DE1928844A1

DE1928844A1 - Stahl-Feinungsmittel

Info

Publication number: DE1928844A1
Application number: DE19691928844
Authority: DE
Inventors: Takaho Kawawa; Masaji Kogi; Hidetaro Nemoto; Noburo Shimada
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1968-06-08
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1970-06-11
Also published as: GB1221618A; US3607234A; FR2010451A1

Description

19288««

f B JUIIt 1969

Nippon Kokan Kabushiki Kaisha
Tokio, Japan

Stahl-Feinungsmittel

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Stahl-Feinungs-

mittel, das in eine Gießform eingegeben wird, in welche flüssiger Stahl gegossen, insbesondere kontinuierlich gegossen wird.

Beim Gießen von Stahl im steigenden Guß unterliegt die Oberfläche der Stahlschmelze einer Oxydation durch die Atmosphäre bzw. Umgebungsluft. Zur Vermeidung dieser Oxydation wird die Oberfläche der Stahlschmelze üblicherweise mit Strohasche oder einem anderen Wärmeisoliermaterial bedeckt. Beim kontinuierlichen Gießen ergeben sich ähnliche Schwierigkeiten. Beispielsweise ist es bekannt, daß der von einem Trichter aus in eine Gießform eingeschüttete Stahlschmelzenstrahl sowie die Oberfläche der Stahlschmelze in der Gießform einer durch die Umgebungsluft hervorgerufenen Oxydation unterworfen ist. Die Eisenoxide sowie Desoxydationsmittel·, insbesondere Aluminiumoxide im Fall von aluminiumberuhigtem Stahl, führen nicht nur zu einer Verstopfung der Schnauze bzw. des Aus-

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gusses des Trichters, sondern werden außerdem als Verunreinigungen im geschmolzenen Stahl eingeschlossen und beeinträchtigen die Qualität des erzeugten Stahls. Außerdem verursachen diese Oxide Brüche in der erstarrenden Stahlschmelze, welche die größten Schwierigkeiten beim kontinuierlichen Gießverfahren aufwerfen.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines neuartigen Stahl-Peinungsmittels, welches wirksam eine Oxydation der Oberfläche der Stahlschmelze in einer gewöhnlichen Gießform oder in einer kontinuierlichen Gießform zu verhindern und einige nicht-metallische Einschlüsse, wie Kieselsäure, Aluminiumoxid ο.dgl., zu absorbieren und zu entfernen vermag, wenn die ausgeschiedenen Einschlüsse die Oberfläche der Stahlschmelze erreichen.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt einer kontinuierlichen Gießvorrichtung zur Darstellung des Verhältnisses zwischen der Oberfläche der durch das Stahl-Peinungsmittel erzeugten Schlacke und einem Ausguß an der Stelle, an welcher das Stahl— Peinungsmittel in die kontinuierlich arbeitende Gießform eingegeben wird.

Vom technischen Standpunkt muß ein derartiges Stahl-Peinungsmittel folgenden Anforderungen genügen:

1. Es muß bei Berührung mit der Stahlschmelze leicht und schnell schmelzen.

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2. Sobald es geschmolzen ist, muß es sich schnell über die Oberfläche der Stahlschmelze ausbreiten, um eine Berührung dieser Oberfläche mit der Umgebungsluft zu verhindern.

3. Wenn es durch die Stahlschmelze geschmolzen worden ist, muß es ausreichende Viskosität besitzen, um die gesamte Oberfläche der Stahlschmelze abzudecken.

-I. Es darf die Eigenschaften des Stahls nicht beeinträchtigen.

5β Gewünschtenfalls muß es sich leicht mit nicht-metalliechen Einschlüssen in der Stahlschmelze, wie Kieselsäure, Aluminiumoxid o_odgl., umsetzen und diese Verunreinigungen beseitigen.

6. Im Fall eines kontinuierlichen Gießverfahrens soll . es nicht nur die Oberfläche der Stahlschmelze bedecken, sondern auch eine dünne Schlackenschicht zwischen der Innenwand der Stahl-Gießform und der gegossenen Bramme bilden, um deren schnelle Abkühlung zu verhindern· Dies ist insbesondere wichtig, um Oberflächenrisse bei Brammen mit einer Breite von mehr als 1200 mm zu verhindern.

7. Es muß billig sein.

Um diesen Anforderungen zu genügen, kennzeichnet sich das erfindungsgemäße Stahl-Feinungsmittel durch die im

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folgenden beschriebene Zusammensetzung und Korngröße sowie die aufgeführten chemischen und physikalischen Eigenschaften.

1. Mischmittel:

Portlandzement	35 - 65
Fluorit (CaF₂)	5-20
Schamottepulver	20 - 40
Kalzinierte · Soda	2-15
Kohlenstoffspender aus Graphit
pulver oder Koks grüß	0-15
Borax	2-15

2. Korngrößenverteilung:

Der Prozentsatz an Teilchen mit einem Durchmesser von unter 0,044 mm sollte größer sein als 50 i»,

3. Das Feinungsmittel sollte einen Schmelzpunkt von 1000 - 130O⁰C und eine Viskosität von 1000 - 10 poises im durch die Stahlschmelze geschmolzenen Zustand besitzen·

Die Zugabe von Borax zum erfindungsgemäßen Stahl-Feinungsmittel dient zur Herabsetzung des Schmelzpunkts dieses Mittels, damit es eine Oxydation der Oberfläche der Stahlschmelze wirksam zu verhindern vermag. Dies ist insbesondere bei bestimmten Stahlsorten, wie bei beruhigtem Stahl, vorteilhaft.

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Das erfindungsgemäße Stahl-Peinungsmittel wird wie folgt angewandt:

Das vorstehend beschriebene Peinungsmittel kann in einem Untergußverfahren angewandt werden. Beispielsweise wird das erfindungsgemäße Peinungsmittel in einer Menge von 0,2 - 2,5 kg je Tonne Stahlschmelze in Beuteln aus Papier oder Kunstharz verpackt, wobei diese Beutel auf den Boden einer Gießform gelegt oder mit Hilfe feiner Metalldrähte in diese Gießform gehängt werden. Wenn der flüssige Stahl über einen Gießtrichter und Kanalsteine in die Gießform eingegossen wird und mit den Beuteln in Berührung kommt, verbrennen diese Beutel unter Verteilung des Peinungsmittels über die Oberfläche der ansteigenden Stahlschmelze. Der Schmelzpunkt des Stahl-Peinungsmittels liegt bei 1000 - 1300⁰C, während die Gießtemperatur der Stahlschmelze üblicherweise mehr als 1300⁰C beträgt, so daß das Peinungsmittel schnell schmilzt und sofort die Oberfläche der Stahlschmelze zu bedecken !geginnt. Da das Peinungsmittel die Pähigkeit besitzt, Schlacke zu bilden, wenn die Aufschwemmung der nicht-metallischen Einschlüsse der Stahlschmelze die Peinungsmittel-Schlackenschicht erreicht, setzen sich diese Einschlüsse ohne weiteres mit der Schlackenschicht um und werden durch diese adsorbiert.

Wenn das erfindungsgemäße Stahl-Peinungsmittel für das Gießen von beruhigten Stahlblöcken nach dem steigenden Guß angewandt wird, kann auf die Verwendung eines Überzugsmaterials verzichtet werden, das üblicherweise

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zur Bedeckung der Innenwand einer Gießform (Kokille) angewandt wird. Außerdem wird die.Bildung von nichtmetallischen Einschlüssen und einigen Streifenfehlern bzw» Rissen, beispielsweise infolge dieser Einschlüsse, sowie von Schalen und dgl. herabgesetzte Die folgende Tabelle 1 zeigt einen Vergleich zwischen den Rissen bei nach dem herkömmlichen Verfahren gegossenem ψ unberuhigtem, niedriggekohltem Stahl und bei nach dem neuartigen Verfahren in gewöhnlichem steigenden Guß vergossenem Stahl·

Tabelle 1

Mittel:

Strohasche Erfindungsgemäßes Feinungsraitte1

Risse bzw. (Durchschnittl.

Schalen >Anzahl von Rissen 11,3 4,2

* 2
(Anzahl (je 100 cm

^nach Durchschnittl.länge

Messung 5)

der Risse je 10,6 mm 6,1 mm 100 cm²

Größte Länge 5 mm 4 mm

Im folgenden wird nunmehr ein Verfahren zur Anwendung des erfindungsgemäßen Stahl-Peinungsmittels bei einem kontinuierlichen Gießvorgang anhand der Zeichnung näher erläutert. Gemäß der Zeichnung wird flüssiger Stahl 3 aus einem Zwischentrichter 1 über einenrohrförmigen

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Langausguß 4 in eine kontinuierliche Gießform 2 gegossen; wenn die Oberfläche der Stahlschmelze eine vorbestimmte Höhe in der Gießform 2 erreicht, wird die Zufuhr des erfindungsgemäßen Peinungsmittels aufgenommen. Das Verhältnis zwischen der Oberfläche der durch das Peinungsmittel gebildeten Schlackenschicht und des Langausgusses 4 ist in der Zeichnung dargestellt· Die eingegossene Stahlschmelze verfestigt sich unter Bildung eines Gußblocks. Da der Schmelzpunkt des Stahl-Peinungsmittels vergleichsweise niedrig ist, wird es geschmolzen, sobald es mit der Stahlschmelze in Berührung kommt, und bedeckt sodann die Oberfläche der Stahlschmelze unter Verhinderung einer Oxydation durch die Umgebungsluft. In diesem Zusammenhang wurde festgesutellt, daß sich die Zusammensetzung des Stahl-Peinungsmittels auf die in der folgenden Tabelle 2 aufgeführte Weise verändert.

Tabelle 2

SiO₂ Al₂O₅ CaO CaP₂ Na₂O C MnO

Ursprüngl.Zusam- # # jo jo jo % # mensetzung-des

Peinungsmittels 34,8 14,4 3o,6 8,6 3,25,7

Zusammensetzung

nach dem Schnielz-

zen durch die

Stahlschmelze 35,7 15,7 29,42 8,28 3,6 0,15 3,0

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Infolge dieser Bestandteile und dieses Schmelzpunkts vermag das Peinungsmittel auf der Oberfläche der Stahl schmelze eine Schlackenschicht zu bilden, die ohne weiteres nicht-metallische Einschlüsse der Stahlschmelze, wie Kieselsäure, Aluminiumoxid und dgl., zu adsorbieren und beseitigen vermag. Die auf diese V/eise gebildete Schlacke haftet an der Oberfläche des Gußblocks an und wird mit letzterem aus der Gießform entfernt. Aus diesem Grund muß das Peinungsmittel ständig in einer Menge von etwa 0,3 - 1,2 kg je Tonne Stahlschmelze in die Gießform 2 eingegeben werden.

Wenn das erfindungsgemäße Stahl-Peinungsmittel für das -kontinuierliche Gießen von Knüppeln und Vorblöcken benutzt wird, lassen sich Oberflächenfehler dieser Gußstücke weitgehend ausschalten. Demzufolge lassen sich Nachbehandlungsverluste, welche durch bestimmte Oberflächenfehler erforderlich werden, gemäß den Tabellen 3 und 4 herabsetzen.

Tabelle 3 *^

auf Gewicht bezogen

Ohne Peinungsmittel Mit erfindungs»?

gemäßem Peinunga· Nachbehandlungsver- - mittel

Iuste infolge von

Oberflächenfehlern 4,2 # 0,3 #

-9-

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♦#■) Tabelle 4 '

auf Gewicht bezogen

Ohne Peinungsmittel Mit erfindungsgemä-. ßem Feinunffsmittel

Nachbehandlungsverluste infolge von
Oberflächenfehlern 4»2 96

Kontinuierliches Gießen eines Knüppels von II5 X II5

' Kontinuierliches Gießen einer Bramme von 1600 χ 200 mmο

Wenn das erfindungsgemäße Stahl-Peinungsmittel nicht angewandt wird, unterliegt die Oberfläche der durch Aluminium beruhigten Stahlschmelze in der Gießform auf beschriebene Weise einer Oxydation durch die Umgebungsluft, wobei ein Schaum o.dgl. Schlacke gebildet wird, die die Oberflächenfehler hervorruft© Wenn dagegen das erfindungsgemäße Feinüngsmittel angewandt wird, vermag dieses nicht nur diesen Schaum bzw· diese Schlacke zu absorbieren, sondern auch deren Entstehung zu verhindernc Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Peinungsmittels kanii mithin die Durchführbarkeit des kontinuierlichen Gießverfahrens beträchtlich verbessert werden und können die NachbearbeitungsVerluste an der Material-Oberfläche vermindert werden, während sich beim herkömmlichen Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Al-beruhigtem Stahl zahlreiche Betriebsschwierigkeiten daraus ergeben, daß die Trichterschnauze

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eine Tendenz zum ¥erstopfen besitzt·

Beim Gießen von Brammen mit einer Breite von mehr als 1200 mm nach dem kontinuierlichen Gießverfahren bilden sich auf äsr Brammen-Oberfläche infolge thermischer Spannungen Längsrisse. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Stahl-Peinungsmittels fließt dieses dagegen nach ™ dem Schmelzen in den Spalt zwischen der Brammen-Oberfläche und der Innenwand der Gießform und verhindert hierdurch eine schnelle Abkühlung der Bramme, so daß Längsrisse infolge der genannten Wärmespannungen wirksam verhindert werden» Beim kontinuierlichen Gießen von Brammen mit einer Breite von 1600 χ 200 mm ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Peinungsmittels hat es sich herausgestellt, daß Längsrisse in der Größenordnung von 10 - 30 ?6 auftreten,,

Die folgenden Beispiele geben bevorzugte Mischungsverhältnisse des erfindungsgemäßen Stahl-Peinungsmittels k an.

Beispiel 1: Pur Normalstahl

Portlandzement 44 i»

Pluorit 10 $

Schamotteziegelpulver 32 %

Kalzinierte;· Soda 5 #

Koksgruß oder Graphitpulver 9 ^

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Beispiel 2: Pur aluminiumberuhigten Stahl

Portlandzement 44 $

Fluorit 20 io

Schamotteziegelpulver 22 %

Kalzinierte Soda 5 %

Koksgruß oder Graphitpulver 9 #

Beispiel 3: Für aluminiumberuhigten Stahl

Portlandzement 44 #

Fluorit 10 %

Schamotteziegelpulver 22 io

Kalzinierte Soda - 5 fi

Koksgruß oder Graphitpulver 9 %

Borax 10 io

Beispiel 4; Für rostfreien Stahl

Portlandzement 44 #

Fluorit 19 $

Schamotteziegelpulver 24 $>

Kalzinierte Soda 8 $>

Koks- oder Graphitpulver 5 %

Beispiel 5: Zusätzlich zur Zusammensetzung gemäß Beispiel 1

Schaumbildner 0,01 - 5 %

(Beispielsweise Vermiculit, Mordenit und schaumbildendes Kunstharz).

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Claims

192884« Patentansprüche

1. Stahl-Feinungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 35 - 60 <fc Portlandzement, 5 - 20 % Fluorit, 20 - 40 $> Schamottepulver, 2 - 15 1° kalzinierter Soda und 2 - 15 i» Kohlenstoff spender "besteht und daß mehr als 50 % der Gemischteilchen einen Durchmesser von unter 0,044 mm "besitzen·

2. Stahl-Peinungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 35 - 60 # Portlandzement, 5 — 20 9^ Fluorit, 20 - 40 i> Schamottepulver, 0 - 15 i> kalzinierter Soda, 2 - 15 # Kohlenstoff spender und 2 - 15 ΐ» Borax besteht und daß mehr als 50 # der Gemischteilchen einen Durchmesser von unter 0,044 mm besitzen*

3· Stahl-Feinungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffspender aus Koksgruß oder Graphitpulver besteht.

4« Stahl—Feinungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihm zusätzlich 0,01 - 5 i» eines Schaumbildners zugesetzt sind·

5· Stahl-Feinungsmittel, gekennzeichnet durch die chemische Zusammensetzung von SiOg = 34,8 %, AIgO, = 14,4 CaO ■ 30,6 #, CaF₂ = 8,0 ?6, Na₂O = 3,2 # und C = 5,7 %. ■ ■

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