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Verfahren zur Verbesserung der Strangschmierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Schmierwirkung in der Kokille beim Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl, durch ein aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetztes, ungesättigte organische Verbindungen enthaltendes Schmiermittel, wobei das Schmiermittel während des Giessens in eine Kokille eingebracht wird und sich unter Temperatureinwirkung in der Kokille mindestens teilweise unter Bildung von Rückständen pyrolytisch zersetzt.
Bekanntlich kommt dem in eine Stranggiesskokille eingebrachten Schmiermittel die Aufgabe zu, Bildung und Durchgang eines Stranges in der Kokille störungsfrei zu gestalten. Dazu muss die Reibung zwischen Kokillenwand und Strangoberfläche gering sein. Weiters soll das Schmiermittel die Qualität des Giessproduktes nicht beeinträchtigen.
Als Schmiermittel finden derzeit in bevorzugtem Masse Pflanzenöle, aber auch Mineralöle und verflüssigte Paraffine Verwendung. Diese hauptsächlich verwendeten Schmiermittel weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf.
So ist die Verwendung von Pflanzenölen im allgemeinen kostspielig.
Neben dem wirtschaftlichen Nachteil des hohen Preises tritt bei Verwendung von grösseren Mengen dieser öle die Gefahr erhöhter Wasserstoffaufnahme durch den Stahl auf, wodurch sich qualitative Schädigungen des Gussproduktes, wie z. B. Poren an der Oberfläche oder in der Randzone ergeben können. Mineralöl, das häufig wie auch Paraffinöl aus Preisgründen benutzt wird, hat den Nachteil, dass seine Schmierwirkung oft ungenügend ist und bei seiner Verbrennung eine stark russende Flamme entsteht, welche die Sicht in die Kokille behindert.
Auch verflüssigte Paraffine ergeben keine befriedigenden Resultate, da verhältnismässig grosse Mengen benötigt werden und zusätzliche Vorrichtungen zum Flüssighalten in Förderpumpen und Zuleitungen notwendig sind. Insbesondere beim Giessen von rostfreien Stahlqualitäten kommt es zu einer unerwünschten Aufkohlung der Randschicht.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Qualität des Gussproduktes ist daher anzustreben, eine möglichst geringe Menge an Schmiermittel anzuwenden, wobei jedoch immer die Gefahr besteht, dass der Strang infolge erhöhter Reibung in der Kokille hängen bleibt, und dadurch Oberflächenfehler, Risse und Durchbrüche auftreten.
Es wurde deshalb auch schon versucht, dem flüssigen Schmiermittel Zusätze beizugeben um die Strangschmierung zu verbessern. Davon ist besonders Graphit als fester Zusatz bekanntgeworden. Ein solcher Zusatz hat jedoch den Nachteil, nach der Zugabe zum öl zu sedimentieren und im Leitungssystem der Schmiermittelzufuhr Ablagerungen zu bilden. Dadurch wird aber einerseits die Dosierung stark erschwert und anderseits ist die für die Schmierung wichtige gleichmässige Verteilung des Graphits nicht mehr gewährleistet. Der Strang bleibt dann infolge ungleichmässiger Reibung in der Kokille örtlich kleben, wodurch die erwähnten Risse und Durchbrüche entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schmierwirkung durch ein aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetztes, organische Verbindungen enthaltendes Schmiermittel in Stranggiesskokillen zu erzielen, wobei die vorstehend angeführten Nachteile vermieden und insbesondere
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der hohe Schmiermittelverbrauch und eine Beeinträchtigung der Qualität des Gussproduktes herabgesetzt werden.
Ausgehend von der Erkenntnis, dass die bei der pyrolytischen Zersetzung in der Kokille entstehenden Rückstände einen massgeblichen Einfluss auf die Schmierwirkung ausüben, wird die oben gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass als Zusätze zum Hauptschmiermittel Silizium-freie, selbst vernetzbare Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze zur Vernetzung der im Schmiermittel vorhandenen ungesättigten Bestandteile verwendet werden, die eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes in den bei der pyrolytischen Zersetzung des Schmiermittels entstehenden Rückstände bewirken.
Das Schmiermittel ist aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetzt. Das Hauptschmiermittel hat eine Trägerfunktion für weitere Bestandteile, nämlich für Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze. Als Hauptbestandteil kann beispielsweise ein an sich bekanntes Schmieröl Verwendung finden. Auch enthält das Schmieröl vorzugsweise ungesättigte organische Verbindungen, z. B. entsprechende Fettsäuren oder deren Glyzeride, deren Aufspaltung in leicht flüssige Bestandteile infolge einer Verkettung der Moleküle durch Anwendung von Zusätzen oder Katalysatoren bei Raumtemperatur, erhöhter Temperatur oder bei der Pyrolyse durch Kondensation erschwert wird.
Als Hauptbestandteile des Schmiermittels können aber auch binäre, ternäre oder höhere Gemische, bestehend aus gesättigten Mineralölen und pflanzlichen oder tierischen ölen, ferner Gemische aus ungesättigten natürlichen oder synthetischen Fettsäuren oder ölen zur Anwendung kommen. Ferner sind als Hauptbestandteil auch andere Trägersubstanzen, z. B. organische Flüssigkeiten mit Flammpunkten von mehr als 1500C denkbar, wie beispielsweise Dibutylphthalat.
Diesem Hauptschmiermittel werden erfindungsgemäss lösliche, Silizium-freie, selbst vernetzbare, natürliche oder synthetische Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze zur Vernetzung der im Schmiermittel vorhandenen ungesättigten Bestandteile beigegeben, so dass unter Temperatureinwirkung in der Kokille eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes in den bei der stattfindenden pyrolytischen Zersetzung des Schmiermittels entstehenden Rückständen bewirkt wird.
Werden dem Schmiermittel lösliche Hochpolymere zugesetzt, dann können unter Umständen weitere Zusätze beigegeben werden, welche die Verkokungsneigung des Schmiermittels mit den Hochpolymeren verstärken und daher eine weitere Erhöhung des kohlenstoffhaltigen Anteils der Rückstände bewirken.
Als Hauptbestandteil des Schmiermittels werden vorzugsweise Rüböl oder das praktisch gleichwertige Rapsöl verwendet, die schon an sich eine gute Schmierfähigkeit besitzen und ausserdem mit raucharmer Flamme verbrennen.
Die Hochpolymere und/oder Zusätze haben die Aufgabe, den Anteil der bei der Pyrolyse entstehenden kohlenstoffhaltigen Rückstände zu erhöhen und dadurch die Schmierwirkung z. B. des Rüböls gegenüber der des Rüböls ohne weiteren Bestandteil zu verbessern, d. h. im wesentlichen das Haften der Stranghaut an der Kokille zu verhindern. Als ein solcher Zusatz wird vorteilhaft Bleinaphthenat verwendet. Es wurde gefunden, dass beispielsweise ein Zusatz von 0, 53% Bleinaphthenat mit einem Bleigehalt von 30% die Verkokungszahl, welche die Menge der bei der Pyrolyse entstehenden Rückstände angibt, von Rüböl von 0, 45% auf 0, 98% steigert. Diese Erhöhung der Rückstandsmenge, insbesondere des kohlenstoffhaltigen Anteils davon, hat beim Stranggiessen eine wesentlich verbesserte Schmierwirkung zur Folge. Daher kann z.
B. der gewünschte Schmiereffekt bei stark verringerter Schmiermittelmenge, d. h. unter geringen Kosten, erhalten werden und dadurch auch sonst unerwünschte Nebenwirkungen auf die Qualität des vergossenen Stahles, wie Wasserstoffaufnahme, verringert werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Beispiels zum Stranggiessen von Stahl gezeigt. Es soll ein Knüppel mit einem Querschnitt von 115x115 mm kontinuierlich gegossen werden. Dazu wird aus einem Giessbehälter Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0, 2% in eine gekühlte, oszillierende Durchlaufkokille gegossen und der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang, mit einer mittleren Geschwindigkeit von 2, 4 m/min ausgezogen. Zur Schmierung der Kokille wird Rüböl. das 0, 88% Bleinaphtenat mit 30 Gew. % Blei enthält, zugeführt. Die Zugabe an Bleinaphthenat mit dem angegebenen Bleigehalt von 30% zum Rüböl kann je nach den Giessbedingungen zwischen etwa 0, 1 und 5, 0 Gew. % liegen.
Während bei bisherigen Abgüssen unter den angegebenen Bedingungen bei einer Rübölmenge von 0, 07 I/t ohne Zusatz deutlich ein Haften des Stahles in den Kanten und auf den Kokillenflächen zu beachten war, tritt bei der Verwendung das öls mit Zusatz von Bleinaphthenat unter gleichen Bedingungen keinerlei unerwünschtes Festhaften des Stahles ein. Der Schmiermittelbedarf lässt sich sogar auf 0, 041/t erniedrigen, ohne dass Fehler infolge ungenügender Schmierung auftreten. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens geht schon allein aus der Reduktion des
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Schmiermittelverbrauches auf etwa die Hälfte des bisherigen Verbrauches klar hervor. Trotz des minimalen ölangebotes wird die Strangoberfläche verbessert und die Porenbildung infolge Wasserstoffaufnahme herabgesetzt.
Das im Rüböl lösliche Bleinaphthenat bildet in den Schmierölleitungen keine Ablagerungen, so dass die Dosierung und Verteilung des Schmiermittels keine Schwierigkeiten bereitet. Die Sicht in die Kokille wird durch das geringere Schmiermittelangebot und die dadurch sich ergebende geringere Flammenbildung deutlich verbessert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der Schmierwirkung in der Kokille beim Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl, durch ein aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetztes, ungesättigte organische Verbindungen enthaltendes Schmiermittel, wobei das Schmiermittel während des Giessens in eine Kokille eingebracht wird und sich unter Temperatureinwirkung in der Kokille mindestens teilweise unter Bildung von Rückständen pyrolytisch zersetzt, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Zusätze zum Hauptschmiermittel Silizium-freie, selbst vernetzbare Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze zur Vernetzung der im Schmiermittel vorhandenen ungesättigten Bestandteile verwendet werden,
die eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes in den bei der pyrolytischen Zersetzung des Schmiermittels entstehenden Rückstände bewirken.
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Process for improving strand lubrication
The invention relates to a method for improving the lubricating effect in the mold during the continuous casting of metals, in particular steel, by means of a lubricant composed of at least two components and containing unsaturated organic compounds, the lubricant being introduced into a mold during casting and being exposed to temperature at least partially pyrolytically decomposed in the mold with the formation of residues.
It is known that the lubricant introduced into a continuous casting mold has the task of making the formation and passage of a strand in the mold trouble-free. For this, the friction between the mold wall and the strand surface must be low. Furthermore, the lubricant should not impair the quality of the cast product.
Vegetable oils, but also mineral oils and liquefied paraffins are currently used as lubricants. However, these main lubricants used have a number of disadvantages.
For example, vegetable oils are generally expensive to use.
In addition to the economic disadvantage of the high price, the use of larger quantities of these oils involves the risk of increased hydrogen absorption by the steel, which results in qualitative damage to the cast product, such as B. pores on the surface or in the edge zone. Mineral oil, which, like paraffin oil, is often used for price reasons, has the disadvantage that its lubricating effect is often inadequate and when it is burned, a very sooty flame is created, which hinders the view into the mold.
Liquefied paraffins do not give satisfactory results either, since relatively large amounts are required and additional devices for holding liquid in feed pumps and supply lines are necessary. In particular, when casting stainless steel grades, undesirable carburization of the surface layer occurs.
For reasons of economy and quality of the cast product, the aim should therefore be to use the smallest possible amount of lubricant, but there is always the risk that the strand will get stuck in the mold due to increased friction and surface defects, cracks and breakthroughs will occur as a result.
Attempts have therefore already been made to add additives to the liquid lubricant in order to improve the strand lubrication. Graphite in particular has become known as a permanent additive. However, such an addition has the disadvantage of sedimenting after addition to the oil and of forming deposits in the line system of the lubricant supply. On the one hand, this makes dosing very difficult and, on the other hand, the even distribution of the graphite, which is important for lubrication, is no longer guaranteed. The strand then remains stuck locally in the mold as a result of uneven friction, which causes the cracks and breakthroughs mentioned.
The object of the invention is to achieve an improved lubricating effect by means of a lubricant composed of at least two components and containing organic compounds in continuous casting molds, the above-mentioned disadvantages being avoided and in particular
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the high consumption of lubricant and impairment of the quality of the cast product can be reduced.
Based on the knowledge that the residues resulting from the pyrolytic decomposition in the mold exert a decisive influence on the lubricating effect, the above problem is solved by adding silicon-free, self-crosslinkable high polymers and / or silicon-free as additives to the main lubricant Additives for crosslinking the unsaturated constituents present in the lubricant are used, which cause an increase in the carbon content in the residues resulting from the pyrolytic decomposition of the lubricant.
The lubricant is composed of at least two components. The main lubricant has a carrier function for other components, namely for high polymers and / or silicon-free additives. A known lubricating oil, for example, can be used as the main component. Also, the lubricating oil preferably contains unsaturated organic compounds, e.g. B. corresponding fatty acids or their glycerides, their splitting into slightly liquid components due to a chain of molecules by the use of additives or catalysts at room temperature, elevated temperature or during pyrolysis is made more difficult by condensation.
However, binary, ternary or higher mixtures, consisting of saturated mineral oils and vegetable or animal oils, and also mixtures of unsaturated natural or synthetic fatty acids or oils can also be used as the main components of the lubricant. Furthermore, other carrier substances, e.g. B. organic liquids with flash points of more than 1500C conceivable, such as dibutyl phthalate.
According to the invention, soluble, silicon-free, self-crosslinkable, natural or synthetic high polymers and / or silicon-free additives for crosslinking the unsaturated constituents present in the lubricant are added to this main lubricant, so that when the temperature in the mold increases the carbon content in the pyrolytic decomposition of the lubricant resulting residues is caused.
If soluble high polymers are added to the lubricant, then under certain circumstances further additives can be added which increase the tendency of the lubricant to coke with the high polymers and therefore cause a further increase in the carbon-containing content of the residues.
The main component of the lubricant is preferably rapeseed oil or the practically equivalent rapeseed oil, which already has good lubricity and also burns with a low-smoke flame.
The high polymers and / or additives have the task of increasing the proportion of carbonaceous residues formed during pyrolysis and thereby improving the lubricating effect, for. B. to improve the rapeseed oil over that of the rapeseed oil without any further component, d. H. essentially to prevent the strand skin from adhering to the mold. Lead naphthenate is advantageously used as such an additive. It has been found that, for example, an addition of 0.53% lead naphthenate with a lead content of 30% increases the coking number, which indicates the amount of residues formed during pyrolysis, of rapeseed oil from 0.45% to 0.98%. This increase in the amount of residue, in particular the carbon-containing portion thereof, results in a significantly improved lubricating effect in continuous casting. Therefore z.
B. the desired lubricating effect with a greatly reduced amount of lubricant, d. H. can be obtained at low cost and thereby also otherwise undesirable side effects on the quality of the cast steel, such as hydrogen absorption, are reduced.
The invention is shown below using an example for the continuous casting of steel. A billet with a cross section of 115x115 mm is to be continuously cast. For this purpose, steel with a carbon content of 0.2% is poured from a casting container into a cooled, oscillating continuous mold and the resulting strand, which has a liquid core, is drawn out at an average speed of 2.4 m / min. Rapeseed oil is used to lubricate the mold. which contains 0.88% lead naphthenate with 30% by weight lead. The addition of lead naphthenate with the stated lead content of 30% to the rapeseed oil can be between about 0.1 and 5.0% by weight, depending on the casting conditions.
While in previous castings under the specified conditions with a rapeseed oil quantity of 0.07 l / t without any addition, the steel clearly adhered to the edges and on the mold surfaces, when using the oil with the addition of lead naphthenate under the same conditions, nothing occurs unwanted sticking of the steel. The lubricant requirement can even be reduced to 0.041 / t without errors occurring due to insufficient lubrication. The cost-effectiveness of the process comes from the reduction in the
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Lubricant consumption clearly shows about half of the previous consumption. Despite the minimal oil supply, the strand surface is improved and the formation of pores due to hydrogen absorption is reduced.
The lead naphthenate, which is soluble in rapeseed oil, does not form any deposits in the lubricating oil lines, so that dosing and distribution of the lubricant does not cause any difficulties. The view into the mold is significantly improved by the reduced supply of lubricant and the resulting reduced flame formation.
PATENT CLAIMS:
1. A method for improving the lubricating effect in the mold during the continuous casting of metals, in particular steel, by means of a lubricant composed of at least two components and containing unsaturated organic compounds, the lubricant being introduced into a mold during casting and being exposed to temperature in the Mold at least partially pyrolytically decomposed with the formation of residues, characterized in that silicon-free, self-crosslinkable high polymers and / or silicon-free additives are used as additives to the main lubricant to crosslink the unsaturated components present in the lubricant,
which cause an increase in the carbon content in the residues resulting from the pyrolytic decomposition of the lubricant.