 0,65% Kieselsäure beigefügt. Nach einer Granulierzeit von 19 Minuten und einer Trocknungszeit von 4 Minuten in einem Fleißbetttrockner erhält man unter den nachfolgend angeführten Bedingungen folgende Komausbeute: Trockner, Lufteingangstermperatur 160°C Granuliertes Stranggießpulver Restfeuchte 0,3% Komanalyse: über 3mτι 5%
3 - 1mm 80% unter lmm 15%
BEISPIEL 2:
Aus
Calciumcarbonat,
Siliziumdioxid,
Graphit,
Natriumcarbonat und
Calciumfluorid, entsprechend einer chemischen Analyse der Zusaπmensetzung von:
Si02 33%
CaO 30,5%
0,5%
^3
Na20 4,8%
Fe203 0,3%
F 7,6%
11,4%
und mit einer Körnung: über 0,125mrι 7%
0, 125-0, 063rtm 15% bis 0,63mm 78% wird in folgender Weise ein Granulat bereitet:
Als Granulierflüssigkeit dient Wasserglas von 37° BE. Bei einer Feuchte von 12,6% werden in einem kontinuierlichen Pflug- scharmiεcher die Komponenten granuliert. Die Trocknung erfolgt anschließend in einem Fließbetttrockner mit einer Verweilzeit von 1 Minute unter den folgenden Bedingungen:
Heißlufttemperatur 180°C Produkttemperatur 102°C
Man erhält ein Produkt mit der Körnung: über 0,8πm 6 ,5%
0,4 - 0,8πm 70,9%
0,2 - 0,4mrι 22,4% unter 0,2mm 0,1%
Die Restfeuchte des Granulates liegt bei 0,2%, das Schüttgewicht be¬ trägt 0,905 kg/m .
BEISPIEL 3:
Die folgenden Komponenten werden für 2 Minuten in einem Pflugschar¬ mischer gemischt:
Calciumcarbonat, Siliziumdioxid, Aluminiumsilikat, Flußspat,
Natriumcarbonat und Graphit,
entsprechend einer chemischen Analyse der Zusammensetzung von:
Si0 30,7%
CaO 29,0% *
A1203 3,0%
Na£0 4,6%
F 6,9%
C 10,2%
Fe203 0,7%
Die Komanalyse des Ausgangsgemisches ergibt: über 0,125πm 10% 0,125-0,063rrm 25% unter 0,063mm 65%
Die Komponenten werden 7 Minuten lang in einem Pflugscharmischer mit 11,7% Feuchte (einschließlich1,2% kolloidale Kieselsäure) granu¬ liert. Nach einer Trocknung im Fließbetttrockner bei einem Heißluft¬ eintritt von 140°C und einer Verweilzeit von 3 Minuten erhält man ein Granulat mit einer Restfeuchte von 0,3%, einem Schüttgewicht
3 von 0,90 kg/m und einer Körnung von über 1,5 mm 3 %
0,2-1,5 88% unter 0,2mm 9%
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von granuliertem Stranggießpulver auf der Basis von hochschmelzenden Oxiden, wie Siliziumdioxid, Calciumoxid bzw. eines Calciumoxid liefernden Produktes, von Flußmitteln, wie Alkalicarbonaten bzw. Calciumfluorid, und eines Kohlenstoffträgers, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver¬ gemisch unter Zugabe von Wasser, eines anorganischen Granulier¬ mittels und gegebenenfalls eines organischen Binders zu kugel¬ förmigen, vollenGranulaten granuliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch in einem Schleuder- oder Wirbelmischer unter Zugabe von anorganischem Gr.anuliermittel granuliert .wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch, unter Zugabe von bis zu etwa 1 Gew.-% anorgani¬ schem Granuliermittel und von etwa 10 bis 15 Gew.-% Wasser granuliert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Granuliermittel eine kolloidale Dispersionvon amorphem Siliziumdioxid eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das granulierte Pulver in einem Fließbettrockner auf eine Restfeuchte von unter 1 Gew. -% getrocknet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulvergemisch vor dem Granulieren bis zu 2 Gew.-% orgst- nisches Kunstharzbindemittel zugesetzt wird.
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