DE1433651A1 - Verfahren zum Vergiessen unberuhigt erstarrenden Stahles - Google Patents

Description

• Verfahren zum Vergiessen unberuhigt erstarrenden Stahles. Seitdem man gelernt hat Flußstahl herzustellen, wird der grösste Teil des Stahles so vergossen, dass er unberuhigt erstarrt. Obwohl diese Praxis demnach schon sehr alt ist, haben erst in letzter Zeit eine Reihe von Arbeiten sich mit den metallurgischen Vorgingen während des Auskochens beim Erstarren des Stahles und mit der Einflussnahme der Kochbewegung auf die Oberfläche" den-Reinheitsgrad des Stahles und dem Seigerurgsverhalten beschäftigt. Man hat erfahren, dass die Qualität des Stahles wesentlich abhängt von Stärke und Gleichmässigkeit des Kochens Fin gutes Kochen dann erreicht, wenn die Köchstoffgehalte und Mangangehalte des Stahles verhältnismässig niedrig liegen, So liegt auch die Grenze der unberuhigt vergiessbaren Stähle bei Kohlenstoffgehalten von ungefähr 0,20 % und bei Mangangehalten von etwa0,60 %. Aber auch bei weichen Stählen mit niedrigen Kohlenstoff- und Mangangehalten kann es zu schlechtem Kochen kommen, Es ist seit alters her übliche Praxis$ den Stahl im Schmelzofen, insbesondere bei weichen Stählen, auf niedrigere Mangangehalte., aber auch niedrigere Kohlenstoffgehalte herunterzufrischen, als der fertige Stahl enthalten soll. Die Zugabe von Kohle-Manganträgern wie Spiegelroheisen oder Ferromangan, Stoffe, die gegenüber der Ausgangszusammensetzung des Stahles als Desoxydationsmittel gelten müssen, ist seinerzeit einer der wichtigsten metallurgischen Fortschritte zur Erzielung rotbruchfreien unberuhigt erstarrenden Stahles gewesen, Es ist jedoch bekannt, dass dann., wenn die Kohlenstoff- und Mangangehalte allzu hoch werden., solche Stähle nicht mehr unberuhigt erstarren. Die obere Grenze der Kohlenstoffgehalte, bis zü welcher man noch den Stahl unberuhigt erstarren lassen kann, liegt bei etwa 0,18 %, die der Mangangehalte bei etwa 0.,50 Bevorzugt wird man diese Grenze bei etwa 0.,15 % C und'0,45 %-Mn ziehen. Es hat sich nun gezeigt, dass man dann, wenn man bei solchen Stählen., deren Kohlenstoff- und Mangangehalte höher liegen und die üblicherweise nicht unberuhigt, sondern nur halbberuhigterstarren würden, sofern man sie nicht mit Silizium oder Aluminium oder anderen Desoxydationsmitteln voll beruhigt, während des Vergiessens den Strahl mit technisch reinem Sauerstoff anbläst, solche Stähle unberuhigt erstarren lassen kann. Die Grenze, bis zu der inan Stähle nach diesem Verfahren nocli unberuhigt vergiessen kann., liegt hinsichtlich'der Kohlenstoffgehälte bei etwa 0,80 %, hinsichtlich der MangangehaIte bei etwa 1.,0 Die während des Giessens dem in die übliche Stahlwerkskokille einfallenden Gießstrahl anzublasende Sauerstoffmenge/tvergossenen Stahles wird nach dem Kohlenstoffgehalt eingeregelt, Es zeigte sich, dass die Sauerstoffmenge/t vergossenen Stahles um so- grösser sein muss, je höher der Kohlenstoffgehalt des Stahles ist. Eine günstigere Wirkung erhält man dann., wenn man die Sauerstoffmenge in Nm-3/t Stahl nach folgender Funktion auf den Kohlenstoffgehalt des Stahles

  einstellt:

  -4

  F (x) = A, 438 » -V-x--.% Dabei ist f (x) die gesuchte Sauerstoffmenge

  in Nm-3/t Stahl., x der Kohlenstoffgehalt in Gew.%. Diese Gleichung nähert die Erfahrungswerte am besten anÜber- oder Unterschreitungen der Sauerstoffmengen von etwa 10 % von den Werten dieser.Funktion lassen noch keine. Verschlechterung der Wirkung-erkennen* Ein darüber hinausgehendes Sauerstoffan gebot führt zu höheren.Ein- -schlussmengen, darunter bleibende Sauerstoffmergen lassen den. Stahl nur schlecht kochen, FÜr die härteren Güten liegt der erzielte Vorteil dieser Arbeitsweise darin, dass nach gutem Kochen die Oberfläche des Gussblockes und des Walzgutes und der Reinheitsgrad im Innern des Blockes wesentlich besser ist als dann, wenn dieser Stahl halbberuhigt erstarrt oder durch Desoxydationsmittel, wie insbesondere Siliziumträger oder Aluminium., beruhigt wird und dann die Desoxydationsprodukte in mehr oder weniger grossem Umfang behält', Auch bei weichen Stählen mit Kohlenstoffgehalten unter 0.15, vorzugsweise unter 0,45 %, ist ein Arbeiten nach dieser Arbeitsweise vorteilhaft, Man kann nämlich die Schmelze bei den gewünschten Endkohlenstoffgehalten abfangen, Das vermeidet erhebliche Frischverluste, weil man dann mit eisenarmen Schlacken den Frischprozess beenden kann, Solcher Art abgefangene Schmelzen, denen kaum oder nur noch wenig an Mangan und Kohlenstoff durch Ferromangan oder SpiegeleIsen zuzulegieren wäre, würden ohne eine solche Behandlung nur schlecht kochen.
• Es ist zwar bekannt, bei an sich schlecht kochendem Stahl nach Vollgiessen der Kokille oder auch während des Giessens schlackenbildende Stoffe, wie zum Beispiel Fluoride- oder Alkaliverbindungen zuzugeben., und es ist bekannt geworden.. dass man nach dem Ende des Giessens auch Oxyde auf die Blockoberfläche gibt, Diese Zusätze haben durchaus eine Wirkung auf das Kochverhalti der Stähle, aber die Wirkung ist schlecht kontrollierbar, weil die Einwirkung dieser Stoffe auf die Schmelze in der Kokille nur begrenzt, das heisst an der Oberfläche erfolgt. Eine gleichmässige Reoxydation des Stahles durch solche Zusätze ist nicht beabsichtigt und auch nicht erreicht worden. Man hat sich ferner mit der Frage beschäftigt, ob beim Giessen der Strahl aus der Luft den Sauerstoff für eine Reoxydation aufnimmt und man hat diesen Vorgang als durchaus schädlich für unberuhigten Stahl angesehen. Es hat sich aber gezeigt, dass der Sauerstoff der Luft nicht zu einer-Reoxydation des, Stahles.führte,zsondern eine an der Oberfläche-einsetzende geringe Entkohlung-bewirkte.
• Es ist zwar bekanntgeworden., an sich unberuhigt erstarrenden weichen Stahl$ der im Strangguss Vergossen werden soll, zuvor überzudesoxydieren, so dass er in diesem-Zustand nicht mehr vernÜnftig kochen würde, um ihn anschliessend beim Vergiessen mit festen oder gasförmigen Sauerstoffträgern aufzuoxydieren, Hier handelt es sich um eine besonders fein abgestufte Regelungder Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalte der-Schmelzel-um im-Strangblock keine ungünstig liegenden Randblasen oder bei zu starkem Kochen kein Überschäumen des Stahles aus der Kokille zu erhalten. Die hierfür erforderliche Sauerstoffmenge wird an der Randblasenbildung.des Gießstranges kontrolliert und gegebenenfalls geregelt, welche man am absinkenden-Strang mittelsDurchstrahlung misst.:_Bei normalem Abguss in Kokillen: Üblicher Form..und Grösse.und den sehr hohen Giessgeschwindigkeiten ist eine solche Methode wie beimlangsamen Strangguss nicht möglich. Zudem.liegen dIe-KochverhäUtnisse beLder anteilig viel rascheren Erstarrung-in-der wassergekühlten-Stranggusskokille.--in einer anderen Grögs..enordnung'*,.-Damit die nach dem Kohlenstoffgehalt des Stahles sich richtende Sauerstoffmenge auch zum gewünschten Effekt führt, ist es erforderlich, dass der Sauerstoff in mehrere, und zwar mindestens 3 Strahlen aufgeteilt um den Gießstrahlumfang gleichmässig verteilt angeblasen wird, Dabei ist es am einfachsten, den Sauerstoff während des ge;E#amten Gießvorganges in gleichmässigem Strom dem Gießstrahl anzublasen. Es ist die Gießzeit/t Stahl während des Abgiessens einer Pfanne auf mehrere Kokillen bekannt, und danach lässt sich die anzublasende Sauerstoffmenge je Zeiteinheit leicht eirstellen, Als besonders vorteilhaft für einen guten Kochbeginn bereits während des Giessens und für die Ausbildung einer besonders sauberen Randschicht auch am Blockfuss hat es sich erwiesen, den Sauerstoff während des Giessvorganges in gleichmässigem Strom nur solange anzublasen, bis die Kokille zur Hälfte bis zu 2/3 ihres Volumens gefüllt ist.
• Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen Verteilerring 1 für den Sauerstoff" der dicht unterhalb des Ausgusses 2 der Pfanne 3 um den Gießstrahl 4 herum angebracht ist. Dieser Verteilerring 1 erhält auf der Innenseite des Ringumfanges gleichmässig verteilte" mindestens 3 Öffnungen 5., deren Querschnitte in ihrer Summe 88 mm2/t des in 1 min vergossenen Stahles betragen und so angeordnet sind, dass Sauerstoffstrahlen 6 gegen den Gießstrahl 4 schräg abwärts gerichtet sind, ferner aus einer Anschlussleitung 7 von der Sauerstoffzentralleitung 8 abgezweigt, mit einem Reduzierventil 9 und einem Schnellschlussschieber 10 an dieser Anschlussleitung 7 zwischen Verteilerring 1 und Sauerstoffzentralleitung 8. Als Sauerstoff wird technisch reiner Sauerstoff mit mindestens 80 % 0 2 benutzt"

Claims (2)

1. Zatentansprüche: 1.Verfahren zum Vergiessen unberuhigt erstarrenden Stahles in übliche Stahlwerkskokillen, dadurch gekennzeichnett dass der Gießstrahl in an sich bekannter Weise während des Vergiessens mit technisch reinem Sauerstoff angeblasen wird, und zwar mit der Massgabe, dass die während des Giessens dem Gießstrahl angeblasene Sauerstoffmenge je t vergossenen Stahles nach dem Kohlenstoffgehalt so gingeregelt wird., dass das Sauerstoffvolumen in Nm3/t Stahl mit dem Kohlenstoffgehalt..t des Stahles entsprechend der Funktion wächst.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet" dass bei härteren Stählen., die nach üblicher Stahlwerkserfahrung nicht oder nicht mehr ausreichend kochen., wie z.-B. bei Stählen mit Kohlenstoffgehalten von über 0,10 % Kohlenstoff und /Moder Mangangehalten von Über 0.,45 %" der Gießstrahl.mit Sauerstoff angeblasen wird, 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» dass Stähle mit mindestens 0,15 % C vorzugsweise mindestens C.,18 % C und Mangangehalten von mindestens 0.,45 % vorzugsweise mindestens 0.,50 % Mangan im Gießstrahl angeblasen werden* 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießstrahl von weichem unberuhigtem Stahl mit höchstens 0.,10 % Kohlenstoff und höchstens 0,45 % Mangan angeblasen wird, und dass dieser Stahl im Stahloten so abgefangen wird, dass seine Kohlenstoff- und Mangangehalte die gewUnschten Endgehalte möglichst wenig unterschreiten. 5- Verfahren nach einem der Ansprüche 1,- 4., dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff-in mindestens -3 Strahlen gleichmässig auf den Gießstrahlumfang verteilt aufgeblasen wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet dass der Sauerstoff w - ährend desgesamten Gießvorganges in gleichmässigeffi'Strom dem Gi eßstrahl:angeblasen wird. 7- Verfahren nach einem der A:häprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff während des Gießvorganges in gleichmässigem Strom nur solange , dem Gießstrahl angeblasen wird, bis die Kokille ztr Hälfte bis-zu-2#/,3 ihres Volumens gefüllt ist, 8. Vorrichtung zur Durchführung desVerfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Verteilerring fttr den S'auerstoff dicht unterhalb des Pfannenausgusses mit mindestens'3>Uber den Ringumfang 'auf der Innenseite gleichmässig verteilten Öffnungen, deren Querschnitte in der Summe etwa 88 mm2 A #i d > e«s' 'in'l' min - ve : rgo s sen . en St , ahles betragen und so angeordnet sind, dass die Säuerstoffstrahlen gegen den Gießstrahl schräg abwärts gerichtet sind, einerAnschlussleitung von der Suaerstoffzentralleitung zu diesem Verteilerring und'eiheh Reduzi . erv - entil , und einem S chnellschlußschie ber in dieser Anschlussleitung,