DE2723817B2 - Use of stabilized zirconium oxide as a material for a nozzle for the continuous casting of very fine steel wires - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Stranggießen von sehr feinen Stahldrähten aus einer Stahlschmelze mit hohem Siliciumgehalt und sie besteht in der Verwendung eines speziellen Werkstoff für die Stranggießdüse.The invention relates to the continuous casting of very fine steel wires from molten steel with a high Silicon content and it consists in the use of a special material for the continuous casting nozzle.

Aus der französischen Patentschrift 21 36 976 ist die Verwendung einer Stahlschmelze mit einem außergewöhnlich hohen Siliciumgehalt zur Erzielung von endlosen, sehr feinen Stahldrähten mit konstantem Querschnitt, wie sie z. B. in Kabeln für die Bewehrung von Luftreifen verwendet werden, bekannt Dabei bildet sich auf dem in den ein sauerstoffhaltiges Kühlmedium enthaltenden Kühlraum eingespritzten flüssigen Stahldraht Siliciumdioxid (SiO₃).From the French patent specification 21 36 976 the use of a steel melt with an exceptionally high silicon content to achieve endless, very fine steel wires with a constant cross section, as z. B. used in cables for the armoring of pneumatic tires, known. In this case, silicon dioxide (SiO ₃ ) is formed on the liquid steel wire injected into the cooling chamber containing an oxygen-containing cooling medium.

Es stellte sich nun heraus, daß der Querschnitt des so hergestellten Stahldrihts dazu neigt, mit der Gebrauchsdauer der Stranggießdüse zuzunehmen.It turned out that the cross-section of the so produced steel wire tends to increase with the useful life the continuous casting nozzle to increase.

Tatsächlich ist dieses Hauptteil einer solchen Stranggießvorrichtung zahlreichen, gleichzeitig auftretenden störenden Einwirkungen unterworfen. Unter diesen Einwirkungen seien genannt: Die hohe Temperatur der Stahlschmelze, die mechanische Erosion durch den mit Geschwindigkeiten bis zu mehreren zig Meter pro Sekunde hindurchtretenden Stahl, die gleichzeitige Korrosion sowohl durch die reduzierenden Elemente (C, Si, Al, usw.) als auch durch die anwesenden oder sich in dem die Stranggießdüse durchfließenden Stahl bildenden Oxide (SiO₂, Al₂O₃, usw.).In fact, this main part of such a continuous casting device is subject to numerous, simultaneously occurring disruptive effects. These effects include: the high temperature of the molten steel, the mechanical erosion by the steel passing through at speeds of up to several tens of meters per second, the simultaneous corrosion both by the reducing elements (C, Si, Al, etc.) and by the oxides present or forming in the steel flowing through the continuous casting nozzle (SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , etc.).

So ergab eine Stranggießdüse aus reinem Aluminiumoxid (AI₂O₃), die durch Hitzesinterung unter hohem Druck erhalten wurde, beim Stranggießen mit einer Geschwindigkeit von 10 Meter pro Sekunde von 1500⁰C heißem Stahl mit den Gehalten an den folgenden Elementen: Si = 3,5%, C = 0,38%, Mn = 0,07%, Cr = 0,8%, Al = 0,010%, eine Änderung des Durchmessers des Drahtstranges in der Größenordnung von 10 Mikrometer pro Stunde; der anfängliche Durchmesser des Drahts betrug 160 Mikrometer, so daß sich eine relative Änderung des Durchmessers um mehr als 6% pro Stunde ergibt.There was thus obtained a continuous casting nozzle made of pure aluminum oxide (Al ₂ O _3), which was obtained by Hitzesinterung under high pressure, in the continuous casting at a speed of 10 meters per second of 1500 ⁰ C hot steel with the contents of the following elements: Si = 3 , 5%, C = 0.38%, Mn = 0.07%, Cr = 0.8%, Al = 0.010%, a change in the diameter of the wire strand on the order of 10 micrometers per hour; the initial diameter of the wire was 160 micrometers, giving a relative change in diameter of more than 6% per hour.

Es wurde auch schon die Verwendung bestimmter anderer gesinterter hochschmelzender Oxide zum Vergießen von Stahlschmelzen mit relativ hohem Siliciumgehalt vorgeschlagen, z. B. die Verwendung von Oxiden auf Basis radioaktiver Elemente. Die Verarbeitung solcher Oxide zu Stranggießdüsen bedingt die Mitverwendung von Schutzmitteln, was ihren technischen Gebrauch sehr kostspielig macht.The use of certain other sintered refractory oxides for Pouring molten steel with a relatively high silicon content proposed, e.g. B. the use of Oxides based on radioactive elements. The processing of such oxides into continuous casting nozzles requires the Use of protective agents, which makes their technical use very expensive.

Auch die Verwendung von im wesentlichen aus Zirkonoxid bestehenden StranggießdUsen war bekannt; allerdings wurde bisher davon abgeraten, Zirkonoxid zum Stranggießen von silicium- und manganhaltigen Stählen wegen deren korrodierender Wirkung zu verwenden.The use of continuous casting nozzles consisting essentially of zirconium oxide was also known; however, it was previously advised against using zirconium oxide for the continuous casting of silicon and manganese-containing Steels because of their corrosive effect use.

Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung von mit Magnesiumoxid und/oder einem Seltenen Erdoxid stabilisiertem Zirkonoxid als Werkstoff für eine Düse s zum Stranggießen von sehr feinen Drähten aus einer Stahlschmelze mit hohem Siliciumgehalt, wobei das aus dem Stabilisator gebildete Silikat einen Schmelzpunkt oberhalb der Betriebstemperatur der Stranggießdüse aufweist, Drähte erhalten werden, deren Durchmesser auch bei längerer Betriebsdauer der Düse konstant bleibtIt has now been found that when using magnesium oxide and / or a rare earth oxide stabilized zirconium oxide as a material for a nozzle s for the continuous casting of very fine wires from a Molten steel with a high silicon content, the silicate formed from the stabilizer having a melting point Above the operating temperature of the continuous casting nozzle, wires are obtained whose diameter remains constant even if the nozzle is in operation for a longer period of time

Es war bekannt, daß reines Zirkonoxid beim Erhitzen und beim Abkühlen innerhalb gewisser Temperaturbereiche Kristallgitteränderungen, die zu SpannungenIt was known that pure zirconium oxide when heated and when cooled within certain temperature ranges Crystal lattice changes that lead to tension

is AnIaT- geben und zu Rißbildungen, ja zu einem Bruch der Teile führen können, zeigt Deshalb wurde das Zirkonoxid auch schon bisher mit einem Stabilisierungsmittel versetzt, und zwar mit Kalk (CaO). Im Falle von Stahlschmelzen mit hohem Siliciumgehalt bildet jedoch das CaO mit Siliciumdioxid Silikate, deren Schmelzpunkt unterhalb oder bei der Betriebstemperatur der Betriebstemperatur der Stranggießdüse liegen, was dann zu deren Korrosion führt, die bei Verwendung der erfindungsgemäß stabilisierten Zirkonoxiddüsen nicht eintreten kann, weil die Schmelzpunkte der mit den Stabilisatoren gebildeten Silikate oberhalb der Betriebstemperatur der Düse liegen.is AnIaT and to cracking, yes to a break of the parts can lead, shows that is why the zirconium oxide has already been used with a stabilizing agent added, namely with lime (CaO). In case of However, molten steel with a high silicon content forms the CaO with silicon dioxide silicates, their melting point below or at the operating temperature of the Operating temperature of the continuous casting nozzle, which then leads to their corrosion, which occurs when using the zirconium oxide nozzles stabilized according to the invention can not occur because the melting points of the Stabilizers formed silicates above the operating temperature the nozzle.

Erfindungsgemäß besonders als Werkstoff für eine Stranggießdüse geeignet ist ein mit 5 bis !2 Mol-%According to the invention, a material with 5 to! 2 mol% is particularly suitable as a material for a continuous casting nozzle

ίο Y₂O₃ stabilisiertes Zirkonoxid.ίο Y ₂ O ₃ stabilized zirconium oxide.

So ergab beispielsweise eine Stranggießdüse aus Zirkonoxid, das 6 Mol-% Yttriumoxid (6 Mol Yttriumoxid — 94MoI Zirkonoxid) enthielt durch die 1500⁰C heißer Stahl mit einer Geschwindigkeit von 15 Meter pro Sekunde gegossen wurde, keinerlei Änderung des anfänglichen Drahtdurchmessers (160 Mikrometer) nach 5,5stündigem Gebrauch. Eine andere Stranggießdüse gleicher Zusammensetzung, die zum Stranggießen des gleichen Stahls verwendet wurdt, ergab keineWas contained by 1500 ⁰ C hot steel with a speed of 15 meters per second cast, no change of the initial wire diameter (160 microns) - For example, resulted in a continuous casting nozzle made of zirconia containing 6 mol% of yttria (94MoI zirconia 6 moles of yttrium oxide) after 5.5 hours of use. Another continuous casting nozzle of the same composition used to continuously cast the same steel gave none

Änderung des anfänglichen Drahtdurchmessers nach 9,75 Gebrauchsstunden; der anfängliche Drahtdurchmesser betrug in diesem letzteren Beispiel 190 Mikrometer bei einer Gießgeschwindigkeit von 10 Meter pro Sekunde.Change in initial wire diameter after 9.75 hours of use; the starting wire diameter in this latter example was 190 micrometers at a casting speed of 10 meters per second.

Das Zirkonoxidpulver, dessen mittlerer Korndurchmesser 2,2 Mikrometer betrug, war kalt unter einem Druck von 10 kg/mm² verpreßt und dann 10 Stunden bei einer Temperatur von 1700⁰C gesintert worden. Das so erhaltene Material besaß eine Dichte von 5,90.The zirconium oxide powder whose average grain diameter was 2.2 microns, was cold mm under a pressure of 10 kg / ² pressed and sintered at a temperature of 1700 ⁰ C then 10 hours. The material thus obtained had a density of 5.90.

In den beiden vorstehenden Beispielen besaß die Stahlschmelze die gleiche Zusammensetzung wie die in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Stranggießdüse aus Aluminiumoxid verwendete, d. h., sie enthielt 3,5% Si und 0,07% Mn.In the above two examples, the molten steel had the same composition as that in Used in connection with the above-described continuous casting nozzle of alumina; h., they contained 3.5% Si and 0.07% Mn.

Eine zur Herstellung von Drähten geeignete Stranggießvorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt; sie besteht aus: einem dichten Gehäuse I, das den Tiegel 2 und die Vorrichtung 3 zur Aufrechterhaltung des geschmolzenen Zustands und gegebenenfalls zum Schmelzen des Stahls 4 in dem Tiegel einschließt. Auf dem Boden 5 des Tiegels ist eine Stranggießdüse 6 angeordnet; ein Strang 7 aus geschmolzenem Metall tritt aus dem Tiegel 2 durch die Stranggießdüse 6 in einen vor dem Mundstück 9 der Stranggießdüse 6 angeordneten Kühlraum 8 unter der Wirkung eines bei 10 in das den Tiegel 2 umschließende dichte Gehäuse I eingeführten Druckgases aus, um im Kühlraum vollständig zu erstarren.A continuous casting device suitable for producing wires is shown schematically in the drawing shown; it consists of: a tight housing I, the crucible 2 and the device 3 for Maintaining the molten state and, if necessary, melting the steel 4 in the Includes crucible. A continuous casting nozzle 6 is arranged on the bottom 5 of the crucible; a strand 7 from molten metal exits the crucible 2 through the continuous casting nozzle 6 in a front of the mouthpiece 9 of the Continuous casting nozzle 6 arranged cooling space 8 under the action of a at 10 in which the crucible 2 enclosing tight housing I introduced pressurized gas to completely solidify in the cooling space.

Hierzu I Watt ZeichnungenFor this I Watt drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verwendung von mit Magnesiumoxid und/oder einem Seltenen Erdoxid stabilisiertem Zirkonoxid als Werkstoff für eine Düse zum Stranggießen von sehr feinen Drähten aus einer Stahlschmelze mit hohem Siliciumgehalt, wobei das aus dem Stabilisator gebildete Silikat einen Schmelzpunkt oberhalb der Betriebstemperatur der Stranggießdüse aufweist 1. Use of zirconium oxide stabilized with magnesium oxide and / or a rare earth oxide as a material for a nozzle for the continuous casting of very fine wires from molten steel high silicon content, with the silicate formed from the stabilizer having a melting point above the operating temperature of the continuous casting nozzle 2. Verwendungsform nach Anspruch 1, wobei der Stabilisator aus 5 bis 12 MoI-% Y₂O₃ besteht2. Use form according to claim 1, wherein the stabilizer consists of 5 to 12 mol% Y ₂ O ₃