DE3834666A1 - Verfahren zur direkten erzeugung von stahl mit schwefelarmem kern und geregeltem schwefelgehalt in der randzone - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem die Stahlschmelze aus einem Verteilergefäß (Tundish) durch ein Gießrohr in eine gekühlte Stranggießkokille strömt und der erzeugte Stahlstrang in seinem Querschnitt eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweist.

Es sind bereits Verfahren bekannt, die auf das Herstellen von Strängen aus Stahl im Stranggießverfahren mit ungleichmäßiger chemischer Analyse im Strangquerschnitt abzielen. Beispielsweise beschreibt die CH-Patentschrift 4 50 640 ein derartiges Verfahren, dessen Aufgabe darin besteht, kontinuierlich Stahlstränge herzu­ stellen, bei denen Randzone und Kern verschiedene Eigenschaften aufweisen und Stahl mit diesen Eigenschaften in mindestens zwei Strahlen in einem gemeinsamen Gießvorgang gleichzeitig unter optimaler Verbindung und ohne Schwindungsfehler vergossen wird.

Es ist weiterhin in der Betriebspraxis gebräuchlich, Legierungs­ mittel, beispielsweise Aluminium, in Drahtform in die Strang­ gießkokille einzuleiten.

Bislang konnte sich jedoch kein Stranggießverfahren in der Praxis einführen, mit dem es betriebssicher und reproduzierbar möglich ist, Stahlstränge mit ungleichmäßiger Verteilung der zugegebenen Legierungsmittel über den Strangquerschnitt herzu­ stellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Stranggießverfahren für die kontinuierliche Herstellung von Stahlsträngen zu schaffen, die in ihrer oberflächennahen Randzone eine deutlich höhere Konzentration der in die Strang­ gießkokille zugeführten Legierungsmittel aufweisen als im Kern­ bereich des gleichen Stranges.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß Legierungsmittel in Form von Draht kontinuierlich und geschwindigkeitsgesteuert von oben in die Stranggießkokille eingeführt werden und diese zugegebenen Legierungsmittel nahe des Stahlbadspiegels bis maximal in einer Tiefe, die der Eintauchtiefe des Gießtauchrohres entspricht, aufschmelzen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich grundsätzlich für viele Legierungsmittel, die bei der Stahlerzeugung zur Anwendung kommen und in geeigneter Form, beispielsweise als Draht oder Band vorliegen, anwenden. Unter Draht werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch rechteckige oder beliebige geo­ metrische Querschnittsformen, insbesondere mit einem deutlich unterschiedlichen Höhen-Breiten-Verhältnis, also Bänder, verstan­ den. Das Legierungsmittel kann legiert untereinander oder mit anderen Stoffen, bevorzugt als Eisenlegierung, eingesetzt werden. Es können auch Legierungsmittel, beispielsweise in Pulver- oder Kornform, eingebettet in einem Metallmantel, hauptsächlich in Eisen- bzw. Stahlröhrchen, in die Stranggießkokille eingespult werden. Zum Beispiel können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Kohle, Vanadium, Chrom, Bor, rein, in Legierungen und/oder als Mischungen zur Anwendung kommen.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Anwendung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bei der Schwefelzugabe in eine Stranggieß­ kokille herausgestellt. Der Schwefel kann zum Beispiel in Form von reinem Schwefel, sogenanntem Blütenschwefel, in einem Eisenmantel als Draht in die Schmelze gefördert werden oder als Eisensulfit - FeS - zum Einsatz kommen.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Zuführgeschwindigkeit des Legierungsdrahtes in die Stranggießkokille so zu steuern, daß sich das Legierungs­ mittel badspiegelnah in der Stahlschmelze der Stranggießkokille auflöst. Die Eintauchtiefe des Legierungsdrahtes hängt von der Eintauchtiefe des Gießrohres in die Stahlschmelze der Stranggieß­ kokille ab. Die Eintauchtiefe des Legierungsdrahtes liegt zwischen dem Badspiegel und der Unterkante des Gießrohres.

Überraschenderweise konnte mit dem Verfahren gemäß der Erfindung, in Abhängigkeit der Schwefelzugabemenge in der Randzone des im Strangguß erzeugten Stahlstranges, eine zwei- bis zehnfach höhere Schwefelkonzentrationen als im Kernbereich eingestellt werden. Beispielsweise konnten auf einer sechssträn­ gigen Vorblock-Stranggußanlage mit einem Querschnitt von 200 × 240 mm Breite dieser Vorblöcke, Schwefelkonzentrationen von 0,035 bis 0,042% ermittelt werden, während der übrige Querschnitt dieser Vorblöcke nur eine Schwefelkonzentration von 0,009% aufwies. Dieses Material, beispielsweise in der Stahlgüte CK-45, erweist sich als besonders vorteilhaft für die spanab­ hebende Bearbeitung.

Diese sich einstellende, unvorhersehbare Konzentrationsänderung über den Strangquerschnitt kann wahrscheinlich auf die Strömungsverhältnisse in der Stranggießkokille zurückgeführt werden. Es ist denkbar, daß bei einem frühzeitigen Auflösen der Legierungsmittel nahe der Schmelzenoberfläche, in der Stranggieß­ kokille die Legierungsbestandteile durch die Zirkulationsströmung im oberen Teil der Kokille zuverlässig über den Meniskus in die Randzone strömen und nicht von der starken, abwärts gerichteten Strömung des aus dem Gießrohr ausströmenden Gießstrahles erfaßt werden.

Die Erfindung wird nun anhand eines nichteinschränkenden Beispiels näher erläutert.

In einem Zwischenbehälter, dem Tundish, befinden sich ca. 20 t Stahl mit einer Temperatur von 1545°C und einer Zusammensetzung von 0,39% C, 0,004% S, 0,02% P, 0,022% Al, 0,34% Si, 0,68% Mn. Aus diesem Zwischenbehälter strömen, über Schieber­ verschlüsse geregelt, sechs Stränge in die entsprechenden wassergekühlten Stranggießkokillen dieser Vorblock-Anlage. Der Querschnitt der Knüppel beträgt 200 × 240 mm. Üblicherweise wird mit einer Gießgeschwindigkeit von 0,8 m/min und Strang gegossen.

Jede Stranggießkokille verfügt über ein Einspulgerät für Le­ gierungsdraht, aus dem eisenummantelte Schwefelblüte in einer Menge von ca. 66,7 g/min in jede Kokille gespult wird. Aus den Mengenverhältnissen von gegossenem Strang und zugeführter Schwefelmenge errechnet sich eine mittlere Schwefelkonzentration in Strang von 0,025% S.

Die Querschnittsanalyse des fertigen Stranges hat jedoch ungefähr folgende Verteilung ergeben: In der Gießhaut von 10 mm d. h. in der Oberflächenschicht, lassen sich 0,042% Schwefel nachweisen. In der darunterliegenden Randzone, die etwa eine mittlere Schichtstärke von 10 mm aufweist, lassen sich Schwefelkonzen­ trationen bis 0,025% ermitteln. Die schwefelarme Kernzone mit einem mittleren Durchmesser von ca. 200 bzw. 160 mm zeigt dagegen Schwefelkonzentrationen von 0,010% S.

Es liegt im Sinne der Erfindung, das Verfahren unter Beibehal­ tung seines wesentlichen Merkmals, der kontrollierten, relativ geringen Eintauchtiefe des Legierungsdrahtes bis zu seiner Auflösung den verschiedenen Betriebsbedingungen an den einzel­ nen Stranggießanlagen anzupassen. Darunter wird insbesondere verstanden, auch andere Legierungsmittel als Schwefel mit dem Ziel einzusetzen, eine ungleichmäßige Konzentrationsverteilung über den gegossenen Strangquerschnitt zu erreichen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem die Stahlschmelze aus einem Verteilergefäß (Tundish) durch ein Gießrohr in die gekühlte Stranggießkokille strömt und der erzeugte Stahlstrang in seinem Querschnitt eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Legierungsmittel in Form von Draht kontinuierlich und geschwindigkeitsgesteuert von oben in die Stranggießkokille eingeführt werden und diese Legierungsmittel nahe des Stahlbad­ spiegels bis maximal in einer Tiefe, die der Eintauchtiefe des Gießtauchrohres entspricht, aufschmelzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefel, als Blütenschwefel, Eisensulfit und/oder anderen Schwefelverbindungen, in Draht- oder Bandform in die Strang­ gießkokille eingespult wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone des erzeugten Stahlstranges eine zwei- bis zehnfach höhere Schwefelkonzentration als der Kernbereich aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Schwefel in der Menge zugegeben wird, daß sich im Rand- bzw. Oberflächenbereich des Stahlstranges ein Schwefelgehalt von 0,02 bis 0,08% einstellt.