EP1675698A2 - Verfahren zum herstellen von gegossenem stahlband - Google Patents

Verfahren zum herstellen von gegossenem stahlband

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Publication number
EP1675698A2
EP1675698A2 EP04790658A EP04790658A EP1675698A2 EP 1675698 A2 EP1675698 A2 EP 1675698A2 EP 04790658 A EP04790658 A EP 04790658A EP 04790658 A EP04790658 A EP 04790658A EP 1675698 A2 EP1675698 A2 EP 1675698A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
content
casting
atmosphere
steel
steel strip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04790658A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich ALBRECHT-FRÜH
Rolf Degenhardt
André D'HONE
Roland Sellger
Mark Badowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Outokumpu Nirosta GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp Nirosta GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Nirosta GmbH filed Critical ThyssenKrupp Nirosta GmbH
Publication of EP1675698A2 publication Critical patent/EP1675698A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0697—Accessories therefor for casting in a protected atmosphere

Definitions

  • the invention relates to a method for producing cast steel strip, in which a steel melt is cast in a continuous process into a casting gap, the long sides of which are formed by walls moving during the casting process, to the steel strip and the steel melt which is present above the casting gap in a melt pool an atmosphere containing nitrogen and hydrogen.
  • a method for producing cast steel strip in which a steel melt is cast in a continuous process into a casting gap, the long sides of which are formed by walls moving during the casting process, to the steel strip and the steel melt which is present above the casting gap in a melt pool an atmosphere containing nitrogen and hydrogen.
  • a fundamental problem in the production of steel strip cast directly from a molten steel is to guide the casting process in such a way that a perfect, high-quality strip surface is obtained. Practical operation shows that considerable surface defects are due to crack formation and the inclusion of oxidic inclusions, so-called "scums", in the areas of the cast strip close to the surface.
  • Cast tapes produced in a conventional manner by tape casting often have a heterogeneity in their surface structure, which is reflected in the non-uniformity of the gloss of the finished cast tape perceived by the viewer. Such a "gloss heterogeneity" represents a further lack of quality which affects the market opportunities of cast strip.
  • indentations be formed in order to improve the properties of the surfaces of cast strip in the elements moving during the casting operation, which limit the casting gap of the device used for casting the strip.
  • a gas mixture is to be blown into the area of the so-called "meniscus", where the melt comes into contact with the depressions of the moving elements.
  • the gas mixture should contain 30 vol.% To 90 vol.% Of a gas soluble in the metal.
  • an insoluble gas can be provided.
  • the effect of the gas mixture blown into the meniscus area in combination with the depressions formed in the moving elements moving the casting gap is that air which may be present in the depressions and gases escaping from the cast metal are flushed out and the injected gas sits in their place in the wells.
  • the melt enters the wells.
  • the gas in it is absorbed by the melt due to its solubility, so that the melt can reach the wells unhindered.
  • a temporarily existing, form-fitting coupling should exist between the solidifying melt and the moving elements can be achieved, which ensures that there are no relative movements between the elements and the solid shell, which forms as a result of the solidification of the melt on the moving elements.
  • these relative movements should be the reason for the formation of surface cracks.
  • EP 0 409 645 B1 also proposes to protect the melt present above the casting gap in the so-called “melt pool” against oxidation by keeping the melt pool under a non-oxidizing atmosphere. It is considered preferable if the atmosphere is formed from a nitrogen-argon gas mixture.
  • twin rollers Two-roller casting devices, so-called “twin rollers", are used, in which the elements that delimit the casting gap on its longitudinal sides and move in the casting operation are formed in the form of casting rollers which are rotated and cooled in opposite directions in the casting operation.
  • the depressions required according to EP 0 409 645 B1 for example, into the surfaces of the casting rolls of a twin roller, considerable technical effort is required, which complicates the maintenance of the casting rolls which is required at regular intervals.
  • the object of the invention was therefore to provide a method with which high-quality steel strips with a surface quality which is significantly improved compared to the prior art can be produced.
  • this object has been achieved by a method for producing cast steel strip, in which a molten steel in a continuous process flow into a casting gap, the long sides of which are formed by walls which move during the casting process, to form the steel strip poured and the molten steel pending in a melt pool above the casting gap is kept under an atmosphere containing nitrogen and hydrogen, the hydrogen content of the atmosphere according to the invention being> 0 mol% to 10 mol% and which is optional to adjust the properties of the steel strip existing Cr, Mo, ' Nb, Si, Ti, Ni, Mn, C or N contents% Cr,% Mo,% Nb,% Si,% Ti,% Ni,% Mn ,% C or% N of the cast steel melt are each selected such that Cr eq / Ni eq applies to the ratio formed from the Cr equivalent Cr eq and the Ni equivalent Ni eq
  • the invention is based on the finding that a certain minimum content of H 2 in the atmosphere covering the melt pool has a favorable effect on the surface quality of the steel strip obtained if a steel alloy is used at the same time, the alloy contents of which are matched to one another such that the ratio ratio formed from their Cr equivalent and their Ni equivalent is at least 1.7.
  • the formulas mentioned for calculating the Cr equivalent and Ni equivalent correspond to those of Hammar and Svensson in "Solidification and Casting of Metals", The Metals Society, London, 1979, pp. 401-410.
  • Ni eq is a parameter which provides information about the structural components in stainless steels of the type processed according to the invention. Nickel and chromium are present in considerable quantities in these types of steel. Ni is an austenite former, Cr is a ferrite former.
  • the hydrogen present according to the invention in the atmosphere protecting the melt pool from the environment causes oxygen to be bound, which is introduced into the area of the melt pool, for example, via the elements of the casting device moving during the casting operation or other unavoidable leaks. In this way, the risk of reoxidation of the melt is effectively counteracted.
  • the occurrence of oxidic inclusions ("scums") in the surface of the cast tape is reduced to a minimum.
  • the presence of hydrogen in the atmosphere above the melt pool supports the decomposition of nitrogen into its atomic components (N 2 -> 2 N).
  • the nitrogen can be absorbed on the surface and diffuse into the steel, which is alloyed in accordance with the regulation according to the invention.
  • This ensures a more homogeneous solidification, which is reflected in a good embossing behavior and suppresses crack formation.
  • the formation of surface cracks is reliably prevented without requiring a special shape of the surface of the walls that come into contact with the melt.
  • a manufacturing and maintenance effort as is still unavoidable in the prior art discussed at the outset, is not necessary in the procedure according to the invention.
  • the walls delimiting the casting gap can be provided with a stochastic roughness distribution, as is usually produced by a blasting treatment (e.g. R a > 40 ⁇ , preferably> 60 ⁇ m, R z > 7 ⁇ .m, preferably> 10 ⁇ m).
  • a blasting treatment e.g. R a > 40 ⁇ , preferably> 60 ⁇ m, R z > 7 ⁇ .m, preferably> 10 ⁇ m.
  • the hydrogen content of the atmosphere By setting the hydrogen content of the atmosphere to at least 0.5 mol%, it can be reliably ensured that the presence of the present invention is achieved. In order to ensure at the same time that there is no explosive reaction of the hydrogen with the ambient oxygen, the hydrogen content of the atmosphere can be up to 7.5 mol. -% are limited.
  • the nitrogen supply in the protective atmosphere above the melt pool can be reduced by adding an inert gas, preferably argon, to it. Accordingly, it is expedient to vary the nitrogen content in the protective atmosphere in a range whose lower limit in the presence of a third gas in the gas mixture is 30 mol% and whose upper limit in the absence of a third gas that in addition to the respective H 2 content remaining remainder corresponds.
  • an essential effect of the increase in the ratio Cr eq / Ni eq according to the invention and the addition of hydrogen to the atmosphere above the melt pool is that the casting performance increases significantly compared to that which can be achieved with the conventional procedure.
  • This increase in the casting performance occurs already when the lower limit specified for the ratio Cr eq / Ni eq according to the invention and when hydrogen is added in the range specified according to the invention occurs and can be achieved by increasing the value for the ratio Cr eq / Ni eq and the proportion of hydrogen in the atmosphere above the melt.
  • the effects achieved by the invention are independent of the respective sulfur content of the melt processed. A limitation of the application of the invention only to certain steel alloys is therefore not necessary.
  • the invention is explained in more detail below with the aid of a drawing showing exemplary embodiments.
  • the figure schematically shows a twin roller in a side view.
  • twin roller 1 Used as a device for casting 1 mm to 10 mm thick steel strips B from a molten steel, designed in a conventional manner, twin roller 1 has two casting rollers 2, 3 rotating in opposite directions in the casting operation, which have a rectangular casting gap 4 between them Limit longitudinal direction.
  • the peripheral surfaces of the casting rolls 2, 3 form the walls of the casting gap 4 which move during the casting operation.
  • the short sides of the casting gap 4 are sealed by side plates (not shown).
  • the molten steel is poured into the casting gap 4 by means of an immersion tube 5 from a distributor channel, also not shown.
  • a melt pool 6 is formed above the casting gap 4 by pent-up melt.
  • melts E11, E12, E13, E21, E22, E23 and V11, V12, V13 were carried out in the manner according to the invention, while the casting tests V11-V13 were used to demonstrate the results obtained with conventional production methods.
  • the composition of the cast steel melts E11-E23 and V11-V13 are given in Table 1.
  • the ratio Cr eq / Ni eq is less than 1.7, while the ratio Cr eq / Ni eq for the steels E11-E13 is between 1.7 and 1.8 and for the steels E21-E23 is more than 1.8.
  • the melts were cast into strips with different strip thicknesses.
  • the composition of the atmosphere A above the melt pool 6 in the housing 7 has been varied with regard to its proportion of N 2 , Ar and H 2 .
  • the relevant strip thicknesses and the other operating parameters are listed in Table 2.
  • Table 2 also shows the results of the assessment of the surface quality of the strips produced from the melts V11-V13 and E11-E23. It was found that, in the comparative examples V1-V3, the occurrence of scums and cracks can be influenced by varying the contents of N 2 and Ar in atmosphere A, but only by adding H 2 to atmosphere A according to the invention decisive increase in reliability is achieved with a high quality, even strict requirements for its optical Cast steel strip product which meets the appearance can be provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gegossenem Stahlband (B), bei dem eine Stahlschmelze in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf in einen Giessspalt (4), dessen Längsseiten durch während des Giessvorgangs sich bewegende Wände gebildet sind, zu dem Stahlband (B) vergossen und die über dem Giessspalt (4) in einem Schmelzenpool (6) anstehende Stahlschmelze unter einer Stickstoff und Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre (A) gehalten wird. Mit einem solchen Verfahren lassen sich gemäss der Erfindung qualitativ hochwertige Stahlbänder mit einer gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserten Oberflächenbeschaffenheit dadurch erzeugen, dass der Wasserstoffgehalt der Atmosphäre (A) > 0 Mol.-% bis 10 Mol.-% beträgt und die zur Einstellung der Eigenschaften des Stahlbands (B) > jeweils wahlweise vorhandenen Cr-, Mo-, Nb-, Si-, Ti-, Ni-, Mn-, C- bzw. N-Gehalte der vergossenen Stahlschmelze jeweils derart gewählt sind, dass für das aus dem Cr-Äquivalent Creq und dem Ni-Äquivalent Nieq gebildete Verhältnis Creq/Nieq gilt Creq/Nieq >= 1,7, mit Creq = %Cr + 1,37 %Mo + 2 %Nb + 1,5 %Si + 3 %Ti und Nieq = %Ni + 0,31 %Mn + 22 %C 14 %N + %Cu, %Si = jeweiliger Si-Gehalt, %Ti = jeweiliger Ti-Gehalt, %Ni = jeweiliger Ni-Gehalt, %Mn = jeweiliger Mn-Gehalt, %C = jeweiliger C-Gehalt, %N = jeweiliger N-Gehalt.

Description

Verfahren zum Herstellen von gegossenem Stahlband
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gegossenem Stahlband, bei dem eine Stahlschmelze in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf in einen Gießspalt, dessen Längsseiten durch während des Gießvorgangs sich bewegende Wände gebildet sind, zu dem Stahlband vergossen und die über dem Gießspalt in einem Schmelzenpool anstehende Stahlschmelze unter einer Stickstoff und Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre gehalten wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der EP 0 409 645 Bl beschrieben.
Ein grundsätzliches Problem bei der Erzeugung von aus einer Stahlschmelze direkt gegossenem Stahlband besteht darin, den Gießprozess so zu führen, dass eine einwandfreie, qualitativ hochwertige Bandoberfläche erhalten wird. So zeigt sich im praktischen Betrieb, dass erhebliche Oberflächenfehler auf Rissbildungen und die Einlagerung von oxidischen Einschlüssen, so genannte "Scums", in den oberflächennahen Bereichen des gegossenen Bands zurückzuführen sind. Auch weisen in herkömmlicher Weise durch Bandgießen hergestellte gegossene Bänder vielfach eine Heterogenität ihrer Oberflächenstruktur auf, die sich in einer Ungleichförmigkeit des vom Betrachter wahrgenommenen Glanzes des fertigen gegossenen Bandes niederschlägt. Eine derartige "Glanzheterogenität" stellt einen weiteren, die Marktchancen von gegossenem Band beeinträchtigenden Qualitätsmangel dar. In der bereits erwähnten EP 0 409 645 Bl wird vorgeschlagen, zur Verbesserung der Eigenschaften der Oberflächen von gegossenem Band in die sich im Gießbetrieb bewegenden Elementen, die den Gießspalt der zürn Gießen des Bandes eingesetzten Vorrichtung begrenzen, Vertiefungen einzuformen. Zusätzlich soll ein Gasgemisch in den Bereich des so genannten "Meniskus" geblasen werden, an dem die Schmelze mit den Vertiefungen der sich bewegenden Elemente in Kontakt kommt. Das Gasgemisch soll dabei 30 Vol.-% bis 90 Vol.-% eines im Metall löslichen Gases enthalten. Zusätzlich kann ein unlösliches Gas vorgesehen sein.
In der EP 0 409 645 Bl werden als für die Durchführung des bekannten Verfahrens geeignete, im Metall lösliche Gase N2, H2, C02, CO sowie NH4 genannt. Als Beispiele für ein unlösliches Gas werden Argon und Helium erwähnt. Konkret erläutert werden in diesem Zusammenhang allerdings nur die Wirkungen von Gasgemischen, die Gehalte an N2 und Ar aufweisen.
Gemäß der EP 0 409 645 Bl besteht die Wirkung des in den Meniskus-Bereich eingeblasenen Gasgemischs in Kombination mit den in den sich bewegenden, den Gießspalt bewegenden Elementen ausgebildeten Vertiefungen darin, dass in den Vertiefungen gegebenenfalls vorhandene Luft und aus dem gegossenen Metall austretende Gase ausgespült werden und sich das eingeblasene Gas an deren Stelle in die Vertiefungen setzt. Im weiteren Prozess tritt die Schmelze in die Vertiefungen ein. Das darin sitzende Gas wird dabei aufgrund seiner Löslichkeit von der Schmelze aufgenommen, so dass die Schmelze ungehindert in die Vertiefungen gelangen kann. Auf diese Weise soll zwischen der erstarrenden Schmelze und den sich bewegenden Elementen eine zeitweilig bestehende, formschlüssige Verkopplung erreicht werden, durch die sichergestellt ist, dass es zu keinen Relativbewegungen zwischen den Elementen und der festen Schale kommt, die sich in Folge der Erstarrung der Schmelze auf den sich bewegenden Elementen bildet. Diese Relativbewegungen sollen gemäß der in der EP 0 409 645 Bl enthaltenen Erläuterungen der Grund für die Entstehung von Oberflächenrissen sein.
Weiter wird in der EP 0 409 645 Bl vorgeschlagen, die oberhalb des Gießspalts im so genannten "Schmelzenpool" anstehende Schmelze dadurch gegen Oxidation zu schützen, dass der Schmelzenpool unter einer nicht oxidierenden Atmosphäre gehalten wird. Als bevorzugt wird es dabei angesehen, wenn die Atmosphäre aus einem Stickstoff-Argon— Gasgemisch gebildet ist.
Üblicherweise werden zum Bandgießen
Zweiwalzengießvorrichtungen, so genannte "Twin-Roller", eingesetzt, bei denen die den Gießspalt an dessen Längsseiten begrenzenden, sich im Gießbetrieb bewegenden Elemente in Form von Gießwalzen gebildet sind, die im Gießbetrieb gegenläufig rotiert und gekühlt werden. Um die gemäß der EP 0 409 645 Bl benötigten Vertiefungen beispielsweise in die Oberflächen der Gießwalzen eines Twin-Rollers einzubringen, ist ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich, der die in regelmäßigen Zeitabständen erforderliche Wartung der Gießwalzen erschwert.
Darüber hinaus haben praktische Versuche ergeben, dass si ch das Problem der Entstehung von Oberflächenfehlern aufgrund von Rissbildung und Oxideinschlüssen auch dann nicht lösen lässt, wenn entsprechend der in der EP 0 409 645 Bl gegebenen Empfehlung die Oberfläche des über dem Gießspalt stehenden Schmelzenpools durch eine nicht oxidierende Atmosphäre gegenüber dem Luftsauerstoff abgeschottet wird.
Die Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich qualitativ hochwertige Stahlbänder mit einer gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserten Oberflachenbeschaffenheit erzeugen lassen.
Ausgehend- on dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen von gegossenem Stahlband gelöst worden, bei dem eine Stahlschmelze in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf in einen Gießspalt, dessen Längsseiten durch während des Gießvorgangs sich bewegende Wände gebildet sind, zu dem Stahlband vergossen und die über dem Gießspalt in einem Schmelzenpool anstehende Stahlschmelze unter einer Stickstoff und Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre gehalten wird, wobei erfindungsgemäß der Wasserstoffgehalt der Atmosphäre > 0 Mol.-% bis 10 Mol.-% beträgt und die zur Einstellung der Eigenschaften des Stahlbands jeweils wahlweise vorhandenen Cr-, Mo-, ' Nb-, Si-, Ti-, Ni-, Mn-, C- bzw. N-Gehalte %Cr, %Mo, %Nb , %Si, %Ti, %Ni, %Mn, %C bzw. %N der vergossenen Stahlschmelze jeweils derart gewählt sind, dass für das aus dem Cr- Äquivalent Creq und dem Ni-Äquivalent Nieq gebildete Verhältnis Creq/Nieq gilt
Creq/Nieq > 1,7,
mit Creq = %Cr + 1,37 %Mo + 2 %Nb + 1,5 %Si + 3 %T±, Nieq = %Ni + 0,31 %Mn + 22 %C + 14 %N + %Cu. Der Erfindung liegt die Feststellung zu Grunde, dass sich ein bestimmter Mindestgehalt an H2 in der den Schmelzenpool abdeckenden Atmosphäre günstig auf die Oberfl chenbeschaffenheit des erhaltenen Stahlbands auswirkt, wenn gleichzeitig eine Stahllegierung eingesetzt: wird, deren Legierungsgehalte so aufeinander abgestimmt sind, dass das Verhältnis aus ihrem Cr-Äquivalent und ihrem Ni-Äquivalent gebildete Verhältnis mindestens 1,7 beträgt. Die zur Berechnung des Cr-Äquivalents und Ni-Äquivalents genannten Formeln entsprechen dabei den von Hammar und Svensson in "Solidification and Casting of Metals", The Metals Society, London, 1979, pp . 401-410, vorgegebenen.
Zusammen mit dem Chrom-Äquivalent Creq ist das Nickel- Äqivalent Nieq eine Kenngröße, die Aufschluss über die Gefügeanteile in nichtrostenden Stählen der erfindungsgemäß verarbeiteten Art gibt. Nickel und Chrom sind in diesen Stahlsorten in beträchtlichen Massengehalten vorhanden. Ni ist ein Austenitbildner, Cr dagegen ein Ferritbildner.
Die Gehalte der in den Formeln zur Bestimmung des Cr- und. Ni-Äquivalents angegebenen Legierungselemente können dabei selbstverständlich auch "0" betragen, so dass nicht jedes der betreffenden Elemente notwendig in erfindungsgemäß verarbeitetem Stahl vorhanden sein muss. Als typische Stahllegierungen, die sich in erfindungsgemäßer Weise verarbeiten lassen, sind beispielsweise die zur Klasse AISI 304 gehörenden und vergleichbare austenitischen Cr-Ni- Stähle zu nennen. Ebenso eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahrens jedoch auch ferritische Edelstahle und Kohlenstoffstähle, da auch beim Vergießen von solchen Stählen bei konventioneller Vorgehensweise Scums und Risse an der Bandoberfläche auftreten. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ferritiscrie Edelstahle und Kohlenstoffstähle lassen sich diese Materialfehler ebenfalls sicher beherrschen.
Der erfindungsgemäß in der den Schmelzenpool gegenüber der Umgebung schützenden Atmosphäre vorhandene Wasserstoff bewirkt, dass Sauerstoff gebunden wird, der beispielsweise über die sich im Gießbetrieb bewegenden Elemente der Gießvorrichtung oder andere unvermeidbare Undichtigkeiten in den Bereich des Schmelzenpools eingeschleppt wird. Auf diese Weise wird der Gefahr einer Reoxidation der Schmelze wirkungsvoll entgegengewirkt. Das Auftreten von oxidischen Einschlüssen ("Scums") in der Oberfläche des gegossenen Bandes ist so auf ein Minimum reduziert .
Gleichzeitig unterstützt die Anwesenheit von Wasserstoff in der Atmosphäre oberhalb des Schmelzenpools die Zerlegung des Stickstoffs in seine atomaren Bestandteile (N2 -> 2 N) . In diesem Zustand (atomar) kann der Stickstoff an der Oberfläche absorbiert werden und in den Stahl diffundieren, der unter Beachtung der erfindungsgemäßen Vorschrift legiert ist. Dadurch wird eine homogenere Erstarrung gewährleistet, die sich in einem guten Abprägeverhalten widerspiegelt, und Rissbildung unterdrückt. Die Entstehung von Oberflächenrissen wird so sicher verhindert, ohne dass es dazu einer besonderen Formgebung der Oberfläche der mit der Schmelze in Kontakt kommenden Wände bedarf. Insbesondere beim Einsatz eines "Twin-Rollers" ist daher bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise ein Herstellungs- und Wartungsaufwand, wie beim eingangs behandelten Stand der Technik noch unvermeidbar ist, nicht erforderlich. Stattdessen können die den Gießspalt begrenzenden Wände mit einer stochastischen Rauhigkeitsverteilung versehen werden, wie sie durch eine Strahlbehandlung üblicherweise erzeugt wird (z.B. Ra > 40 μ , vorzugsweise > 60 μm, Rz > 7 μ.m, vorzugsweise > 10 μm) .
Indem der Wasserstoff-Gehalt der Atmosphäre auf mindestens 0,5 Mol.-% eingestellt wird, kann sicher gewährleistet werden, dass die erfindungsgemäße Wirkung seiner Anwesenheit erreicht wird. Um gleichzeitig sicherzus ellen, dass es zu keinen explosionsartigen Reaktionen des Wasserstoffs mit dem Umgebungssauerstoff kommt, kann der Wasserstoff-Gehalt der Atmosphäre auf höchstens 7,5 Mol . -% begrenzt werden.
Stellt sich heraus, dass die Löslichkeit des Stickstoffs im Stahl unerwünschte Auswirkungen hat, so kann das Stickstoffangebot in der Schutzatmosphäre über dem Schmelzenpool dadurch gemindert werden, dass ihr ein Edelgas, bevorzugt Argon, zugegeben wird. Dementsprechend ist es zweckmäßig, den Stickstoff-Gehalt in der Schutzatmosphäre in einem Bereich zu variieren, dessen Untergrenze bei Anwesenheit von einem dritten Gas im Gasgemisch bei 30 Mol.-% und dessen Obergrenze bei Fehlen eines dritten Gases dem neben dem jeweiligen H2-Gehalt verbleibenden Rest entspricht.
Eine weitere wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für das Verhältnis Creq/Nieq gilt Creq/Nieq > 1,8. Überraschend hat sich gezeigt, dass bei der erfindungsgemäßen Verarbeitung von Stählen, für die diese Anforderung an das Verhältnis des Cr-Äquivalents zum Ni- Äquivalent eingehalten wird, ein optimales
Oberflächenerscheinungsbild gewährleistet werden kann. So treten bei derart zusammengesetzten, in erfindungsgemäßer Weise während des Gießprozesses unter einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre gehaltenen Stählen keine Glanzheterogenitäten mehr auf. Stattdessen stellt der Betrachter einen gleichmäßigen, einheitlichen Glanz der Oberfläche des fertigen Bandes fest, der nicht mehr durch Flecken oder vergleichbare Inhomogenitäten, wie Grausprenkelung, Streifigkeit oder ähnliche Aspekte gestört wird. Erklärt werden kann dies dadurch, dass bei erfindungsgemäßer Herstellweise der Wärmeübergang zwischen den den Gießspalt begrenzenden, sich bewegenden Wänden mnd der Schmelze dadurch vergleichmäßigt ist, dass, wie bereits erläutert, eventuell mit den betreffenden Wänden transportierter Sauerstoff durch den Wasserstoff der Atmosphäre gebunden ist und sich der Stickstoff in einem Zustand befindet, in dem er leicht in die Stahlschmelze diffundieren kann. Infolgedessen weist der mit den Wänden in Kontakt kommende Stahl beim Verlassen des Gießspalts im Bereich seiner Oberfläche ein gleichmäßiges Gefüge auf, das Voraussetzung für die Entstehung eines gleichmäßigen Oberflächenglanzes ist.
Neben den voranstehend erläuterten Vorteilen der Erfindung besteht eine wesentliche Wirkung der erfindungsgemäßen Erhöhung des Verhältnisses Creq/Nieq und der Zugabe von Wasserstoff zur Atmosphäre über dem Schmelzenpool darin, dass sich die Gießleistung gegenüber der bei herkömmlieiner Vorgehensweise erzielbaren deutlich steigert. Diese Steigerung der Gießleistung tritt bereits bei Einhaltung der erfindungsgemäß für das Verhältnis Creq/Nieq vorgegebenen Untergrenze und bei Zugabe von Wasserstoff im erfindungsgemäß vorgegebenen Bereich ein und lässt sich durch eine Erhöhung des Wertes für Verhältnisses Creq/Nieq und des Anteils von Wasserstoff in der Atmosphäre über der Schmelze weiter steigern. Die durch die Erfindung erzielten Wirkungen stellen sich unabhängig von dem jeweiligen Schwefelgehalt der verarbeiteten Schmelze ein. Eine Beschränkung der Anwendung der Erfindung nur auf bestimmte Stahllegierungen ist daher nicht erforderlich.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch einen Twin-Roller in seitlicher Ansicht.
Der als Vorrichtung zum Gießen von 1 mm bis 10 mm dicken Stahlbändern B aus einer Stahlschmelze eingesetzte, in an sich bekannter Weise ausgebildete Twin-Roller 1 weist zwei im Gießbetrieb gegenläufig rotierende Gießwalzen 2,3 auf, die zwischen sich einen rechtwinkligen Gießspalt 4 in dessen Längsrichtung begrenzen. Die Umfangsflachen der Gießwalzen 2,3 bilden dabei die sich im Gießbetrieb bewegenden Wände des Gießspalts 4. Die kurzen Seiten des Gießspalts 4 sind durch nicht dargestellte Seitenplatten abgedichtet .
Die Stahlschmelze wird mittels eines Tauchrohres 5 aus einer ebenfalls nicht gezeigten Verteilerrinne in den Gießspalt 4 gegossen. Dabei bildet sich oberhalb des Gießspalts 4 durch aufgestaute Schmelze ein Schmelzenpool 6.
Der Bereich oberhalb des Schmelzenpools 6 ist durch eine Einhausung 7 gegenüber der Umgebung abgeschottet. Über der Oberfläche des Schmelzenpools 6 herrscht in der Einhausung 7 eine Atmosphäre A, deren Zusammensetzung sich von der in der freien Umgebung U der Einhausung 7 herrschenden Umgebung unterscheidet. Mit Hilfe der Vorrichtung 1 sind mit Schmelzen E11,E12,E13, E21,E22,E23 und V11,V12,V13 Gießversuche durchgeführt worden. Die mit den Schmelzen E11-E23 durchgeführten Versuche erfolgten in erfindungsgemäßer Weise, während die Gießversuche V11-V13 zum Nachweis der sich bei konventioneller Herstellungsweise ergebenden Ergebnisse dienten.
Die Zusammensetzung der jeweils vergossenen Stahlschmelzen E11-E23 und V11-V13 sind in Tabelle 1 angegeben. Bei den zum Vergleich verarbeiteten Schmelzen V11-V13 ist das Verhältnis Creq/Nieq kleiner als 1,7, während das Verhältnis Creq/Nieq für die Stähle E11-E13 zwischen 1,7 und 1,8 liegt und für die Stähle E21-E23 mehr als 1,8 beträgt.
Die Schmelzen sind jeweils zu Bändern mit unterschiedlicher Banddicke vergossen worden. Dabei ist jeweils die Zusammensetzung der über dem Schmelzenpool 6 in der Einhausung 7 stehenden Atmosphäre A hinsichtlich ihres Anteils an N2, Ar und H2 variiert worden. Die betreffenden Banddicken und die weiteren Betriebsparameter sind in Tabelle 2 verzeichnet.
Ebenso sind in Tabelle 2 die Ergebnisse der Beurteilung der Oberflachenbeschaffenheit der aus den Schmelzen V11-V13 und E11-E23 erzeugten Bänder eingetragenen. Es zeigte sich, dass bei den Vergleichsbeispielen V1-V3 durch eine Variation der Gehalte an N2 und Ar in der Atmosphäre A zwar das Auftreten von Scums und Rissen beeinflusst werden kann, dass jedoch erst durch die erfindungsgemäße Zugabe von H2 zur Atmosphäre A eine entscheidende Erhöhung der Zuverlässigkeit bewirkt wird, mit der ein qualitativ hochwertiges, auch strengen Anforderungen an seine optische Erscheinung gerecht werdendes gegossenes Stahlbandprodukt bereit gestellt werden kann.
Dabei zeigen die durchgeführten Versuche, dass sich bei Anwendung der Erfindung die Gießleistung deutlich steigern lässt. So konnte nachgewiesen werden, dass eine Erhöhung des Verhältnisses Creq/Nieq einen entsprechenden Anstieg der Gießleistung bewirkt. Im Diagramm 1 ist der zwischen der Gießleistung und dem Verhältnis Creq/Nieq bestehende Zusammenhang graphisch dargestellt.
BEZUGSZEICHEN
B Stahlband
1 Twin-Roller
2,3 Gießwalzen
4 Gießspalt
5 Tauchrohr
6 Schmelzenpool
7 Einhausung
A Atmosphäre über dem Schmelzenpool 6
U Umgebung
CM
15 co
Tabelle 2

Claims

P A T EN T AN S P R Ü C H E
Verfahren zum Herstellen von gegossenem Stahlband (B) , bei dem eine Stahlschmelze in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf in einen Gießspalt (4), dessen Längsseiten durch während des Gießvorgangs sich bewegende Wände gebildet sind, zu dem Stahlband (B) vergossen und die über dem Gießspalt (4) in einem Schmelzenpool (6) anstehende Stahlschmelze unter einer Stickstoff und Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre (A) gehalten wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
- der Wasserstoffgehalt der Atmosphäre (A) > 0 Mol.-% bis 10 Mol.-% beträgt und
- die zur Einstellung der Eigenschaften des Stahlbands (B) jeweils wahlweise vorhandenen Cr-, Mo-, Nb-, Si-, Ti-, Ni-, Mn-, C- bzw. N-Gehalte der vergossenen Stahlschmelze jeweils derart gewählt sind, dass für das aus dem Cr-Äquivalent Creq und dem Ni-Äquivalent Nieq gebildete Verhältnis Creq/Nieq gilt
Creq/Nieq > 1,7, mit Creq = %Cr + 1,37 %Mo + 2 %Nb + 1,5 %Si + 3 %Ti, Nieq = %Ni + 0,31 %Mn + 22 %C 14 %N + %Cu, %Cr = jeweiliger Cr-Gehalt, %Mo = jeweiliger Mo-Gehalt, %Nb = jeweiliger Nb-Gehalt, %Si = jeweiliger Si-Gehalt, %Ti = jeweiliger Ti-Gehalt, %Ni = jeweiliger Ni-Gehalt, %Mn = jeweiliger Mn-Gehalt, %C = jeweiliger C-Gehalt, %N = jeweiliger N-Gehalt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Gießspalt (4) zwischen zwei gegenläufig rotierenden, im Gießbetrieb gekühlten Gießrollen (2,3) gebildet ist, die die Längsseiten des Gießspalts (4) begrenzen.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Wasserstoff-Gehalt der Atmosphäre (A) mindestens 0,5 Mol.-% beträgt.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Wasserstoff-Gehalt der Atmosphäre (A) höchstens 7,5 Mol.-% beträgt.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Atmosphäre (A.) zusätzlich ein Edelgas enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Edelgas Argon ist.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Stickstoff-Gehalt der Atmosphäre (A) mindestens 30 Mol.-% beträgt.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s für das Verhältnis Creq/Nieq gilt Creq/Nieq > 1,8.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Gießwalzen (2,3) eine stochastische Rauhigkeitsverteilung aufweisen.
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