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a) Titel der Erfindung
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Verfahren zur Herstellung von Gießpulver zum Vergießen von Stahl
b) Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines homogenen, schnell aufschmelzbaren Gießpulvers zum Vergießen von Stahl in
Stranggußanlagen.
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c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Für das Vergießen
von Stahl sind eine Vielzahl von Gießpulvern bekannt, die folgende Aufgaben zu erfüllen
haben: - Schutz der Stahloberfläche vor Sekundäroxidatlon - Aufnahme nichtmetallischer
Einschlüsse - Gewährleistung eines gleichmäßigen Wärmeüberganges - Schmierung zwischen
Strangschale und Kokillenwand Es ist bekannt, daß für diesen Verwendungszweck oxische,
carbonatische und silikatische Rohstoffe nach ihrer Zerkleinerung mechanisch gemischt,
gesintert oder vorgeschmolzen werden.
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Zur Herstellung mechanisch gemischter Pulver sind trockene Rohstoffe
erforderlich. Bei den mechanisch trocken gemischten Pulvern werden Teilchengrößen
kleiner 0,063 mm angestrebt, um eine befriedigende Homogenität, d. h. eine gleichmäßige
Verteilung der Rohstoffe in der Mischung zu erreichen, woraus jedoch eine erhebliche
Staubbelastung, ein schlechtes Schüttverhalten und damit eine mangelhafte Dosierfähigkeit
bei der Anwendung dieser Pulver resultiert.
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Bei der Herstellung von gesinterten bzw. vorgeschmolzenen Gießpulvern
wird die Anzahl der Prozeßstufen in der Herstellung gegenüber dem mechanischen Mischen
erhöht.
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Die vorgemischten Pulver werden geschmolzen und abgeschreckt, anschließend
getrocknet und zerkleinert. Gegenüber den mechanisch gemischten Pulvern wird eine
höhere Homogenität erzielt, die durch chemische Umsetzungen hervorgerufen wird.
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Entmischungserscheinungen sind gegenüber mechanisch gemischten Pulvern
ausgeschlossen.
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Aus der DE-OS 2917 763 ist zu erkennen, daß zur Herstellung von vorgeschmolzenen
Pulvern ein hoher Aufwand an Anlagenausrüstungen und Kosten auf Grund der großen
Anzahl bzw.
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der Energieintensität der einzelnen Prozeßstufen erforderlich ist.
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Entsprechend der Zusammensetzung des Gießpulvers (GP) ist es erforderlich,
daß beim Einsatz des Gemisches deren Silikatnetzwert aufgespalten wird.
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In mechanisch gemischten Pulvern bildet sich zu Beginn des Aufschmelzens
eine Alkalischmelze, in der Erdalkaliionen gelöst werden. Diese Ionenschmelze greift
das Silikatnetzwerk an und spaltet es auf.
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Die Aufschmelzzeit von GP-Gemischen und damit das Wirksamwerden eines
Schlackefilmes auf dem Badspiegel der Kokille wird durch diese Reaktionen bestimmt.
Bei den gesinterten bzw. vorgeschmolzenen Pulvern wird dieser Prozeß zur Erhöhung
der Homogenität vorweggenommen und führt zu Alkali-und Erdalkalisilikaten, die in
ihrer Struktur zum größten Teil amorph sind.
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Da beim Vorschmelzprozeß die Flußmittel vollständig umgesetzt werden,
kann es zu Verzögerungen beim Aufschmelzen des Pulvers auf dem Badspiegel kommen,
zumal die beim Vorschmelzprozeß entstehenden Silikate relativ thermisch stabil sind.
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Einige Hersteller mischen aus diesem Grund nach dem Vorschmelzen einen
geringen Anteil von Flußmitteln dem Pulver zu (US-PS 3926 424 und 4092 159).
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d) Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines
Verfahrens, mit dem ökonomisch vorteilhaft mit einer geringen Anzahl von Verfahrensschritten
und bei Senkung des Energieaufwandes ein Gießpulver mit einem verbesserten Aufschmeizverhalten
auf dem Badspiegel der Kokille hergestellt werden kann.
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e) Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines homogenen Gießpulvers zu schaffen,
bei dem ein Teil der beim Aufschmelzen des Pulvers ablaufenden Reaktionen bereits
in den Herstellungsprozeß verlagert wird, ohne daß dabei die Wirkung der Flußmittel
im Gemisch aufgehoben wird, um so ein gutes Aufschmelzverhalten des Einsatzstoffes
zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zerkleinern
und Mischen aller Gemischkomponenten gemeinsam in einer wäßrigen Phase erfolgt.
Durch das gemeinsame Naßmahlen der Feststoffe in geeigneten Aggregaten mit hohem
Wirkungsgrad wird die Reaktionsfähigkeit der kleinsten Bestandteile der Komponenten
beträchtlich erhöht. Am Festkörper werden dabei folgende Veränderungen erzeugt,
die Reaktionsmöglichkeiten eröffnen: - zusätzliche Fehlordnungen im Kristallgitter,
Aufweitungen - Bildung neuer Oberflächen, die als gestörte Oberflächen besonders
reaktionsfähig sind - zusätzliche Gitterstörungen durch Zunahme des Verhältnisses
von Oberfläche zu Volumen, Rißbildung, Versetzungen - zusätzliche oberflächennahe
Radikale
Auf Grund dieser bei der Naßmahlung auftretenden tribochemischen
Effekte, der Anwesenheit von Wasser sowie auftretende Temperaturerhöhungen setzen
zwischen den bekannten Gießpulverrohstoffen unter Umsetzung eines Teils der Flußmittel
Silikatbildungsreaktionen ein, d. h., es entstehen Produkte, bei denen die Aufspaltung
des Silikatnetzwerkes schon eingesetzt hat. Mit Hilfe des verbleibenden Flußmittelanteiles
werden diese Reaktionen auf dem Badspiegel der Kokille schnell vollendet. Gegenüber
herkömmlich gemischten, als auch vorgeschmolzenen Pulvern vergleichbarer Zusammensetzung
bildet sich somit wesentlich schneller eine wirksame Schlackeschicht.
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Des weiteren zeigen derartig aufbereitete Gemische eine höhere Homogenität
als bisher mechanisch gemischte Pulver.
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Die aus der Naßmahlung erzeugte Suspension wird nachfolgend in einer
Wirbelschicht getrocknet und granuliert. Das dabei entstehende Gießpulver hat als
Granulat eine überwiegend kuglige Form, wodurch ein gutes Schüttverhalten, eine
exakte Dosierbarkeit und eine bessere Verteilung auf dem Metallbadspiegel erreicht
wird. Durch die intensive Trocknung des Gießhilfsmittels in der Wirbelschicht ist
es trotz der vorangegangenen Naßmahlung frei von Feuchtigkeit.
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Die kuglige Form, das abgegrenzte Kornband und die besondere Oberfläche
von Wirbelschichtgranulaten erlauben bei Bedarf die Umhüllung des Granulates bzw.
die Mischung mit aktiven Komponenten, beispielsweise Kohlenstoffträger.
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f) Ausführunsbeispiel Das erfindungsgemäße Gießpulver kann wie folgt
hergestellt werden: Die für die Rezeptur ausgewählten Rohstoffe werden in einer
Naßtrommelmühle bis zu Korngrößen von 0,063 mm aufgemahlen.
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Während des Mahlprozesses setzen Silikatb-ildungsreaktionen ein. Die
aufgemahlene Rohstoffmischung wird als Suspension mit einem Feuchtegehalt 50 % in
einer Wirbelschichtgranulieranlage mit klassierendem Austrag verarbeitet. Im Ergebnis
der Behandlung in der Wirbelschichtgranulieranlage werden Granalien erzeugt, die
vorzugsweise in einem Kornband zwischen 0,1 mm bis 3 mm liegen, beispielsweise 0,1
mm bis 0,5 mm oder 0,5 mm bis 3 mm. Durch Einstellung der Prozeßgrößen Mengen und
Wirbelmedium und Klassierluftmenge wird das Zielkornband eingestellt.
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Das erfindungsgemäße Gießpulver wurde mit folgenden Korngrößen hergestellt:
Maschenweite mm Siebrückstand % 0,500 4,35 0,500 - 0,315 17,08 0,315 - 0,250 20,11
0,250 - 0,200 24,15 0,200 - 0,125 26,20 0,125 - 0,100 5,47 0,100 2,58 Das erfindungsgemäße
Gießpulver hat folgende chemische Analyse: SiO2 35 - 30 % Al203 2 - 3 % CaO 3 MgO
) 26 - 27 % Na,O ) K20 ) 0 w Je 203 P
F 1 - 2 % Gv 16 - 19 % (Gießverluste)
H20 0,8 % C 3 - 6 %