DE3804279C2

DE3804279C2 -

Info

Publication number: DE3804279C2
Application number: DE3804279A
Authority: DE
Inventors: Kenji Ichikawa; Osamu Bizen Okayama Jp Nomura; Yoichiro Okayama Jp Kawabe; Koyo Bizen Okayama Jp Yanagawa
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1988-02-11
Publication date: 1992-11-19
Also published as: GB2201108B; FR2610854A1; US4842647A; AU592250B2; AU1143788A; GB2201108A; DE3804279A1; CA1315523C; JPS63199057A; FR2610854B1; GB8803197D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießzusatzmittel oder einen Gieß zusatzstoff beim Stranggießen von Stahl. Wenn Stahl durch Stranggießen hergestellt wird, muß ein Gießzusatzmittel ver wendet werden, und die Stahlqualität hängt in erster Linie von der Qualität des Zusatzmittels ab.

Wenn ein Gießzusatzmittel auf die Oberfläche von geschmolzenem Stahl in einer Gießform oder Kokille zugesetzt wird, schmilzt es allmählich durch die Wärme des geschmolzenen Stahls, wobei sich drei Schichten bilden, nämlich eine ge schmolzene Schicht, eine halbgeschmolzene oder Sinterschicht und eine Schicht aus noch nicht geschmolzenem Zusatzmittel.

Die Gießzusatzmittel sollen die folgenden Eigenschaften auf weisen:

(1): Wärmeisolierung und Verhinderung der Oxidation der Oberfläche des geschmolzenen Stahls;
(2): gleichförmige Schmelzbarkeit;
(3): die Fähigkeit, schwimmende Stoffe, wie Al₂O₃ und der gleichen, zu absorbieren;
(4): Ausbildung einer Schmierwirkung zwischen der Gießform oder Kokille und dem festen Mantel des geschmolzenen Stahls.

Von diesen Eigenschaften werden die Oxidationsverhinderung, die Fähigkeit, schwimmende Stoffe zu absorbieren, sowie die Schmierwirkung von der geschmolzenen Schicht des Gießzusatzmittels verlangt. Andererseits wird die Wärmeisolation und die gleichförmige Schmelzbarkeit von der halbgeschmolzenen bzw. Sinterschicht und von der nicht geschmolzenen Schicht des Gießzusatzmittels verlangt, und diese Eigenschaften wer den stark von der Form der Teilchen des Zusatzmittels beein flußt.

Die Form der Teilchen herkömmlicher Zusatzmittel kann grob in drei Arten eingeteilt werden: pulverförmig, kornförmig, insbesondere säulenförmig mit einer mittleren Korngröße zwischen 1 und 3 mm, wie in Fig. 2 dargestellt, und hohlku gelförmig. Von diesen Arten werden das pulverförmige und das kornförmige Zusatzmittel hauptsächlich benutzt.

Pulverförmige Zusatzmittel sind vergleichsweise vorteilhafter als kornförmige Zusatzmittel bezüglich der Wärmeisolierung und verschlacken aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche rascher. Deshalb werden pulverförmige Zusatzmittel hauptsächlich für aluminiumberuhigte Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die leicht durch Verun reinigungsdefekte, wie Gasblasen oder Lunker beeinträchtigt werden, sowie für das Stranggießen mit hoher Geschwindigkeit verwendet, bei dem die Gießgeschwindigkeit größer als 1,6 m/min ist und bei dem noch rascheres Verschlacken und noch rascheres Einfließen erforderlich ist.

Kornförmige Zusatzmittel sind aus Umweltschutzgründen be vorzugt, weil sie weniger Staub erzeugen. Sie weisen auch Vorteile bezüglich des gleichförmigen Schmelzens auf, und die Ungleichmäßigkeit in der Verteilung der Bestandteile des Zusatzmittels ist gering, so daß bei kornförmigen Zu satzmitteln auch die Zusammensetzung der Schlacke gleich förmig ist. Aus diesen Gründen werden kornförmige Zusatz mittel hauptsächlich für Stähle mit mittleren Kohlenstoff gehalt verwendet, die ein gleichförmiges Schmelzen und Ein fließen des Zusatzmittels verlangen, sowie beim Stranggießen mit niedriger Gießgeschwindigkeit, bei dem in erster Linie auf den Umweltschutz geachtet wird.

Hohle kugelförmige Zusatzmittel haben gute Eigenschaften be züglich der Umweltverträglichkeit, der Fließfähigkeit in der Kokille oder Gießform und der Wärmeisolierung des geschmolzenen Stahls, es gibt bisher aber kaum Beispiele für ihre tatsächliche Verwendung beim Gießen.

Obwohl die herkömmlichen drei Arten von Gießzusatzmitteln jeweils die vorstehend beschriebenen Vorteile aufweisen, haben sie auch die nachstehenden Nachteile.

Nachteile von pulverförmigen Zusatzmitteln

(1) Umweltprobleme, wie die Erzeugung von Staub oder Bränden bei der Zufuhr zur Gießform oder Kokille.
(2) Gefahr einer ungleichmäßigen Verteilung der Bestandteile des Zusatzmittels ist größer als bei kornförmigen Zusatz mitteln.
(3) Wegen des ungleichmäßigen Schmelzens und des ungleich mäßigen Einfließens des Zusatzmittels in die Zwischen räume zwischen der Form und dem festen Mantel des ge schmolzenen Stahls ist es verglichen mit den kornförmigen Zusatzmitteln schwieriger, eine gleichmäßige Schmierung zwischen der Form und dem festen Mantel des ge schmolzenen Stahls herzustellen. Infolgedessen wird der feste Stahlmantel ungleichmäßig gekühlt, was zu einer höheren Wahrscheinlichkeit von Oberflächenrissen in dem gegossenen Stahl führt.

Dementsprechend ist es schwierig, pulverförmige Gießzusatzmittel für Stähle zu verwenden, die eine Neigung zu Rißbildung aufweisen, wie beispielsweise Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und nichtrostende Stähle.

Nachteile von kornförmigen Zusatzmitteln

(1) Geringere thermische Isolierung als bei pulverförmigen Zusatzmitteln.
(2) Langsameres Verschlacken als bei pulverförmigen Zusatz mitteln, wodurch die kornförmigen Zusatzmittel für Stranggießen von Stahl mit hoher Geschwindigkeit unge eignet sind.
(3) Ungeeignet für automatische Speisevorrichtungen, wie sie üblicherweise in Eisen- und Stahlwerken verwendet werden, weil herkömmliche kornförmige Gießzusatzmittel zer brechlich sind, während des Transports leicht brechen und sich in der Gießform oder Kokille weniger gut aus breiten. Deshalb wird in den meisten Eisen- und Stahl werken bei der Verwendung automatischer Speisevorrichtungen ein pulverförmiges Zusatzmittel verwendet.

Nachteile der hohlen kugelförmigen Zusatzmittel

Das hohle kugelförmige Gießzusatzmittel, wie es beispielsweise in JP-A-52-12330 und JP-A-54-75427 beschrieben ist, weist gute Wärmeisolierung auf und bereitet sich in einer Gießform gut aus, ist jedoch ungünstig bezüglich seiner Schmelzeigenschaften, so daß es nur wenige tatsächliche An wendungsbeispiele gibt. Das hohle, kugelförmige Gießzusatzmittel schmilzt wie ein kornförmiges Zusatzmittel Schicht um Schicht, aber die innerhalb der Hohlkugel eingeschlossene Luft kann während des Schmelzens nicht vollständig entweichen. Wegen dieser verbleibenden Luft zeigen die hohlen ku gelförmigen Gießzusatzmittel eine gute Wärmeisolierung, aber andererseits ist es dadurch schwierig, Wärme von dem ge schmolzenen Stahl zu dem oberen Teil des Zusatzmittels zu übertragen. Infolgedessen nimmt die Verschlackungsgeschwindigkeit ab und der konstante Zustrom von Schlacke in die Grenzfläche zwischen der Gießform und dem festen Mantel des geschmolzenen Stahls ist beschränkt. Es ist deshalb bei den hohlen, kugelförmigen Zusatzmitteln schwierig, ein Gleichge wicht zwischen der Menge des Schlackenzustroms und der Ver schlackungsgeschwindigkeit zu finden. Da die Verschlackungs geschwindigkeit beschränkt ist, ist es schwierig, hohle ku gelförmige Gießzusatzmittel für das Stranggießen mit hoher Geschwindigkeit zu verwenden, bei dem ein rasches Ver schlacken und Zuströmen der Schlacke erforderlich ist.

Aus der DE-A-35 37 281 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gießpulver zum Vergießen von Stahl bekannt, wobei die Aufgabe zugrunde liegt, 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, um so ein gutes Aufschmelzverhalten des Einsatzstoffes zu erreichen. Das aus der DE-A-35 37 281 bekannte Gießpulver weist als Granulat eine überwiegend kugelige Form auf, und der Durchmesser des Granulatkorns kann beispielsweise im Bereich zwischen 100 und 500 µm liegen.

Aus der DE-A-34 03 279 ist ein Gießpulver für Stahlstrangguß beschrieben, das aus einem bei Gießtemperatur aufschmelzbaren anorganischen oxidischen Material und einem im wesentlichen kohlenstoffhaltigen Material besteht. Das anorganische oxidische Material soll vorzugsweise eine Korngrößenverteilung derart aufweisen, daß mehr als die Hälfte des Materials eine Korngröße zwischen 40 und 250 µm aufweist. Das anorganische oxidische Material weist vorzugsweise die folgenden Bestandteile auf: 20-40% SiO₂, 20-45% CaO, 0-20% Al₂O₃, 0-20% (Na, K)₂O, 0-10% (Mg, Ba)O, 0-10% B₂O₃, 0-10% Fe₂O₃, 0-5% MnO, jeweils 0-5% P₂O₅, Li₂O und TiO₂ sowie 2-10% F₂, wobei alle Angaben Gew.-% betreffen.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die herkömmlichen Gießzusatzmittel, wie pulverförmige, kornförmige und hohle, kugelförmige Zusatzmittel, jeweils Vorteile und Nachteile aufweisen, daß aber die bekannten Zusatzmittel nicht voll ständig zufriedenstellend sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu beseitigen und ein Gießzusatzmittel mit vollständig zufriedenstellenden Eigenschaften zu schaffen, das für automatische Speisevorrichtungen geeignet ist, wenig Staub erzeugt und geringe Neigung zu Oberflächenrissen und Verunreinigungen unter der Oberfläche des Stahls aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe wurden umfangreiche Untersuchungen der Form der Teilchen von Gießzusatzmitteln durchgeführt.

Die vorstehende Aufgabe wird mit dem Gießzusatzmittel gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Gießzusatzmittel zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl weist vollkugelförmige Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 100 bis 800 µm und eine Fülldichte von mindestens 0,82 g/cm³ auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Gießzusatzmittel

Fig. 2 ein herkömmliches kornförmiges oder granulares Gieß zusatzmittel und

Fig. 3 ein herkömmliches hohlkugelförmiges Gießzusatzmittel.

Wie aus dem Vergleich der Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, un terscheidet sich das erfindungsgemäße Gießzusatzmittel in seiner Form stark von dem herkömmlichen hohlen, kugelförmigen Gießzusatzmittel.

Das erfindungsgemäße Gießzusatzmittel ist nicht hohl, sondern voll und kugelförmig. Zwar sind die einzelnen Teilchen nicht alle ideal kugelförmig, sondern sind teilweise etwas konvex bzw. Ellipsoid, sie sind aber nicht hohl wie her kömmliche in Fig. 3 dargestellte Zusatzmittel. Die mittlere Teilchengröße der Vollkugeln beträgt zwischen 100 und 800 µm, vorzugsweise zwischen 200 und 400 µm.

Wenn die Teilchengröße weniger als 100 µm beträgt, kann unerwünschte Staubentwicklung wie bei pulverförmigen Zusatzmitteln auftreten, und wenn die Teilchengröße mehr als 800 µm beträgt, vergrößern sich die Hohlräume zwischen den Teilchen, was wie bei den herkömmlichen kornförmigen Zusatzmitteln die thermische Isolierung verringert.

Die vollkugelförmigen Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung können auf verschiedene Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Granulierung mittels Sprühen, Schütteln, Fluidisieren, Rühren und dergleichen oder in einer rotierenden Pfanne mit um z. B. 20 bis 30° geneigter Drehachse als Granulator.

Das erfindungsgemäße Gießzusatzmittel weist ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich Wärmeisolierung, Tendenz zur Schlacken bildung und gleichförmiger Schmelzbarkeit auf, so daß es für Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und/oder zum Stranggießen mit niedriger und hoher Gießgeschwindigkeit verwendet werden kann. Darüber hinaus weist es ausgezeichnete Eigenschaften be züglich seiner Fluidität auf und ist einfach in automatischen Speisevorrichtungen einsetzbar.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter.

Beispiel 1

Ein herkömmliches kornförmiges Gießzusatzmittel, wie es üblicherweise zum Stranggießen von Stahl mit niedrigem Kohlen stoffgehalt bei niedriger Geschwindigkeit verwendet wird (Vergleichsmittel 1) und das erfindungsgemäße Gießzusatz mittel (1) mit derselben Zusammensetzung sowie hohlkugelförmige und pulverförmige Gießzusatzmittel (2 bzw. 3) werden beim Stranggießen von aluminiumberuhigtem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet.

Die Gießgeschwindigkeit beträgt 1 bis 1,2 m/min und die Größe der Gießform bzw. Kokille 220×1250 mm. Die Ver suchsergebnisse sind in Tabelle I dargestellt.

Wie aus Tabelle I ersichtlich ist, zeigt das erfindungsge mäße Gießzusatzmittel gute Eigenschaften verglichen mit den herkömmlichen kornförmigen und kugelförmigen Zusatzmitteln und vergleichbaren Eigenschaften mit den herkömmlichen pulverförmigen Zusatzmitteln.

Beispiel 2

Ein vollkugelförmiges erfindungsgemäßes Gießzusatzmittel (Mittel 2) mit derselben Zusammensetzung wie das her kömmliche kornförmige Zusatzmittel wird hergestellt, das üblicherweise für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt bei niedriger Gießgeschwindigkeit verwendet wird.

Dieses vollkugelförmige Gießzusatzmittel wird beim Strang gießen von aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlen stoffgehalt verwendet.

Die Gießgeschwindigkeit beträgt 1,0 bis 1,2 m/min und die Größe der Gießform 220×1250 mm.

Die Ergebnisse sind in Tabelle II dargestellt.

Tabelle I

Tabelle II

Wie aus Tabelle II ersichtlich ist, zeigt das erfindungsgemäße Zusatzmittel 2 einen niedrigeren Oberflächenriß-Index als das herkömmliche pulverförmige Zusatzmittel oder das hohlkugelförmige Zusatzmittel und vergleichbare Ergebnisse wie das herkömmliche kornförmige Zusatzmittel.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile der her kömmlichen Gießzusatzmittel zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl dadurch beseitigt, daß das Zusatzmittel vollkugel förmig ist und eine mittlere Teilchengröße von 100 bis 800 µm und eine Fülldichte von mindestens 0,82 g/cm³ aufweist. Auf diese Weise werden die nachstehenden Vorteile erzielt:

(1) Keine Stauberzeugung; dies ist aus Umweltschutzgründen wünschenswert.
(2) Ausgezeichnete Fließfähigkeit des Zusatzmittels, wodurch automatische Speisevorrichtungen einfach verwendet werden können.
(3) Gleichförmige Schmelzbarkeit Schicht um Schicht und gleichförmiger Zustrom in die Gießform, ähnlich wie bei herkömmlichen kornförmigen Gießzusatzmitteln. Ausgezeichnete Verschlackung und keine Blasenbildung nach dem Schmelzen, wie sie von herkömmlichen hohlkugelförmigen Gießzusatzmitteln bekannt ist.
(4) Gute thermische Isolierung, ähnlich wie bei herkömmlichem, pulverförmigem Gießzusatzmittel.

Claims

1. Gießzusatzmittel zum Stranggießen von Stahl, welches vollkugelförmige Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße zwischen etwa 100 und 800 µm und eine Fülldichte von mindestens 0,82 g/cm³ aufweist.

2. Gießzusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die mittlere Teilchengröße zwischen 200 und 400 µm beträgt.

3. Gießzusatzmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zusatzmittel die folgenden Bestand teile aufweist: 20 - 50% SiO₂ 0 - 10% Al₂O₃ 20 - 45% CaO 3 - 25% R₂O (Na₂O + K₂O + Li₂O) 2 - 15% F 0,5 - 10% freien Kohlenstoff 0 - 10% MgO 0 - 10% B₂O₃ 0 - 5% Fe₂O₃ 0 - 10% BaO

4. Gießzusatzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von CaO zu SiO₂ zwischen 0,5 und 1,5 beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung des Gießzusatzmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmittel hergestellt wird durch Granulieren mittels Sprühen, Fluidisieren, Rühren oder Schütteln in einer Pfanne.