DE2012691A1

DE2012691A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von beruhigtem Stahl

Info

Publication number: DE2012691A1
Application number: DE19702012691
Authority: DE
Inventors: George F. Burlington Ontario Newton (Kanada)
Original assignee: The Steel Company of Canada, Ltd., Hamilton, Ontario (Kanada)
Priority date: 1969-03-24
Filing date: 1970-03-17
Publication date: 1970-10-08
Also published as: SE375467B; DE2065741A1; JPS5125219B1; FR2035836A1; GB1299225A; JPS5025419B1; DE2012691B2; FR2035836B1

Description

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Gießen von beruhigtem Stahl, insbesondere aluminiumberuhigtem Stahl, der vorzugsweise einen Gehalt von mindestens 0,02 % an säurelöslichem Aluminium aufweist, wobei ein nicht reagierendes Gas dem Bodenausguß der Gießpfanne zugeführt wird. Sie hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand, welche eine mit einem Bodenausguß versehene Gießpfanne aufweist. ,· '

Insbesondere beim kontinuierlichen Gießen von Stahlknüppeln oder -blöcken ist es vorteilhaft, das geschmolzene Metall von einer Pfanne oder einem ähnlichen Gefäß aus dadurch den Kokillen zuzuführen, daß man es vom Pfannen- bzw, Gefäßboden ausströmen läßt, und zwar durch einen im Boden der Pfanne bzw. des Gefäßes angeordneten Ausguß mit einer Bohrung geringen Durchmessers, welcher den Ausstoß an Schmelze bestimmt. Insbesondere ist mit dieser Anordnung die Gießgeschwindigkeit des Metalls aus der Pfanne oder dem Gefäß heraus leicht zu überwachen und zu steuern, und sie wird daher in vieler Hinsicht demjenigen Verfahren vorgezogen, wonach die Pfanne zum Gießen des Metalls geneigt wird, so daß das Metall über den

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Pfannenrand abfließt. Zwar ist das Gießen von Metall über einen Pfannenbodenausguß schon lange als das beste Verfahren angesehen worden, doch konnte es bisher beim Vergießen bestimmter beruhigter Stähle nicht angewendet werden.

Es ist besonders schwierig, die Abmessungen derjenigen Bohrungen konstant zu halten, durch welche die Stahlschmelze abfließt. Man hat bisher versucht, dieser Schwierigkeit durch Maßnahmen Herr zu werden, welche eine gegenseitige Kompensation von Bohrungserosion und Bohrungsverstopfung oder -zusetzen sicherstellen sollen. Auch ist eine mechanische Einstellung des Bohrungsquerschnitts vorgeschlagen worden, beispielsweise mittels Stopfstangen oder Sauerstofflanzen.

Beim Gießen von. beruhigten Stählen ist ein peripheres Abtropfen vom Ausguß zu beobachten, was zu einem ungleichmäßigen Fluß der Metallschmelze führt. Weiterhin wurde der noch schwerwiegendere Nachteil festgestellt, daß sich an der Oberfl?.· he Jer Ausgußbohrung sehr schnell Oxyd- oder Desoxydatiovisproiakt-Ablagerungen ansammeln, was den Durchfluß von Metall durch die Bohrung drosselt und sehr schnell ganz unterbricht. Es sind bereits viele Verbuche gemacht worden, diese Schwierigkeiten und Nachteile zu beheben, jedoch ^nur ^i* geringem Erfolg. Beispielsweise ist bereits vorgeschlagen worden, einen großen Ausguß mit einer Bohrung von etwa 38 bis 76 mm im Durchmesser in Verbindung mit einer Stopfstange zur Verminderung der Schlackenansammlung, und in Verbindung mit einem zylindrischen, den aus dem Ausguß ausfließenden Metallstrahl umgebenden Hantel aus keramischem, feuerfestem Material zu verwenden, um der ungleichmäßiison Strömung des auslaufenden Metalls aufgrund der Verschmutzung der Aasgußbohrung entgegenzuwirken. Man ist diesem Vorschlag allgemein nicht gefolgt, da die Übopfstongenkontrollo bei Pfannen schwierig ist, ferner

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selbst bei Ausgüssen mit großem Bohrungsdurchmesser eine Unterbrechung des Metallflusses durch Oxydansammlung zu befürchten ist. In jedem Fall ist die anfängliche Ausströmgeschwindigkeit durch den großen Ausguß .hindurch -vor dem Ansammeln merklicher Schlackenmengen äußerst hoch und nur schwer zu kontrollieren. ·

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und das Gießen von beruhigtem Stahl, insbesondere von aluminiumberuhigtem Stahl mit einem Mindestgehalt an säurelöslichem Aluminium von vorzugsweise 0,02 % aus Pfannen mit Bodenausguß zu ermöglichen, wobei sowohl eine Verstopfung oder Verschmutzung als auch eine Erosion der Ausgußbohrung und demzufolge ein unruhiger Ausfluß vermieden sind, die Gießgeschwindigkeit beträchtlich erhöht und die Möglichkeit eröffnet ist, auch durch Ausgußbohrungen mit kleinem Durchmesser zu vergiessen. ■

Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Vermeidung einer Verstopfung der Ausgußbohrung durch Ablage™ rung von Oxyden oder Oxydationsprodukten an der Bohrungswandung dem Ausguß ein nicht reagierendes, vorzugsweise inertes Gas unter Druck zugeführt, und zwischen dem durch die Ausgußbohrung strömenden Stahl und der Bohrungswandung ein Gasschleier ausgebildet wird. Vorteilhafterweise wird das Gas durch das Ausgußmaterial zur gesamten Wandungsfläche der Ausgußbohrung unter Druck hindurchdiffundieren gelassen. Mit Vorteil wird ein Ausguß mit zylindrischer Bohrung verwendet, welcher ein stahlbadseitiges, sich nach außen erweiterndes Ende aufweist.

Unter einem nicht reagierenden Gas ist in diesem Zusammenhang ein Gas zu verstehen, das mit dem geschmolzenen Me-

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tall im wesentlichen nicht reagiert, beispielsweise Methan, .das trotz einer milden, geringfügigen Reaktion mit dem Metall verwendet werden kann· Bevorzugt ist der Einsatz eines inerten Gases, insbesondere Argon.

Mit Silicium desoxydierte, d.h. beruhigte Stähle können auf bekannte Art und Weise ohne größere Schwierigkeiten über einen Bodenausguß vergossen werden. Im vorliegenden Zusammenhang ist unter einem beruhigten Stahl ein solcher zu verstehen, der in größerem Ausmaß desoxydiert ist als bei Verwendung "von Silicium möglich, beispielsweise mit einer Des-" Oxydation mit Aluminium jedoch erzielt werden kann. Stähle mit einem Gehalt an säurelöslichem Aluminium größer als etwa 0,02 Gew.-% sind als voll beruhigt anzusehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Gas dem Ausguß mit einem Durchsatz zwischen 0,0283 und 0,1699» vorzugsweise zwischen 0,034-0 und

•7. 0,14-16, insbesondere zwischen 0,1133 und 0,14-16 nr je Stunde

und je 6,4-516cm Bohrungsfläche (bezogen auf Normaldruck und -temperatur) zugeführt wird. Als besonders vorteilhaft hat sich darüber hinaus die Verwendung eines Ausgusses aus Zirkoniumoxyd oder Zirkoniumsilikat erwiesen. Desgleichen wird

^ das Gas vorzugsweise mit einem Druck zwischen 0,352 und 2,11 ρ

kg/cm zugeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend gekennzeichneten Verfahrens, welche eine mit einem Bodenausguß versehene Gießpfanne aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß einen Ring aus gasdurchlässigem feuerfestem Material aufweist und an eine Quelle für inertes Druckgas derart angeschlossen ist, daß das inerte Gas durch das Ausgußmaterial zur Oberfläche der Ausgußbohrung strömt. Dabei weist

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der Ausguß vorteilhafterweise wenigstens eine Kammer auf, an welche die Quelle für inertes Druckgas angeschlossen ist. Diese Kammer ist vorzugsweise als Ringkammer ausgebildet und koaxial zur Ausgußbohrung angeordnet. Mit Vorteil ist die Ringkammer mit hochporösem Ziegelstein gefüllt, dessen Porosität derart ist, daß in der Ringkammer im wesentlichen kein Widerstand gegen das strömende Gas vorhanden ist.

In weiterer Vervollkommnung der Erfindung ist zwischen der Quelle für inertes Druckgas und dam Ausguß ein Druckregler vorgesehen. Ferner ist der Ausguß, vorzugsweise- bis auf die Bohrung mit einem Überzug aus gasundurchlässigem Material, vorzugsweise Porzellanemaille, versehen. Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Ausguß mindestens eine, vorzugsweise zwei von einer Außenfläche des Ausgusses ausgehende Sackbohrungen zum Anschluß einer Gaszufuhrlellung aufweist. Schließlich soll die Ausgußbohrung vorzugsweise ein Länge/Durchmesser-Verhältnis von mindestens 3 besitzen.

Es ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Gießgeschwindigkeit ausströmender Metallschmelzen bekannt, wobei Gas unter Druck, beispielsweise ein inertes Gas wie Argon, dem Ausguß zugeführt wird, durch welchen die Metallschmelze ausströmt. Dabei wird die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze durch Veränderung der Geschwindigkeit des zum Ausguß strömenden Gases gesteuert. Durch Steigerung der Gasströmungsgeschwindigkeit kann die Metallströmungsgeschwindigkeit vermindert werden und umgekehrt. Dieser Vorschlag ist ausschließlich auf die Steuerung von Metallströmungsgeschwindigkeiten gerichtet. Die Zuführung von Gas zu einem Gießausguß zur Vermeidung von Oxydbildung und -ansammlung und/oder eines peripheren Tropfens am Ausguß beim Gießen geschmolzener Metalle, beispielsweise beruhigter Stähle, ist nicht in Betracht gezogen.

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Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung zum Gießen von beruhigtem Stahl;

Fig. 2 die Ansicht des Längsschnitts durch einen erfindungsgemäßen, bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendbaren Ausguß;

Fig. 3 die Ansicht des Längsschnitts eines bevorzugten er findungsgemäßen Ausgusses, eingebaut in die feuerfeste Auskleidung einer Gießpfanne.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist eine Gießpfanne 10 am Boden mit einem Ausguß 11 versehen, durch welchen geschmolzener beruhigter Stahl 12 in eine nicht dargestellte Stranggießkokille oder Standgußkokille fließt.

Ein Argon-Reservoir 13 ist über ein Absperrventil und einen Druckregler 15 mit einem Durchflußmesser 16 verbun-"■ den, der ein nicht dargestelltes Kontrollventil aufweist, wodurch der Strom des vom Reservoir 13 kommenden Gases reguliert wird. Vom Durchflußmesser 16 gelangt das Gas zum Ausguß 11, wobei der Gasdruck auf einem Manometer 17 angezeigt wird.

Der Ausguß 11 besteht aus gasdurchlässigem Material, vorzugsweise Zirkoniumsilikat oder Zirkoniumoxyd. Die vom Durchflußmesaer 16 kommende Gasleitung ist so mit dem Ausguß 11 verbunden, daß das Gas das Ausgußmaterial zur Oberfläche der Ausgußbohrung 11a hin durchströmt und dort austritt, wobei sich um den durch die Bohrung 11a ergießenden Strom 18 aus geschraol-

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zenem Metall ein Gasschleier bildet. Dadurch ist ein Zusetzen, Verengen und Verschmutzen der Bohrung Ha des Ausgusses 11 durch Ablagerung von Oxyden oder Oxydationsprodukten auf der Bohrungsoberfläche vermieden, was üblicherweise beim Gießen von beruhigtem Stahl geschieht. Ein solcher Ausguß 11 kann über lange Zeiträume hinweg laufend zum Gießen von beruhigtem Stahl verwendet werden·

Bisher ist es insbesondere schwierig gewesen, aluminiumberuhigten Stahl durch einen Ausguß im Boden einer Gießpfanne zu vergießen. Das bei der Beruhigung oder Desoxydation des Stahles verwendete Aluminium verbindet sich mit dem im Stahl gelösten Sauerstoff zu Aluminiumoxyd und anderen Desoxydationsprodukten. Diese Produkte sind im Stahl weit verteilt, solange er. sich in der Gießpfanne befindet. Wird der Stahl jedoch durch einen Bodenausguß vergossen, dann sammeln sie sich im Bereich der Ausgußbohrung an und bilden eine viskose Masse, die ohne den erfindungsgemäß vorgesehenen Gasschleier sich auf der Oberfläche der Aus spülbohrung absetzt und den Metalldurchfluß dadurch drosselt und sogar ganz beendet. Der erfindungsgemäß vorgesehene Gasschleier verhindert die Ablagerung von Oxyden und Oxydationsprodukten auf der Oberfläche der Ausgußbohrung. Dabei spielt wahrscheinlich eine Grenzschichtwirkung eine Rolle, indem der Gasschleier die Berührung zwischen dem Metallstrom und der Bohrungsoberfläche ver-* mindert. Günstig wirkt sich auch eine durch den Gasschleier hervorgerufene Turbulenz im Metallstrom aus.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines Bodenausgusses wiedergegeben, die zum Vergießen von äluminiumberuhigtem Stahl in industriellem Maßstab erfolgreich erprobt worden ist. Der Ausguß 11 weist dabei einen Ring aus Zirkoniumsilikat mit axialer Bohrung 11a auf. Das Zirkoniumsilikat des Ausgusses 11 ist gasdurchlässig. Die Außenflächen des Ausgusses 11 sind mit

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einem undurchlässigen Emailleüberzug 19 versehen, so daß lediglich die Wandung der Bohrung 11a unbedeckt ist. Zwei Sackbohrungen 20 erstrecken sich im Winkel von etwa 45° gegenüber der Längsachse des Ausgusses 11 von dem Umfang der unteren Seite des Ausgusses 11 zur Bohrung 11a hin. Die äußeren Enden der Bohrungen 20 sind jeweils mit einem Gewinde 21 versehen, so daß darin ein nicht dargestellter Hohranschluß eingeschraubt werden kann. Die Bohrungen 20 liegen einander diametral gegenüber. Unter Druck den Bohrungen 20 zugeführtes Gas diffundiert durch das durchlässige Material des Ausgusses 11 zur Wandung bzw. Oberfläche der Bohrung 11a. Aus den restlichen Flächen des Ausgusses 11 kann wegen des Emaille-Überzuges 19 kein Gas austreten.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Ausgusses dargestellt, eingebaut in den Boden einer Gießpfanne. Der Ausguß 11' weist einen Ring aus Zirkoniumsilikat mit mittlerer Bohrung 11a¹ auf. Die zylindrische Bohrung 11a' ist am oberen Ende mit einer Abrundung 11b versehen. Innerhalb des Zirkoniumsilikatringes ist eine Ringkammer 22 vorgesehen, welche sich koaxial zur Bohrung 11a¹ annähernd über die gesamte Länge der letzteren erstreckt. Die Kammer 22 ist mit hochporösem Ziegelstein gefüllt, so daß in der Ringkammer 22 das durchströmende Gas nur einen geringen oder keinen Widerstand zu überwinden hat. Die Außenflächen des Ausgusses 11' sind, abgesehen von der Oberfläche der Bohrung 11a' und der Abrundung ". Vo mit einem Überzug 19' aus undurchlässigem Emaille versehen. An einander diametral gegenüberliegenden Stellen steht die Kammer 22 mit zwei Bohrungen 20' in Verbindung, welche jeweils im Winkel von 45° zur Längsachse des Ausgusses 11' nach außen verlaufen. Jede Bohrung 20' weist ein Innengewinde 21' auf, so daß nicht dargestellte Rohranschlüsse eingeschraubt werden können, welche die Kammer 22 mit Gaszuführungsleitungen verbinden.

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Die Länge des Ausgusses 11' in axialer Richtung beträgt wenigstens das Drei-, vorzugsweise das Vierfache des Durchmessers der Bohrung 11a¹, damit ein gutes Fließen des durch die Bohrung 11a¹ strömenden geschmolzenen. Metalls sichergestellt ist. Der Ausgußkörper wird vorzugsweise aus Zirkoniumsilikat gebildet, da damit eine gleichmäßige Porosität des Ausgusses erzielbar ist, so daß eine gute Verteilung des Gases zu der Oberfläche der Bohrung 11a¹ gewährleistet ist.

Die nachstehenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Ein erfindungsgemäß ausgestalteter Ausguß wird mit einem handelsüblichen Ausguß im Versuch verglichen. Zur Vermeidung aller verfälschenden Einflüsse wird aus einer Gießpfanne gleichzeitig mittels des erfindungsgemäß ausgestalteten Gasausgusses und des üblichen Ausgusses gegossen. Damit ist insbesondere der Einfluß einer unterschiedlichen Stahltemperatur und Stahlzusammensetzung auf die Strömungsgeschwindigkeiten durch die beiden Ausgüsse ausgeschaltet, welche jeweils eine Bohrung desselben Durchmessers (etwa 16 mm) aufweisen..

Die Doppelausgußpfanne wird an einer Gießpfanne aufgehängt, so daß sie über zwei parallele Reihen stationärer Standgußkokillen hinwegbewegt werden kann. Der Abstand der beiden im Boden der Pfanne vorgesehenen Ausgüsse ist so gewählt, daß die zugehörigen Hetallströme in verschiedene Kokillen laufen. Das in jede Kokille gegossene Stahlgewicht und die Gießzeit werden aufgezeichnet.

Aluminiumberuhigter Stahl mit 0,51 % Kohlenstoff, 0,79 % Mangan, 0,13 Silicium und 0,034 % Aluminium (säurelöslich) wird

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aus einem 3 to-Induktionsofen in eine vorgewärmte Pfanne gefüllt, d.h. laufen gelassen. Von der Pfanne gelangt der geschmolzene Stahl über einen Bodenausguß in die aufgehängte, ebenfalls vorgewärmte zweite Pfanne, und von dort in ein erstes Paar zusammengehöriger Gußeisenkokillen. Sobald eine dieser Kokillen gefüllt ist, werden die beiden erwähnten Pfannen zum nächsten Kokillenpaar bewegt und das Gießen fortgesetzt. Dies wird so lange durchgeführt, bis alles vorhandene geschmolzene Metall in die Kokillen vergossen ist. Die Gesamtgießzeit beträgt 11 Minuten und 28 Sekunden· Die Stahltemperatur wird während dieser Zeit mit maximal etwa 1566 und minimal etwa C gemessen.

Die Gewichte der erzeugten Stahlblöcke und die berechneten Ausflußgeschwindigkeiten während des Gießens sind in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I

Kokil lenpaar	Üblicher Ausguß	JTließge- schwindig- keit (kg/min.)	Gas-Ausguß	Fließge schwindig keit (kg/min.)
1 2 3 4	Blockge wicht (kg)	143 .98 62 47	Blockge wicht (kg)	153 165 157 125
394 235 164 173	421 389 412 464

Aus der Tabelle I geht hervor, daß zu Beginn des Versuches die Fließgeschwindigkeit für beide Ausgüsse annähernd

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identisch, ist· Im Verlauf des Versuches setzt sich der übliche Ausguß laufend zu, wie aus den verminderten Pließgeschwindigkeiten hervorgeht. Der Gas-Ausguß zeigt lediglich einen leichten Abfall der Fließgeschwindigkeit am Ende des Versuches. Dieser Abfall ist möglicherweise auf den schnellen Abfall der Metalltemperatur zurückzuführen, der gewöhnlich, am . Ende eines Gießvorganges zu beobachten ist. Die Viskosität des geschmolzenen Metalls steigt mit seiner fallenden Temperatur. Zusätzlich spielt die Verminderung der Höhe des Metallbades in der Doppelausgußpfanne beim Ablaufen des letzten Metalls eine Rolle.

Beispiel II

Es wird mit einem Ausguß gemäß Fig. 2 gegossen, der jedoch eine am oberen Ende konisch erweiterte Bohrung 11a aufweist. Rohranschlüsse werden in den Gewinden 21 des Ausgusses 11 befestigt und mit einer Gas zuführung s anlage gemäß J¹Xg. 1 verbunden, welche Argon liefert. Der Durchmesser der Bohrung 11a ist am Anfang austrittsseitig etwa Ij'mm. Es soll festgestellt werden, ob der Gas-Ausguß langer als in Beispiel I ermittelt zuverlässig arbeitet. Es wird daher aus einer Pfanne mit lediglich einem Ausguß gegossen.

. Aluminiumberuhigter Stahl wird aus einem,-Ofen J.n eine Gießpfanne abgestochen, von der Gießpfanne in die Pfanne 10 (Fig. 1) laufen gelassen und gelangt von dort über den Bodenausguß in mehrere Standgußkokillen. Der Stahl enthält 0,41 % Kohlenstoff, 0,80 % Mangan, 0,16 % Silicium und 0,044 % Aluminium (säurelöslich)» Der geschmolzene Stahl weist beim Abstich eine Temperatur von etwa 1677°C» in der ersten Pfanne eine Temperatur von etwa 1641⁰O und in der zweiten Pfanne eine Maximal temperatur von etwa 1563⁰C sowie eine^ Minimal temperatur von etwa 1516°C auf.

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Es werden fünf Kokillen von der zweiten Pfanne aus vollgegossen, wobei die gesamte Gießzeit 18 Minuten und 35 Sekunden beträgt. Die Gewichte der vergossenen Blöcke und die Ausflxeßgeschwindigkeiten aus der zweiten Pfanne sind aus der folgenden Tabelle II ersichtlich.

Tabelle II

Block	Block gewicht (kg)	Gieß zeit (sec.)	Iließge- schwindig- keit (kg/min.)	Pfannen tempera tur (⁰C)
1	468	215	131	1563
2	471	220	128	1563
3	474	225	127	1560
4	489	225	130	1552
5	475	230	124	1543

Während des Gießens der Blöcke wird Argongas vom Reservoir 13 über den Durchflußmesser 16 dem Ausguß 11 mit einem Durchsatz zwischen 0,48 und 0,57 ι A (bezogen auf Normaldruck und -temperatur) zugeführt, wobei der auf dem Mano-

meter 17 angezeigte Gasdruck zwischen 1,8631 und 1,582 kg/cm schwankt.

Aus der Tabelle II geht hervor, daß die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls durch den Gas-Ausguß 11 während des gesamten Gießversuchs nur wenig schwankt, und fünf Blöcke mit einem Gesamtgewicht von über 2000 kg vergossen werden, und zwar ohne Schwierigkeiten und Zusetzen des Ausgusses.

Am Schluß des Versuchs wird in der Ausgußöffnung ein ütahlpfropfen erstarren gelassen. Dieser Pfropfen wird entfernt

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und untersucht. Während bei herkömmlichen Ausgüssen ohne Gasschleier während des Gießens ein solcher Stahlpfropfen einen hohen Anteil an Aluminiumoxyd und ähnlichen Desoxydationsprodukten enthält, zeigt die metallographische Untersuchung des hier erzeugten Pfropfens keine Spur einer Bildung solcher Sub-, stanzen in dem der Wandung der Ausgußbohrung benachbarten Bereich. Es werden lediglich geringe Spuren von Aluminiumoxyd-Agglomeration im zentralen·Bereich des Pfropfens festgestellt.

Der Durchmesser des Austrittsendes der Ausgußbohrung 11a schwankt nach Durchführung des Versuchs zwischen 13j6 und 13j8 mm* Dies bedeutet eine sehr geringe Erosion des Ausgusses 11 während des Versuchsgießens. . ·

Der Gasdurchsatz des zum Gas-Ausguß 11 kommenden Gases liegt, bezogen auf die Oberfläche der Ausgußbohrung 11a, zwischen 0,1133 und 0,1416 n?/h. und 6,4516 cm² Bohrungsoberfläche (bezogen auf Normaldruck und -temperatur). Weitere Versuche zeigen, daß gute Ergebnisse bei niedrigeren Gasdurchsätzen erzielt werden. Bevorzugt ist daher ein Gasdurchsatzbereich zwischen 0,0340 und 0,1416 w?/h und 6,4516 cm Bohrungsoberfläche (bezogen auf Normaldruck und -temperatur). Gute Ergebnisse werden auch erreicht mit Gasdurchsätzen zwischen 0,0283 und

•ζ ρ

0,1699 ^m /k ^¹²¹*³- 6,4516 cm Ausgußbohrungsoberfläche (bezogen auf Normaldruck und -temperatur). Höhere Gasdurchsätze verhindern auch noch den Aufbau von Oxydationsprodukten an der Oberfläche der Ausgußbohrung, rufen jedoch einen turbulenten Metallfluß hervor und ergeben demzufolge eine ungleichmäßige Strömung. Sie sind daher weniger geeignet.

Beispiel III

Es wird ein Versuch durchgeführt, bei dem in industriellem Maßstab gegossen wird. In einem üblichen elektrischen

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25 to-Liclrbbogenofen wird aluminiumberuhigter Stahl erschmolzen und in eine Pfanne abgestochen· Diese Pfanne wird in eine zweite Pfanne mit zwei Gas-Ausgüssen umgefüllt, welche jeweils eine Bohrung mit einem Durchmesser von etwa 17 mm. aufweisen. Der Stahl weist 0,36 % Kohlenstoff, 0,47 % Mangan, 0,16 % Silicium, 0,04 % Schwefel, 0,015 % Phosphor, 0,33 % Kupfer und 0,05 % Aluminium (säurelöslich.) auf·

Der geschmolzene Stahl wird über einen Bodenausguß von der ersten in die zweite Pfanne gegossen. Die beiden von der fe zweiten Pfanne ausgehenden Metallströme werden in zwei wassergekühlte Stranggießkokillen geleitet. Die Stahlströme weisen jeweils eine Temperatur von etwa 1577°C auf. Es werden etwa 23 54-1 kg Stahl in 61 Minuten bis zur völligen Entleerung der Pfanne vergossen. Üblicherweise setzt sich, der Ausguß beim Vergießen von Stahl mit einem derart hohen Gehalt an Aluminium mit Aluminiumoxyd-Ablagerungen zu, bevor die Pfanne vollkommen geleert ist.

Die bei diesem Versuch gegossenen Probestücke weisen

ρ lediglich eine Oberflächenporosität von 1,4 Randporen je 929 cm Probestückoberfläche auf, während mit üblichen Ausgüssen und

ρ siliciumberuhigtem Stahl 50 bis 100 Bandporen je 929 cm Gieß-

" lingsoberfläche beobachtet werden. Eandporen in der Oberfläche von gegossenen Stahlstücken lassen Nähte bei den daraus gewalzten Stahlerzeugnissen entstehen. Diese Oberflächenfehler, d.h. Nähte, sind bei vielen Anwendungen nicht annehmbar, wo die Oberflächenqualität von Bedeutung ist. Die Möglichkeit, aluminiumberuhigten Stahl durch Pfannenausgüsse zu vergießen, hat auch den Vorteil, daß ein feinkörniger Stahl, bezogen auf den McQuaid-Ehn-Test, hergestellt v/erden kann, ohne daß teure Ferro vanadium- Zusätze dem geschmolzenen Stahl zugefügt werden müßten.

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Dieses Beispiel verdeutlicht die. Ausführbarkeit der Erfindung in industriellem Maßstab und die damit zu erzielenden Vorteile.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Gießen von beruhigtem Stahl, insbesondere aluminiumberuhigtem Stahl, der vorzugsweise einen Gehalt von mindestens 0,02 % an säurelöslichem Aluminium aufweist, wobei ein nicht reagierendes Gas dem Bodenausguß der Gießpfanne zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer Verstopfung der Ausgußbohrung (11a} 11a¹, 11b) durch Ablagerung von Oxiden oder Oxidationsprodukten an der Bohrungswandung dem Ausguß (HjH¹) das nicht reagierende, vorzugsweise inerte Gas unter Druck zugeführt, und zwischen dem durch die Ausgußbohrung (HajHa¹,11b) strömenden Stahl und der Bohrungswandung ein Gasschleier ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch das Ausgußmaterial zur gesamten 'Wandungsfläche der Ausgußbohrung (HajHa¹,11b) unter Druck hindurchdiffundieren gelassen wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausguß (11') mit zylindrischer Bohrung (11a¹) verwendet wird, welche ein stahlbadseitiges, sich nach außen erweiterndes Ende (11b) aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß Argon dem Ausguß (1IjH¹) zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas dem Ausguß (11j11^f) mit einem Durchsatz zwischen 0,0283 und 0,1699, vorzugsweise zwischen 0,034-0 und 0,1416, insbesondere zwischen 0,1133 und 0,1416 is? je Stunde und 6,4^16 cm² Bohrungsfläche (bezogen auf Normaldruck und -temperatur) zugeführt wird.

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6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausguß aus Zirkoniumoxid oder Zirkoniumsilikat verwendet wird. .

7· Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einem Druck

zwischen 0,552 und 2,11 kg/cm zugeführt wird.

8, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7ι wobei eine mit einem Bodenausguß versehene Gießpfanne vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (11; 11·) einen Ring aus gasdurchlässigem feuerfestem Material aufweist und an eine Quelle (13) für inertes Druckgas derart angeschlossen ist, daß das inerte Gas durch das Ausgußmaterial zur Oberfläche der Ausgußbohrung (1.IaJHa¹,1Ib) strömt.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (11V) wenigstens eine Kammer (22) aufweist, an welche die Quelle (13) für inertes Druckgas angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (11') eine zur Ausgußbohrung (11a¹,11b) koaxiale Ringkammer (22) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (22) mit hochporösem Ziegelstein gefüllt ist, dessen Porosität derart ist, daß in der Ringkammer (22) im wesentlichen kein Widerstand gegen das strömende Gas vorhanden ist.

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12· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Quelle (15) für inertes Druckgas und dem Ausguß (11;11·) ein Druckregler (15) vorgesehen ist·

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (II5II¹) bis auf die Bohrung (11a;11a',11b) mit einem Überzug (19519¹) aus gasundurchlässigem Material, vorzugsweise Porzellanemaille, versehen ist·

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (HjH¹) mindestens eine, vorzugsweise zwei von einer Außenfläche des Ausgusses (11; 11') ausgehene·* Sackbohrungen (20) zum Anschluß einer Gaszuführleitung aufweist.

15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgußbohrung (11a}11a', 11b) ein Länge/Durchmesser-Verhältnis von mindestens 3 besitzt.

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