DE1433651C - Verfahren zum Vergießen unberuhigt erstarrenden Stahles - Google Patents

Description

Seitdem man gelernt hat Flußstahl herzustellen, 1950, S. 49). Es hat sich aber gezeigt, daß der Sauerwird der größte Teil des Stahles so vergossen, daß er stoff der Luft nicht zu einer Reoxydation des Stahles unberuhigt erstarrt. Obwohl diese Praxis demnach führte, sondern eine an der Oberfläche einsetzende schon sehr alt ist, haben erst in letzter Zeit eine Reihe geringe Entkohlung bewirkte.

von Arbeiten sich mit den metallurgischen Vorgän- 5 Aufgabe der Erfindung ist es, eine kontrollierte, gen während des Auskochens beim Erstarren des unberuhigte Erstarrung auch bei einem Stahl zu geStahles und mit der Einflußnahme der Kochbewegung währleisten, der auf Grund seines Kohlenstoff- und auf die Oberfläche, den Reinheitsgrad des Stahles und Mangangehaltes bzw. auf Grund der Erschmelzungsdem Seigerungsverhalten beschäftigt. Man. hat er- und Gießbedingungen keine oder keine ausreichende fahren, daß die Qualität des Stahles wesentlich abhängt io Kochbewegung in der Kokille zeigen würde,
von Stärke und Gleichmäßigkeit des Kochens. Es hat sich nun gezeigt, daß man dann, wenn man Dieses Kochverhalten wird unter anderem durch bei solchen Stählen, deren Kohlenstoff- und Mangan-FeO verursacht, das mit dem Kohlenstoff unter BiI- gehalte höher liegen und die üblicherweise nicht undung von CO reagiert (H ü 11 e , Taschenbuch für beruhigt, sondern nur halbberuhigt erstarren würden, Eisenhüttenleute, 5. Auflage, 1961, S. 641). . 15 sofern man sie nicht mit Silizium oder Aluminium Das unruhige Verhalten wird mit Vorteil angewen- oder anderen Desoxydationsmitteln voll beruhigt, det bei unlegierten, niedriggekohlten' Stählen mit während des Vergießens den Strahl mit technisch maximalem C-Gehalt von 0;20 bis 0,25 %, je nach reinem Sauerstoff anbläst, solche Stähle unberuhigt Mn-Gehalt. So liegt z.B. die Grenze der unberuhigt erstarren lassen kann. Die Grenze,· bis zu der man vergießbaren Stähle bei Kohlenstoffgehalten von 0,20 20 Stähle nach diesem Verfahren noch unberuhigt ver- und bei Mangangehalten von etwa 0,60%· gießen kann, liegt hinsichtlich der Kohlenstoffgehalte Außerhalb des genannten Kohlenstoffbereichs sowie bei etwa 0,80%. hinsichtlich der Mangangehalte bei bei mit bestimmten Legierungselementen legierten etwa 1*0%.

Stählen ist ein einwandfreies unruhiges Vergießen Die während des Gießens dem in die übliche Stahlnicht mehr möglich, da die CO-Reaktion zu schwach 25 werkskokille einfallenden Gießstrahl anzublasende verläuft. Die Blöcke werden dann randblasig (H ü 11 e, Sauerstoffmenge je Tonne vergossenen Stahles wird S. 641). nach dem Kohlenstoffgehalt eingeregelt. Es zeigte Es ist seit alters her übliche Praxis, den Stahl im sich, daß die Sauerstoffmenge je Tonne vergossenen Schmelzofen, insbesondere bei weichen Stählen, auf Stahles um so größer sein muß, je höher der Kohlenniedrigere Mangangehalte, aber auch niedrigere Koh- 30 stoffgehalt des Stahles ist. Eine günstigere "Wirkung lenstcffgehalte herunterzufrischen, als der fertige Stahl erhält man dann, wenn man die Sauerstoffmenge in enthalten soll. Die Zugabe von Kohle-Mahgan-Trägern Nm³/t Stahl nach folgender Funktion auf den Kohlenwie Spiegelroheisen oder Ferromangan, Stoffe, die stoffgehalt des Stahles einstellt:
gegenüber der Ausgangszusammensetzung des Stahles ₄
als Desoxydationsmittel gelten müssen, ist seinerzeit 35 F(x) — 0,438 · Vx.
einer der wichtigsten metallurgischen Fortschritte zur .

Erzielung rotbruchfreien unberuhigt erstarrenden Stah- Dabei ist f(x) die gesuchte Sauerstoffmenge in

les gewesen. . Nm³/t Stahl, χ der Kohlenstoffgehalt in Gewichts-

Es ist jedoch bekannt, daß dann, wenn die Kohlen- prozent. Diese Gleichung nähert die Erfahrenswerte

stoff- und Mangangehalte allzu hoch.werden, solche 40 am besten an. Über- oder Unterschreitungen der

Stähle nicht mehr unberuhigt -erstarren. Die obere ■ Sauerstoffmengen von etwa 10% von den Werten

Grenze der Kohlenstoffgehalte, bis zu welcher man dieser Funktion lassen noch keine Verschlechterung

noch den Stahl unberuhigt erstarren lassen kann, der Wirkung erkennen. Ein darüber hinausgehendes

liegt bei etwa 0,18%» die der Mangangehalte bei etwa Sauerstoffangebot führt zu höheren Einschlußmengen, <

0,50%· Bevorzugt wird man diese Grenze bei etwa 45 darunter bleibende Sauerstoffmengen lassen den Stahl

0,15% C und 0,45% Mn ziehen. Oberhalb dieser nur schlecht kochen.

Grenze erstarrt der Block nicht mehr einwandfrei Für die härteren Güten liegt der erzielte Vorteil unberuhigt, und es kqrn'mt zu der nachteiligen Rand- dieser Arbeitsweise darin, daß nach gutem Kochen die blasigkeit. Oberfläche des Gußblöcks und des Walzgutes und der Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 143 839), 50 Reinheitsgrad im Innern des Blockes wesentlich besser bei an sich schlecht kochendem Stahl nach Vollgießen ist als dann, wenn dieser Stahl halbberuhigt erstarrt der Kokille oder auch während des Gießens schlacken- oder durch Desoxydationsmittel,» wie insbesondere bildende Stoffe, wie z. B. Fluoride- oder Alkaliverbin- Siliziumträger oder Aluminium* beruhigt wird und düngen, zuzugeben, aind es ist bekanntgeworden, daß dann ■ die Desoxydationsprodukte in mehr oder man nach dem Ende des Gießens auch Oxyde auf die 55 weniger großem Umfang behält. Auch bei weichen Blockoberfläche gibt.,Diese Zusätze haben durchaus Stählen mit Kohlenstoffgehalten unter 0,15, vorzugseine Wirkung auf das Kochverhalten der Stähle, aber weise unter 0,45% ist ein Arbeiten nach dieser Arbeitsdie Wirkung ist schlecht kontrollierbar, weil die Ein- weise vorteilhaft. Man kann nämlich die Schmelze bei wirkung dieser Stoffe auf die Schmelze in der Kokille den gewünschten Endkohlenstoffgehalten abfangen, nur begrenzt, d. h. an der Oberfläche erfolgt. Eine 60 Das vermeidet erhebliche Frischverluste, weil man gleichmäßige Reoxydation des Stahles durch solche dann mit eisenarmen Schlacken den Frischprozeß Zusätze ist nicht beabsichtigt und auch nicht erreicht beenden kann. Solcher Art abgefangene Schmelzen, worden. denen kaum oder nur noch wenig an Mangan und Man hat sich ferner mit der Frage beschäftigt, ob Kohlenstoff durch Ferromangan oder Spiegeleisen beim Gießen der Strahl aus der Luft den Sauerstoff 65 zuzulegieren wäre, würden ohne eine solche Behandfür eine Reoxydation aufnimmt, und man hat diesen lung nur schlecht kochen.

Vorgang als durchaus schädlich für unberuhigten Stahl Es ist zwar bekanntgeworden (britische Patentschrift

angesehen (H. R a d k e , Dissertation, T. U. Berlin, 952 929), 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 auf zuoxydieren. Hier handelt es sich um eine besonders fein abgestufte Regelung der Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalte der Schmelze, 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 mittels Durchstrahlung mißt. Bei normalem Abguß in Kokillen üblicher Form und Größe und den sehr hohen Gießgeschwindigkeiten ist eine solche Methode wie beim langsamen Strangguß nicht möglich. Zudem liegen die Kochverhältnisse bei der anteilig viel rascheren Erstarrung in der wassergekühlten Stranggußkokille in einer anderen Größenordnung.

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 drei Strahlen aufgeteilt um den Gießstrahlumfang gleichmäßig verteilt angeblasen wird.

Dabei ist es am einfachsten, den Sauerstoff während des gesamten Gießvorganges in gleichmäßigem Strom den Gießstrahl anzublasen. Es ist die Gießzeit je Tonne Stahl während des Abgießens einer Pfanne auf mehrere Kokillen bekannt, und danach läßt sich die anzublasende Sauerstoffmenge je Zeiteinheit leicht einstellen.

Als besonders vorteilhaft für einen guten Kochbeginn bereits während des Gießens und für die Ausbildung einer besonders sauberen Randschicht auch am Blockfluß hat es sich erwiesen, den Sauerstoff während des Gießvorganges in gleichmäßigem Strom nur so lange anzublasen, bis die Kokille zur Hälfte bis zu zwei Drittel ihres Volumens gefüllt ist.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigen F i g. 1 und 2.

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 drei Öffnungen 5, deren Querschnitte in ihrer Summe 88 mm²/t des in 1 Minute 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 abzweigt, mit einem Reduzierventil 9 und einem Schnellschlußschieber 10 an dieser An-Schlußleitung 7 zwischen Verteilerring 1 und Sauerstoffzentralleitung 8. Als Sauerstoff wird technisch reiner Sauerstoff mit mindestens 80 °/o O2 benutzt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vergießen unberuhigt erstarrenden Stahles in übliche Stahlwerkskokillen, der auf Grund seines Kohlenstoff- und Mangangehaltes bzw. auf Grund der Erschmelzungs- und Gießbedingungen keine oder keine ausreichende Kochbewegung in der Kokille zeigen würde, d adurch gekennzeichnet,-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 Tonne vergossenen Stahles nach dem Kohlenstoffgehalt so eingeregelt wird, daß das Sauerstoffvolumen in Nm³/t Stahl mit dem Kohlenstoffgehalt des Stahles entsprechend der Funktion

4_

F(x) = 0,438 · ]/x

wächst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei härteren Stählen, die nach üblicher Stahlwerkserfassung nicht oder nicht mehr ausreichend kochen, wie z. B. bei Stählen mit Kohlenstoffgehalten von über 0,10 % Kohlenstoff und/oder Mangangehalten von über 0,45 %, der Gießstrahl mit Sauerstoff angeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stähle mit mindestens 0,15% Q vorzugsweise mindestens 0,18 % 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 0,15% Kohlenstoff und höchstens 0,45 % Mangan angeblasen wird und daß dieser Stahl im Stahlofen so abgefangen wird, daß seine Kohlenstoff- und Mangangehalte die gewünschte Endgehalte möglichst wenig unterschreiten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff in mindestens drei Strahlen gleichmäßig auf den Gießstrahlumfang verteilt aufgeblasen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff während des gesamten Gießvorganges in gleichmäßigem Strom dem Gießstrahl angeblasen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff während des Gießvorganges in gleichmäßigem Strom nur so lange dem Gießstrahl angeblasen wird, bis die Kokille zur Hälfte bis zu zwei Drittel ihres Volumens gefüllt ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Verteilerring für den Sauerstoff dicht unterhalb des Pfannenausgusses mit mindestens drei über den Ringumfang auf der Innenseite gleichmäßig verteilten Öffnungen, deren Querschnitte in der Summe etwa 88 mm²/t des in 1 Minute vergossenen Stahles betragen und so angeordnet sind, daß die Sauerstoffstrahlen gegen den Gießstrahl schräg abwärts gerichtet sind, einer Anschlußleitung von der Sauerstoffzentralleitung zu diesem Verteilerring und einem Reduzierventil und einem Schnellschlußschieber in dieser Anschlußleitung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunaen