DE2519275A1 - Verfahren zum stranggiessen von stahl - Google Patents
Verfahren zum stranggiessen von stahlInfo
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Description
NIPPON STEEL CORPORATION
No.6-3, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio /Japan
HITACHI CABLE, LIMITED No. 1-2, 2-chome,Mariiinouchi,Chiyoda-ku, Tokio /Japan
"Verfahren zum Stranggießen von Stahl"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem ein Zusatzmetall in die Tundishschmelze
eingeführt wird.
Qualitätsstahle, insbesondere beruhigte Stähle werden häufig noch in Kokillen vergossen,was mit geringem Ausbringen
und hohen Kosten verbunden ist. Aus diesem Grunde geht das Bestreben dahin, auch Qualitäts- und insbesondere
beruhigte Stähle strangzugießen. Die Schwierigkeiten dabei resultieren jedoch daraus, daß diese Stähle
häufig einer engen Analyse genügen müssen. Dies gilt insbesondere für Elemente wie Aluminium, Molybdän, Kalzium,
Titan, Zirkonium, Bor und Seltene Erdmetalle, die gezielt zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften zugesetzt
werden. So dient ein Aluminiumzusatz beispielsweise einer Verbesserung der Ziehbarkeit von Feinblech
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2b 1 9275
und darüber hinaus der Desoxydation, während Kalzium im wesentlichen zur Desoxydation, Raffination und zum
Abbinden des Schwefels zugesetzt wird. Auch Titan und Zirkonium bilden Sulfide und verbessern die Verformbarkeit
und Festigkeit hochfester Bleche. Außerdem verbessert das Titan durch Abbinden des Kohlenstoffs und
Stickstoffs die Alterungsbeständigkeit und Tiefziehbarkeit von Kaltblech, während Bor die Härtbarkeit und
Festigkeit verbessert. Die Seltenen Erdmetalle bilden ebenfalls Sulfide und verbessern die Verformbarkeit
von Blechen, die Kerbschlagzähigkeit sowie die Beständigkeit gegen lamellares Aufreißen und durch Wasserstoff
bedingte Risse. Außerdem verbessern sie die Emaillierfähigkeit, während Vanadin und Niob vornehmlich
eine bessere Zähigkeit ergeben.
Üblicherweise werden die Zusatzelemente beim Abstich in die Pfanne oder beim Stranggießen in den Tundish gegeben.
Damit ist jedoch einerseits ein erheblicher Verlust und eine schwankende Ausbeute verbunden, so daß es schwierig
ist, eine bestimmte Analyse einzustellen. Aber selbst wenn es gelingt, die Zusatzelemente in der vorgesehenen
Menge in die Schmelze einzubringen, besteht die Gefahr von Oberflächenfehlern.
Die Schwierigkeiten und Fehler sind insbesondere dadurch bedingt, daß Aluminium, Kalzium, Titan, Zirkonium, Bor
und die Seltenen Erdmetalle eine hohe Sauerstoffaffinität besitzen, so daß ein erheblicher Teil infolge Oxydation
durch den Luftsauerstoff, Reaktionen mit der Schlacke und den Futterwerkstoffen sowie gegebenenfalls
509845/0811
mit einem Abdeckpulver verlorengeht. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß sich die aus der Reaktion
herrührenden Oxyde leicht an der Gießöffnung des Tundish festsetzen und dort Ansätze bilden.
Andererseits lassen sich Bor, Niob und die Seltenen Erdmetalle zwar gleichmäßig in der Schmelze verteilen, befinden
sich jedoch später vornehmlich in der Oberflächenzone des Blocks oder der Bramme, wo sie eine Reihe von
Fehlern, insbesondere Oberflächenrisse verursachen. Die Rissgefahr ist beim Stranggießen im Vergleich zum herkömmlichen
Blockguß insofern größer, als der Gießstrang zwangsläufig erheblichen thermischen und mechanischen
Spannungen unterworfen ist. Dabei ist die Rißgefahr besonders groß, wenn der Stahl Seltene Erdmetalle enthält,
die bevorzugt in die Oberflächenzone übergehen.
Um den erwähnten Schwierigkeiten zu begegnen,ist es bekannt,
die Zusatzelemente als Draht in die Tundishschmelze einzuführen. Damit läßt sich zwar die Gefahr einer Ansatzbildung
an der Gießöffnung verringern und die Ausbeute verbessern, nicht jedoch die Gefahr von Reaktionen
mit einem Abdeckpulver vermeiden und auch keineswegs eine genaue Analyse einstellen. Weiterhin lassen sich
durch diese Art des Einführens der Zusatzelemente nicht
die obenerwähnten Oberflächenfehler vermeiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das den Vorteil einer hohen Ausbeute
und einer genauen Endanalyse besitzt, sich wirtschaftlich durchführen läßt und die erwähnten Oberflä-
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chenfehler, insbesondere Risse vermeidet. Dabei soll
sich das Verfahren insbesondere zum Herstellen von Stranggußbrammen für hochzähe Röhrenbleche und kaltgewalztes
Tiefzieh- oder Emaillierblech sowie für Kernstähle eignen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in
einem Verfahren, bei dem erfindungsgemäß das Zusatzmetall als umhüllter Draht mit einer unter Berücksichtigung
des Drahtdurchmessers und der Gießgeschwindigkeit eingestellten Vorschubgeschwindigkeit in die Schmelze
eingeführt wird. Dabei wird die Zusammensetzung und dicke Umhüllung so eingestellt, daß sie sich in Abhängigkeit
von der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes in einer vorgegebenen Tiefe auflöst, um jeden Kontakt
des Zusatzmetalls mit dem Luftsauerstoff und/oder einem Abdeckpulver auszuschließen. Vorzugsweise besteht
die Umhüllung aus einem reaktionsträgen Metall, das beispielsweise als Blech überlappend um den Zusatzdraht
herumgelegt sein kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zusatzdraht,
Fig. 2 eine Vorrichtung zum Umhüllen des Zusatzdrahtes,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie HI-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Zusatzdraht,
B 0 9 8 1, B / 0 8 1 1
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Tundish mit
einer Vorrichtung zum Zuführen des Zusatzdrahtes,
Fig. 6 einen Brammenquerschnitt und Fig. 7 ein Seigerungsdiagramm.
Der erfindungsgemäße Zusatzdraht erlaubt ein leichtes und wirkungsvolles Legieren bei hoher Ausbeute,- ohne
die Gefahr von Reaktionen mit dem die Badoberfläche bedeckenden Pulver und/oder dem Luftsauerstoff. Bewirkt
wird dies dadurch, daß der Zusatzdraht mit einer Ummantelung aus einem reaktionsträgen Metall in Form
eines dünnen Blechs vorgegebener Dicke derart umhüllt ist, daß sich die Seiten des eingerollten Blechs überlappen.
Vorzugsweise beträgt die gegenseitige Überlappung der Längsseiten des Blechs mindestens 45°, bezogen
auf die Drahtachse. Bei der Verwendung eines Mantelblechs ergeben sich geringe Kosten und bietet sich die Möglichkeit,
ohne Schwierigkeiten ein ganzes Drahtbund herzustellen. Sin wesentlicher Vorteil besteht ferner darin,
daß die Umhüllung über die gesamte Drahtlänge hinweg eine gleichmäßige Dicke besitzt, ohne daß dabei besondere
Schwierigkeiten auftreten. Vorzugsweise wird der Zusatzdraht durch Walzen oder Ziehen mit der Ummantelung
versehen.
Erfindungsgemäß wird die Dicke der Umhüllung so gewählt, daß sich die Umhüllung in einem bestimmten Abstand unterhalb
der Badoberfläche auflöst und erst dann das Zusatzmetall mit der zu legierenden Schmelze in Berührung
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2^19275
Auf diese Weise wird das Zusatzmetall unterhalb der Badoberfläche in den aus einem Tauchrohr strömenden
Stahl gegeben. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, die Schmelztiefe des Zusatzmetalls individuell einzustimmen,
um beispielsweise Oberflächenrisse verursachende Legierungselemente lediglich im Strangkern zu verteilen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit je nach Zusatzmetall und -menge den Lösungszeitpunkt
und -ort des Zusatzmetalls individuell einzustellen.
Um das Zusatzmetall gleichmäßig in den üblicherweise aus einer Tauchlanze ausströmenden Stahl ohne Berührung
mit einem Abdeckpulver einzuführen, sollte die Schmelztiefe des Drahts mindestens 20 mm, vorzugsweise
mindestens 50 mm unterhalb der Badoberfläche liegen. Die Mantel- bzw. Blechdicke ergibt sich dabei als
Funktion der Schmelztiefe nach der Formel
d= 0,5D (1-/1- ) (1),
DAv
in der d die Manteldicke, D der Drahtdurchmesser, ν die lineare Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes, H
die Schmelztiefe und A eine Konstante ist, die sich nach Art des Mantelmetalls, dem Zustand der Umhüllung,
der Art des Zusatzmetalls und der Badtemperatur richtet.
Die lineare Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes wird
nach der Formel
tfv = d MC/D2, (2)
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— *7 —
unter Berücksichtigung des angegebenen Gehaltes an Zusatzelementen
im Stahl bestimmt. In der Formel bedeutet M die Gießgeschwindigkeit in t/min, C den gewünschten
Legierungsgehalt des Stahls, D den Drahtdurchmesser und
iK eine Konstante, die von der Menge der Zusatzelemente
je "Volumeneinheit des Zusatzdrahtes und der Ausbeute abhängig ist.
Bestimmte Zusatzelemente wie Niob, Seltene Erdmetalle und Bor führen zu Oberflächenrissen, wenn sie sich
nahe der Block- oder Brammenfläche anreichern, und zwar unabhängig von der Schmelztiefe des Zusatzdrahtes
von mindestens 20 mm. Bei Versuchen konnte nun festgestellt werden, daß diese Zusatzelemente in dem aus
der Tauchlanze austretenden, abwärts gerichteten Strom des Stahls gelöst werden, wenn die Schmelztiefe mindestens
100 mm, vorzugsweise aber mindestens 150 mm unterhalb der Badoberfläche liegt. Diese Tiefe reicht
aus, die Oberflächenzone eines Blocks oder einer Bramme von schädlichen Elementen freizuhalten und deren Verteilung
im wesentlichen auf den Block- bzw. Brammenkern zu beschränken. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet
somit die Möglichkeit, Kernstähle herzustellen. Dazu braucht lediglich unter Anwendung der Formeln (1) und
(2) sowie unter Berücksichtigung der vorerwähnten Schmeliztief e die Manteldicke bestimmt zu werden.
Ist der Drahtdurchmesser D zu gering, ergeben sich
Schwierigkeiten beim Umhüllen und ist nach der Formel (2) eine hohe Vorschubgeschwindigkeit unerläßlich.
Dies führt zu Schwierigkeiten beim Einbringen in die Schmelze und erfordert einen unerwünschten apperativen
Aufwand. Bei zu großem Drahtdurchmesser reicht dagegen
5 0 9 G ι, Π / f; 8 1 1
die für den Vorschub und das Einbringen erforderliche
Flexibilität des Drahtes nicht aus. Der Drahtdurchmesser liegt daher vorzugsweise bei 1 bis 10 mm.
Die Verwendung eines Manteldrahtes besitzt im Gegensatz zu gekapselten Granalien den Vorteil, daß sich
jede Gasentwicklung beim Legieren bzw. Einführen in die Schmelze vermeiden läßt.
Je nach Lage des Tundish in bezug auf den Treibapparat für den Draht kann es schwierig sein, den Zusatzdraht
senkrecht zur Badoberfläche einzuführen. In diesem Falle, muß der Draht geneigt in bezug auf die Badoberfläche
in die Schmelze eingeführt werden. Ist der Winkel zwischen dem Draht und der Badoberfläche zu gering, dann
ergibt sich eine zu geringe Schmelztiefe und besteht die Gefahr, daß ungelöste Teile des Drahts auf den
eingetauchten Teil der Gießlanze treffen. Der Einlaufwinkel des Drahtes in bezug auf die Badoberfläche
sollte daher vorzugsweise 20 bis 90° betragen.
Auch wenn die Manteldicke nach den Formeln (1) und (2) bestimmt wird, kann sich eine Änderung der Einlaufgeschwindigkeit
in Abhängigkeit von den Gießbedingungen ergeben. In diesen Fällen sollte die Schmelztiefe nach
der aus der Formel (1) abgeleiteten Formel
H = A-d. (1 - —§-) ν (3)
bestimmt werden.
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Als reaktionsträge im Sinne der Erfindung gelten solche Metalle, deren Reaktionsvermögen geringer ist als
das des Zusatzmetalls; dies gilt vor allem für Eisen, darüber hinaus aber auch für Kupfer, Aluminium, Nickel
und Molybdän je nach den Besonderheiten des Einzelfalls.
Soll nicht nur jede Reaktion mit dem Abdeckpulver vermieden, sondern auch ein Einschleppen des Pulvers durch
den Draht in die Schmelze verhindert werden, dann kann auf die Badoberfläche ein feuerfester Ring eingebracht
und frei von dem Abdeckpulver gehalten werden. Der Zusatzdraht wird alsdann durch den pulverfreien Ring
direkt in die Schmelze eingeführt. Das Pulver wird beim Stranggießen auf die Badoberfläche gegeben, um als
Schmiermittel zwischen der Strang- und der Kokillenoberfläche zu fungieren und eine Oxydation des Stahls
zu vermeiden. Hierfür eignet sich ein Pulver mit bis 11% Kohlenstoff, 30 bis 45% Kieselsäure, 2 bis 16%
Tonerde, 2§ bis 45% Kalziumoxyd, bis 6% Ei sen (HI)-Oxyd, bis 11% Natrium, bis 9% Eisen.
Der Manteldraht läßt sich mit einer Vorrichtung der in Fig. 2 dargestellten Art leicht herstellen. Dies
geschieht in der Weise, daß ein dünnes Metallband, beispielsweise ein Stahlband 2 mit größerer Breite
als der Umfang des Zusatzdrahtes 1 durch eine Folge von Biegewerkzeugen 31» 32, 33 und 34 geführt wird.
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- ίο -
Das erste Biegewerkzeug 31 besitzt ein U-förmiges Hol größerer Breite als das Band, während das Hol des zweiten
Biegewerkzeugs einen größeren Umfang besitzt als die Bandbreite; es biegt das Blech 2 in die in Fig. 3 dargestellte
Form, in der das Blech den Zusatzdraht aus beispielsweise Aluminium, Mischmetall, Titan, Magnesium
oder Kalzium bereits im wesentlichen umhüllt. Der Zusatzdraht 1 wird zwischen den beiden Biegewerkzeugen
31 und 32 mit Hilfe einer Führungsrolle 4 in die sich
schließende Blechumhüllung eingeführt.
Das Biegewerkzeug 33 besitzt schließlich ein Hol mit geringerem Innenumfang als die Blechbreite, während
das Hol des letzten Biegewerkzeugs 34 einen größeren Umfang als der Zusatzdraht 1 besitzt. Somit wird das
Mantelblech 2 in dem Biegewerkzeug 33 zu einem Röhrchen geformt, das im letzten Biegewerkzeug 34 so gepreßt
wird, daß sich die beiden Längsseiten des Blechs 2 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 gegenseitig überlappen.
Hinter dem Biegewerkzeug 34 kann der umhüllte Zusatzdraht nochmals durch ein Biegewerkzeug geführt
und alsdann gehaspelt werden.
Der umhüllte Draht ist ohne weiteres lagerbeständig, auch wenn der Zusatz selbst hygroskopisch ist oder eine geringere
thermische oder mechanische Festigkeit als die Umhüllung besitzt. Die richtige Wahl des Drahtdurchmessers
und der Blechdicke erlaubt ein optimales Einbringen und Dosieren von Legierungen sowie Desoxydations-
und Raffinationselementen ohne die Gefahr von Block- oder Brammenrissen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
§09845/081 1
Beispiel 1
Beim Herstellen eines Röhrenstahls 1 der Qualität X 52 gemäß API sollte die Schmelze mit Seltenen Erdmetallen
legiert werden. Dazu wurde ein desoxydierter Konverterstahl mit 0,15% Kohlenstoff, 0,24% Silizium, 1,37% Mangan,
0,013% Phosphor, 0,009% Schwefel, 0,025% Aluminium und 0,04% Niob mit Hilfe einer Tauchlanze bei einer
Geschwindigkeit von 2,16 t/min in den Tundish einer Stranggießkokille der Abmessungen 1880 χ 210 mm vergossen.
Um den Stahl auf einen Gehalt an Seltenen Erdmetallen von 0,022% einzustellen und auf diese Weise
die leicht zu streckenden Mangansulfide in schwer zu streckende Sulfide der Seltenen Erdmetalle umzuwandeln,
wurde in die Tundishschmelze ein aus 48% Cer, 30% Lanthan, 15% Neodym und 4% Praseodym bestehender umhüllter Draht
mit einem Durchmesser von 4,3 mm eingeführt. Entsprechend der Formel (2) wurde φ zu 0,00193 errechnet und
ergab sich für die Vorschubgeshwindigkeit
ν = 0,00193 · 2,16 · 0,022/(4,3 Ί0"3)2
= 5,0 (m/min).
Für eine Schmelztiefe von 150 mm ergibt sich bei einer Konstanten A von 87 min/m eine Blechdicke von
d _ η 5 . λ -z ( Λ _V Λ _ 4 ■ 150
α - υ,ο 4,3 { ι ι 4,3 · 07 · 5,0
= 0,38 (mm)
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Der Zusatzdraht wurde dementsprechend mit einem O,38 mm
dicken Stahlblech umhüllt und mit einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 5,0 m/min von einer Vorrichtung
der in Fig. 5 dargestellten Art in die Tundish-Schmelze
eingeführt.
Die Vorrichtung der Fig. 5 besteht aus einer Vorratstrommel 11, von der der umhüllte Zusatzdraht 12 mit Hilfe von
Treibrollen 13 durch eine Führung 14 in die im Tundish 15
befindliche Schmelze 18 geführt wird. Dem Tundish 15 wird über ein Tauchrohr 16 ständig neue Schmelze zugeführt,, Über
der Tundish-Schmelze 18 befindet sich ein Abdeckpulver 17, mit dem der Zusatzdraht jedoch angesichts seiner Umhüllung
nicht zu reagieren vermag. Die Vorschubgeschwindigkeit des umhüllten Zusatzdrahtes 12 wird mit Hilfe eines Geschwindigkeitsmessers
19 überwacht. Die mit der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung vergossene Bramme wurde einem Ausgleichsglühen
bei 12500C unterworfen und zu Blech mit einer
Dicke von 60 mm sowie bei 900 bis 7300C bis auf eine Blechdicke von 12,7 mm ausgewalzt. Die mechanischen Eigenschaften
des Blechs aus dem Stahl 1 sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.
Im Rahmen eines Vergleichsversuches 2 wurden unter denselben Bedingungen in eine Tundish-Schmelze übliche Drahtstükke
der Abmessung 10 χ 30 mm aus Seltenen Erdmetallen eingeführt.
Die entsprechenden Daten sind ebenfalls aus der Tabelle II zu ersehen. Die Daten der Tabellen zeigen, daß der mit
dem erfindungsgemäßen Zusatzdraht legierte Stahl den beabsichtigten Gehalt an Seltenen Erdmetallen aufweist und demzufolge
eine Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur von 26 J besitzt. Außerdem liegtseine Überganfestemperatur im Vergleich
zu dem in herkömmlicher Weise legierten Vergleichsstahl 2 um
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über 30C niedriger und ist die Ausbeute an Seltenem Erdmetall
etwa anderthalbmal so groß. Des weiteren ergibt sich aus der Tabelle II, daß ein Legieren einer weiteren Schmelze
desselben Stahls (Vergleichsversuch 3) mit einem 4,3 mm-Zusatzdraht aus Seltenen Erdmetallen und einer 0,15 mm dikken
Umhüllung bei einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 5,0 m/min angesichts der zu geringen Schmelztiefe zu
einer Bramme mit Längsrissen an der Oberfläche führte. Die Oberflächengüte wurde dabei in sechs Güteklassen von rissfrei
und A bis E eingeteilt, wobei E die schlechteste Klasse ist.
Bei einem weiteren Versuch 4 wurden einem Röhrenstahl der Qualität X 65 gemäß API mit einem extrem niedrigen Schwefelgehalt
Seltene Erdmetalle zugesetzt. Der Stahl enthielt 0,12% Kohlenstoff, 0,25% Silizium, 1,27% Mangan, 0,014% Phosphor,
0,003% Schwefel, 0,022% Aluminium, 0,04% Niob und 0,02% Vanadin und wurde zu Brammen der Abmessung 2050 χ 250 mm bei
einer Stranggeschwindigkeit von 0,65 m/min stranggegossen. Dabei wurde in die Tundish-Schmelze mit einer Vorschubgeschwindigkeit
von 4,2 m/min ein umhüllter Zusatzdraht mit einem Durchmesser von 3,6 mm entsprechend Versuch 1 eingeführt.
Die Wirksamkeit dessen vesanschaulicht die in der Tabelle III mit 135 J angegebene Kerbschlagzähigkeit bei
-20°C.
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Versuch 1 Versuch 4
Stahlanalyse {%)
Si
Mn
0,15 0,24 1,37 0,013
S Al Nb
0,009 0,025 0,04
C Si Mh P
0,12 0,25 1,27 0,014
S Al Nb V
0,003 0,022 0,04 0,02
Strang | 1 | Pr 4 |
1 |
Stranggeschw. m/min |
0,7 | 0,65 | |
(Yo) Ce 48 |
La Nd 30 15 |
dto. | |
u Durchmes-
s ser (cm)
ä Umhüllung
z Vorschub-
m .geschw.
e (m/mm)
t spez.Menge
a (g/min)
a (g/min)
4,3
0,38 mm-Stahlblech
5,0 493 3,6 0,45 mm-Stahlblech
4,2 289
-^ Einlauf winkel |
60° | 60° |
Zugabeart | Kokillenschmelze | Kokillenschmelze |
Ausbeute | 98 | 97 |
Brammenanal vs e
C Si Mn P 0,15 0,25 1,36 0,015
S Al Nb SE 0,009 0,023 0,04 0,02 C Si Mn P 0,12 0,25 1,25 0,015
S Al Nb V SE 0,003 0,021 0,04 0,02 0,013
Brammenoberfläche
gut gut
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τ 15 Tabelle II
Vergleichsversuch 3 Vergleichsversuch 2
Stahlana- C Si Mn P C Si Mn P
lyse (56) 0,15 0,24 1,37 0,013 0,14 0,25 1,35 0,013
S Nb S Mb
0,009 0,04 0,009 0,04
Strang | 2 | La 30 |
Nd 15 |
Pr 4 |
1 |
Stranggeschw. (m/min) |
0,7 | 0,7 | |||
Analyse CjO |
Ce 48 |
dto. | |||
Durchm. Z (mm) |
4,3 | 10 | |||
a t ζ m e
Form | Draht | 30 mm-Stucke |
Umhül lung 0, |
15 mm-Stahlblech | _ |
Vorschub- geschw. (m/min) Spez.Menge |
5,0 493 g/min |
31 Stück/min. (496 g/min.) |
t a |
Einlauf- winkel |
60° | Tundishschmelze |
1 | Zugabeart | Kokillenschmelze | 40 |
1 | Ausbeute 00 |
95 | |
Brammenanalyse
C Si Mn P
0,16 0,26 1,38 0,015
S Nb SE Al
0,009 0,04 0,021 0,023
C Si Mn P
0,14 0,27 1,37 0,014
S Nb SE Al
0,009 0,04 0,009 0,023
Brammenoberflächen
Längsrisse E
Längsrisse C
5 0 9 3 U 5 / 0 8 1
Brammenquer schnitt (mm) |
Versuch 1 | 48 | Tabelle | III | Vergleichs versuch 3 |
Vergleichsr versuch 2 |
ro cn |
|
Glühtemp. (0C) |
210 χ 1880 | 35 | 210 χ 1880 | 210 χ 1880 | CD ro -^] |
|||
Endtemp. | 1250 | 57 | Versuch 4 | SE-Anreicherung | 1250 | cn | ||
Blechdicke (mm) |
730 | 210 χ 2050 | in der Oberflä chenzone - |
730 | ||||
Giessbetrieb (SE) |
12,7 | 1250 | -große Vertikal risse - kein Endprodukt |
12,7 | ||||
cn | keine Ausgußan sätze; kein Rauch |
740 | dto. | Ausgussansätze, 02~Brennen, Rauchentwicklung |
||||
O CD CO -P- cn |
Kerbschlagz.(j) ΆΛ vE - 200C αι |
10,5 | 55 | |||||
/0811 | Übergangstemp (oc) |
dto. | -77 | |||||
Streckgrenze (hb) |
135 | 49 | ||||||
Dehnung (Ji) |
<-80 | 33 | ||||||
Zugfestig keit (hb) |
53 | 58 | ||||||
36 | ||||||||
61 | ||||||||
Beispiel 2
In einem 250 t-Konverter wurde ein Emaillierstahl mit
0,023% Kohlenstoff, 0,01% Silizium, 0,17% Mangan, 0,010%
Phosphor und 0,008% Schwefel erschmolzen, beim Entleeren des Konverters mit Ferromangan legiert und anschließend
im Vakuum entgast sowie zunächst mit Aluminium und dann mit Titan desoxydiert. Der Stahl enthielt alsdann 0,008%
Kohlenstoff, 0,01% Silizium, 0,17% Mangan, 0,011% Phosphor, 0,008% Schwefel und 0,043% Titan. Die Schmelze wurde in
einer Bogen-Stranggießanlage mit zwei Strängen und Kokillen der Abmessung 210 χ 1480 mm zu Brammen vergossen. In
die Tundishschmelze wurde ein mit einem Stahlblech von 0,31 mm Dicke umhüllter 4,0 mm-Draht aus Mischmetall mit
einer linearen Vorschubgeshwindigkeit von 10,0 m/min eingeführt. Die Blechdicke wurde nach der Formel (1) bestimmt,
um eine Schmelztiefe von 250 mm unterhalb der Badoberfläche zu gewährleisten. Die Berechnung erfolgte mit
einem Α-Wert von 87 min/m nach der Gleichung
CK. - 1 V-I- .-A.-JS50.
4ιΌ·87·10;0
= 0,31 (mm).
Nach dem Vergießen eines Strangs von 25 m Länge wurde in die andere Tundish-Schmelze ein mit einem 0,1 mm dicken
Stahlblech umhüllter, 4,0 mm dicker Mischmetalldraht mit einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 10,0 m/min eingeführt,
während in die erste Tundish-Schmelze ein nicht umhüllter 4,0 mm Mischmetalldraht eingeführt wurde. In beiden
Fällen wurde der Draht mit Hilfe einer Vorrichtung der in
Fig. 5 dargestellten Art eingeführt. Die Stranggeschwindigkeit der Brammen betrug 0,7 m$min. Auf diese Weise wurden
fünf Brammen mit einer Länge von 10 m mit einem Tundish ver-
509845/081 1
gössen. Von jeder Bramme wurden zwei Querschnittsproben
aus der ersten und der zweiten Brammenhälte genommen, um die Verteilung der Seltenen Erdmetalle über den Brammenquerschnitt
bei einem Viertel und bei Dreiviertel der Dicke sowie im Abstand von jeweils 2 mm in der Oberflächenschicht
und von 10 mm im Brammenkern zu bestimmen. Außerdem wurden die Brammen auf Oberflächenfehler untersucht«
Die Versuchsdaten sind in der nachfolgenden Tabelle IV zusammengestellt und aus dem Diagramm der Fig. 4 ersichtlich.
Die Daten zeigen, daß die Verteilung der Seltenen Erdmetalle in der Oberflächenzone und im Kern bei den herkömmlichen Vergleichsversuchen
I und J gleich ist und daß die betreffenden Brammen auf der halben Brammenbreite Oberflächenrisse besaßen,
während die Brammen aus mit ummanteltem Zusatzdra&t Regierten
Stählen G und H in einer 15 mm breiten Oberflächenzone keine Seltenen Erdmetalle enthalten, im Kern jedoch den gewünschten
Gehalt von 0,06% aufwiesen und darüber hinaus rissfrei sind. Auch kam es in diesen Fällen zu keinen Reaktionen mit
dem Abdeckpulver und ergab sich eine hohe Ausbeute. Im Falle des Stahls I wurden jedoch Reaktionen mit dem Abdeckpulver
beobachtet, weil die Schmelztiefe zu gering war.
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Tabelle IV
στ
CD CD
OO
cn
σ co
H | Strang | Gieß phase |
Zusatz- Brammen- draht zahl |
2 | Seltene Erd metalle Oberfl. Kern |
0,054 bis 0,065 |
SE-Aus- beute (#) |
Brammenober fläche |
|
G | I | 1 | 1 | Mischmetall, 4 mm, 0,25 mm Stahl blech |
2 | <0,002 | 0,055 bis 0,066 |
98 | gut |
J | 2 | 1 | It | 2 | < 0,002 | 0,053 bis 0,064 |
98 | gut | |
1 | 2 | Mischmetall, 4 mm, 0,1 mm-Stahl- blech |
2 | 0,056 bis 0,068 |
0,026 bis 0,042 |
95 | Längs risse |
||
2 | 2 | Mischmetall | 0,031 bis 0,043 |
57 | Längs risse |
VD
cn
CD
cn
Eine Konverter-Stahlschmelze mit 0,019% Kohlenstoff und 0,17% Mangan wurde im Vakuum auf einen Kohlenstoffgehalt
von 0,006% gebracht und anschließend mit Aluminium desoxydiert.
Der Stahl wurde dann in einer Bogengießmaschine mit zwei Strängen bei einer Stranggeschwindigkeit von
0,7 m/min und Kokillen der Abmessung 210 χ 148Omm vergossen.
In eine Tundish-Schmelze K wurde ein 4,5 mm dicker, mit einem 0,1 mm dicken Stahlblech umhüllter Titandraht mit
einer linearen Vorschubgeschwindigkeit von 12,7 m/min eingeführt. Die Blechdicke war nach der Formel (1) unter der
Annahme einer Schmelztiefe von 250 mm bestimmt worden.
Zum Vergleich wurden 0,8 kg/t Titan in eine Schmelze eines dem Stahl K ähnlichen Stahls L gegeben, der Stahl nach
dem Teilmengenverfahren entgast und ebenso wie der Stahl K vergossen. Fahrend des Vergießens wurde dem Stahl kein Titan
mehr zugesetzt.
Vor dem Warmwalzen wurden die Brammenoberflächen bis zu einer Tiefe von 2,5 mm entfernte In beiden Fällen wurde das
Titan über den Brammenquerschnitt analysiert. Dabei ergab sich für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer
Schmelztiefe des Zusatzdrahts von 250 mm vergossene Bramme eine durchschnittlich etwa 8 mm dicke titanfreie Oberflächenzone
und eine gleichmäßige Titanverteilung im Kern, wie dies schematisch in Fig. 7 dargestellt ist.
Nach dem Auswalzen auf eine Dicke von 5,0 mm wurden die Bänder aus den beiden Proben bei 5900C feehaspelt, anschließend
bis auf eine Dicke von 1,2 mm kaltgewalzt, 12 Stunden bei 7000C kastengeglüht und abschließend mit einer Querschnitts-
509845/0811
abnähme von Λ% dressiert.
Die Versuchsdaten sind in den nachfolgenden Tabellen V und VI zusammengestellt; sie zeigen, daß die Titanausbeute
bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergossenen Stahl wesentlich höher ist und daß dieser Stahl
bei hoher Oberflächengüte eine ausgezeichnete Tiefziehbarkeit besitzt.
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Ti-Draht/ DH-Zusatz
Stahlblech C Si Mh
Ddv (kg/t)
K 4,5 0,1 12,7 - 0,004 0,01 0,17 0,013 0,008
L - 0,8 0,004 0,001 0,16 0,011 0,007
Ti
Ti 0 N Oberfl. Kern Brammenoberfläche
ίοΔ\
fo/i\
ίοΑ\
fo/.\
f οΖΛ
K 0,050 0,0053 0,0057 <0,002 0,947 gut
bis 0,056
L 0,054 0,0056 0,0060 0,050 0,052 Oberflächen-
bis bis risse 0,061 0,059 Schlackeneinschlüsse
509845/081 1
Tabelle VI
OTT
CD CD
CO
cn ο
CD
Streck grenze (hb) |
Zugfestig keit (hb) |
Dehnung 00 |
plast. | 1 1 |
Verf. | Streckgrenzen dehnung 00 |
Walzsplitter (Ji) |
|
K L |
16,8 16,5 |
28,9 28,3 |
54 53 |
,90 ,91 |
0 0 |
0 5,8 |
ro
VjJ
K)
cn
co
K)
-J
cn
Claims (19)
1. Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem in die Tundish-Schmelze
ein Zusatzmetall eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein umhüllter
Draht eingeführt und die Dicke der Umhüllung auf die gewünschte Schmelztiefe eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem im Vergleich
zu dem Zusatzmetall reaktionsträgerem Metall besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelztiefe unterhalb der Auslaßöffnung einer Tauchlanze liegt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorschubgeschwindigkeit des Drahts in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser und von der Gießgeschwindigkeit bestimmt
wird.
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5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorschubgeschwindigkeit und die Dicke der Umhüllung nach den Gleichungen
ν =
d = 0,5 D (1 -V 1 - 4H )
DSv
bestimmt werden, in denen ν die Vorschubgeschwindigkeit, d die Dicke der Umhüllung, H die gewünschte Schmelztiefe,
M die Gießgeschwindigkeit in t/min, C der angestrebte Gehalt des Stahls an dem Zusatzmetall, D der Drahtdurchmesser, iu
eine vom Gewicht des Zusatzmetalls je Volumeneinheit und der Ausbeute abhängige Konstante und A eine von der Art der Umhüllung,
deren Zustand, der Natur des Zusatzmetalls und der Temperatur der Schmelze abhängige Konstante sind.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiefe mindestens 20 mm beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiefe, mindestens
150 mm beträgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zusatzmetall aus Aluminium, Titan, Zirkonium, Bor, Seltene Erdmetalle, Vanadin, Niob und Magnesium
einzeln oder nebeneinander besteht.
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9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umhüllung aus Eisen, Kupfer, Aluminium, Nickel oder Molybdän oder deren Legierungen besteht.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in eine Stahlschmelze mit 0,18% Kohlenstoff, mindestens 1,0% Mangan und höchstens 0,015% Schwefel das Zwei- bis
Achtfache des Schwefelgehalts an Seltenen Erdmetallen eingeführt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in einen vakuumbehandelten Stahl mit höchstens 0,01% Kohlenstoff mindestens das Vierfache des Kohlenstoffgehalts
an Titan eingeführt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Stahlschmelze mit höchstens 0,4% Mangan im Vakuum auf einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,40% entkohlt
und mittels eines aus Titan und Seltenen Erdmetallen oder deren Legierungen bestehenden umhüllten Drahtes
mit einer Schmelztiefe von mindestens 100 mm ein Titangehalt von 0,01 bis 0,3% und ein Ge_halt an Seltenen
Erdmetallen von 0,01 bis 0,15% eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zusatzdraht mit einem Winkel von 20 bis 90°, bezogen auf die Badoberfläche, in die Schmelze eingeführt
wird.
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14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Draht durch ein Abdeckpulver aus bis 11% Kohlenstoff,
30 bis 45% Kieselsäure, 2 bis 16% Tonerde, 25 bis 45% Kalziumoxyd, bis 6% Eisen(lll)-Oxyd, bis 11% Natrium
und bis 9% Eisen in die Schmelze eingeführt wird.
15. Zusatzdraht zur Verwendung bei dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet
durch einen Kern (1) aus einem Legierungs-, Desoxydations- und/oder Raffinationsmetall und eine Umhüllung
(2) aus einem im Vergleich zum Kernmetall reaktionsträgeren Werkstoff«
16. Zusatzdraht nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kern (1) aus Aluminium, Titan, Zirkonium, Bor, Seltenen Erdmetallen,
Vanadin, Niob und deren Legierungen einzeln oder nebeneinander besteht.
17. Zusatzdraht nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (2)
aus Eisen, Kupfer, Aluminium, Nickel, Molybdän und deren Legierungen besteht.
18. Zusatzdraht nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umhüllung (2) aus einem gerollten Blech mit überlappenden Längsseiten besteht.
19. Zusatzdraht nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kerndurchmesser 1 bis 10 mm und/oder der Überlappungswinkel
der Umhüllung (2) mindestens 15°, bezogen auf die Drahtachse, beträgt.
509845/0811
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JP8412774A JPS5113311A (ja) | 1974-07-24 | 1974-07-24 | Renzokuchuzochuhenyorino hoorooyokohanno seizohoho |
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-
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- 1975-04-30 IT IT2286975A patent/IT1037740B/it active
- 1975-04-30 FR FR7513704A patent/FR2269581A1/fr active Granted
- 1975-04-30 DE DE19752519275 patent/DE2519275B2/de not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8235 | Patent refused |