POURING POWDER FOR STEEL CONTINUOUS CASTING AND METHOD OF STEEL CONTINUOUS CASTING

Abstract: 1. Casting powder for the continuous casting of steel, consisting of an inorganic oxidic material which is meltable at the casting temperature and a substantially carbon-containing material, characterised in that the carbon-containing material is active carbon having a specific BET surface area of 800 to 1200 m**2 /g.

Description: Giesspulver für Stahlstrangguss und Verfahren zum Stranggiessen von Stahl Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Giesspulver zum Stranggiessen von Stahl sowie ein Verfahren unter Einsatz dieses Giesspulvers. Die Funktion der Giesspulver beim Stranggiessen von Stahl ist sehr komplex. Die Giesspulver dienen zunächst als Gleit- oder Schmiermittel zwischen Kokille und Stahlstrang. Ferner dienen sie der Abdeckung der Stahlbadoberfläche auf der Kokille, einerseits zur Verhinderung der Oxidation der Stahlbadoberfläche durch Luftsauerstoffzutritt und andererseits zur Reduktion der Wärmeabstrahlung der Stahlbadoberfläche. Dabei ist sowohl das Fliessverhalten des Giesspulvers im Hinblick auf die geforderten Schmiermitteleigenschaften von Bedeutung, als auch das Aufschmelzverhalten des Pulvers nach dem Aufbringen auf die Stahlbadoberfläche. Einerseits muss ein zu schnelles Aufschmelzen verhindert werden, da die ungeschmolzene, lockere poröse Struktur besonders gute Wärmeisolationseigenschaften zur Verfügung stellt. Auf der Oberfläche der Stahlschmelz durchläuft das Giesspulver daher alle Stadien zwischen einem lockeren, rieselfähigen Pulver bis zu einer fliessfähigen Schmelze. Im Ubergangsbereich treten unerwünschte Sintereffekte auf, bei der es zur Entstehung grösserer zusammenhängender poröser versinteter Agglomerate kommt, die aufgrund ihrer guten Wärmeisolationseigenschaften nur sehr verzögert in den Fliessbereich übergehen. Solche versinterten Agglomerate treten ungeschmolzen in den Kokillenspalt ein und führen zu Oberflächendefekten, Schlackeneinschlüssen und Rauhigkeiten des Stahlstranges; im Extremfall kommt es sogar zum Durchbruch des Strangschale und damit zur Unterbrechung der Produktion. Als Giesspulver werden daher mehrphasige Systeme eingesetzt, die im allgemeinen aus einem anorganischen oxidischen Material bestehen und andererseits im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehende Teilchen enthalten, die ein zu schnelles Verschmelzen der anorganischen oxidischen Materialien verhindern. Das anorganische oxidische Material beruht im allgemeinen auf Kalciumsilikatbasis, wobei oxidische Rohstoffe als Mischung mineralischer Rohstoffe eingesetzt werden können die auf der Stahlbadoberfläche verschmelzen oder bereits als vorgeschmolzene, abgekühlte und gemahlene, im wesentlichen homogene Teilchen eingesetzt werden können. Neben Kalciumoxid und Siliciumdioxid können Aluminiumoxid, Titandioxid, Eisenoxid, Manganoxid, Alkali- und Erdalkalioxide, sowie Fluorverbindungen Bestandteile des anorganischen oxidischen Materials sein. Als im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehendes Material werden nach dem Stand der Technik Graphitpulver, Steinoder Braunkohlenstaub oder RuB dem anorganischen oxidischen Material beigemischt. Das kohlenstoffhaltige Material hat die Aufgabe, eine Versinterung und ein Zusammenschmelzen des anorganischen oxidischen Pulvers auf der Stahloberfläche zu verzögern, so dass die gewünschte lockere Schicht zur Verhinderung der Wärmeabstrahlung erhalten bleibt. Gleichzeitig wird der Zutritt von Luftsauerstoff zur Stahlbadoberfläche dadurch verhindert, dass das kohlenstoffhaltige Material mit eventuell vorhandenem Sauerstoff zu Kohlenoxid verbrennt. Das Mengenverhältnis von anorganischem oxidischen Material und kohlenstoffhaltigem Material wird im wesentlichen durch den Querschnitt der Kokille bestimmt. Bei sehr kleinen Knüppel- oder Vorblockquerschnitten ist bis zu 25 Gew.-% Kohlenstoff im Giesspulver enthalten. Bei sehr grossen Brammenquerschnitten sind 3 bis 8 Gew.-% Kohlenstoff im Giesspulver ausreichend. Die bisher verwendeten relativ hohen Kohlenstoffgehalte im Giesspulver führen zu unerwünschten Randaufkohlungen des Stranggussstahls und zu Spannungsrissen im Bereich der Oszillationsmarken. Es hat daher bereits Vorschläge gegeben, die Kohlenstoffteilchen im Giesspulver durch Nitridteilchen, wie Bornitrid, unter gleichzeitiger Zugabe metallischer Teilchen wie Aluminium als Reduk tionsmittel für den Luftsauerstoff zu ersetzen (Deutsche Offenlegungsschrift 26 26 354). Jedoch haben solche Giesspulver bisher keinen Eingang in die Technik gefunden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Giesspulver zum Stranggiessen von Stahl, bestehend aus einem bei Giesstemperatur aufschmelzbarem anorganischem oxidischem Material und einem im wesentlichen kohlenstoffhaltigen Material, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das kohlenstoffhaltige Material Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 800 bis 1200 m2/g besteht. Es wurde gefunden, dass feinkörnige Aktivkohle mit hoher spezifischer Oberfläche auch bei sehr kleinen Gehalten im Giesspulver eine ausreichende Wärmeisolation gewährleistet und ferner eine grosse reaktionsfreudige Oberfläche zur Oxidation des vorhandenen Luftsauerstoffs liefert. Die erfindungsgemässen Giesspulver enthalten weniger als die Hälfte des Kohlenstoffgehaltes herkömmlicher Giesspulver. Ferner wurde überraschend eine extrem starke Abhängigkeit des Aufschmelzverhaltens der erfin dungsgemässen Giesspulver vom Kohlenstoffgehalt im Bereich geringer Kohlenstoffgehalte beobachtet. Durch Variation des Kohlenstoffgehaltes kann damit ein weiter Bereich von verschiedenen Anforderungen an das Aufschmelzver- halten verschiedener Giesspulver unter Einsatz desselben anorganischen oxidischen Materials für verschiedene Stahlsorten und Stranggiessanlagen abgedeckt werden. Die nach dem Stand der Technik notwendige aufwendige Auswahl des anorganischen oxidischen Materials im Hinblick auf ein gefordertes Aufschmelzverhalten unter Variation der Vielzahl der oxidischen Komponenten des anorganischen -oxidischen Materials kann daher weitgehend entfallen. Der Stahlhersteller kommt im wesentlichen mit einem einzigen anorganischen oxidischen Material aus, wobei die Anpassung an ein spezielles gefordertes Aufschmelzverhalten allein durch Variation des Aktivkohlengehaltes des Giesspulvers erfolgt. Die Aktivkohle in den erfindungsgemässen Giesspulvern soll vorzugsweise eine Mahlfeinheit aufweisen, die durch einen Rückstand von weniger als 1 Gew.-% auf einem Sieb von 40 tjm Maschenweite charakterisiert ist. Die Dichte des Aktivkohlepulvers nach rütteln (Rütteldichte) beträgt vorzugsweise 220 bis 280 g/l. In den erfindungsgemässen Giesspulvern sind in Abhängigkeit vom KokilLenquerschnitt 0,5 bis 10 Gew.-% an kohlenstoffhaltigem Material ausreichend. *Besonders gute Ergebnisse wurden erhalten, wenn als kohlenstoffhaltiges Material ein Material eingesetzt wird, das selbst einen Anteil von 10 bis 15 Gew.-% an anorganischem oxidischem Material aufweist, wobei der Gehalt an anorganischem oxidischem Material durch den Verbrennungsrückstand (Ascheanteil) des kohlenstoffhaltigen Materials ermittelt wird. Der Verbrennungsrückstand besteht im wesentlichen aus den Komponenten, aus denen auch das anorganische oxidische Material besteht, nämlich CaO, MgO und Je203, wobei der Hauptanteil (mehr als 50 %) im kohlenstoffhaltigen Material CaO ist. Das anorganische oxidische Material, das mehr als 90 Gew.-% des Giesspulvers bildet, kann die üblichen Zusammensetzungen aufweisen. Typischerweise enthält das anorganische oxidische Material, ermittelt durch oxidische Analyse, folgende Bestandteile: SiO2: 20 bis 40 Gew.-%, CaO: 20 bis 45 Gew.-%, Al203: 0 bis 20 Gew.-%, (Na, K)2O: 0 bis 20 Gew.-%, (Mg, Baio: 0 bis 10 Gew.-%, 2 3 0 bis 10 Gew.-%, Fe203: 0 bis 10 Gew.-%, MnO: 0 bis 5 Gew.-%, P2O5, Li2O, TiO2: 0 bis 5 Gew.-%, F2: 2 bis 10 Gew.-%. Das anorganische oxidische Material des Giesspulvers wird vorzugsweise aus mineralischen Rohstoffen geschmolzen, gefrittet und gemahlen. Erfindungsgemäss soll das anorganische oxidische Material vorzugsweise eine Korngrössenverteilung derart aufweisen, dass mehr als die Hälfte des Materials eine Korngrösse zwischen 40 und 250 W aufweist. Bevorzugt ist eine Korngrössenverteilung, bei der 5 bis 30 Gew.-t des Pulvers kleiner als 40 z ist, 50 bis 90 Gew.-% des Pulvers zwischen 40 und 250 ss liegt, und 5 bis 20 Gew.-E des Pulvers Korngrössen von mehr als 250 g aufweisen. Die Zubereitung des Giesspulvers erfolgt durch Vermischen von anorganischem oxidischem Material und kohlenstoffhal tigem Material. Aufgrund der geringen Menge des in den erfindungsgemässen Giesspulvern enthaltenden kohlenstoffhaltigen Materials wird ein Stauben beim Handhaben und Aufbringen auf die Kokille weitgehend vermieden. Auch eine Entmischung beim Transport oder längerem Lagern wird unter üblichen Bedingungen nicht beobachtet. Jedoch kann es sich in einigen Fällen als zweckmässig erweisen, dem Giesspulver beim Mischen eine geringe Menge eines Bindemittels oder Klebmittels zuzugeben, so dass das kohlenstoffhaltige Material an der Oberfläche des anorganischen oxidischen Materials haftet. Die Bildung von verklebten Agglomeraten soll jedoch vermieden werden. Daher wird bei Anwendung von Klebmitteln vorzugsweise zunächst das anorganische oxidische Material mit dem Klebmittel vermischt, so dass das Klebmittel die Oberfläche des anorganischen oxidischen Materials uber- zieht. Danach erfolgtHdie Vermischung mit dem kohlenstoffhaltigen Material. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, das dadurch gekennzeichnet ist, dass als Flussmittel ein Giesspulver nach der Erfindung auf die Kokille gegeben wird. Erfindungsgemäss soll dabei der Gehalte an kohlenstoffhaltigem Material im Giesspulver in Abhängigkeit vom Kokille querschnitt den nach folgender Formel errechneten Wert nicht übersteigen: 0,5 1 + - = Gew.-t Aktivkohle im Giesspulver, Q wobei Q den Kokillenquerschnitt in mê bezeichnet. Danach soll bei einem quadratischen Kokillenquerschnitt von z.B. 240 mm Kantenlänge, d.h. einer Kokillenquer 2 schnittsfläche von 0,058 m der Aktivkohlegehalt im Giess pulver maximal 9,6 Gew.-% betragen. Bei einem rechteckigen Kokillenquerschnitt von z.B. 2 1500 x 240 nn r d.h. einer Kokillenquerschnittsfläche von 0,36 m2 beträgt der Aktivkohlegehalt im Giesspulver erfindungsgemäss maximal 2,4 Gew.-%. Der Aktivkohlegehaltes soll innerhalb bevorzugt weniger als 80 % des oben angegebenen Maximalwertes und kann in Abhängigkeit von der Giess-Temperatur und dem speziellen eingesetzten anorganischen oxidischen Material, sowie der Giessgeschwindigkeit (Stranggeschwindigkeit} bis zur Hälfte des angegebenen MaximaRoertes betragen. Die Menge des beim Stranggiessen einzusetzenden GieBpulvers wird so bemessen, dass ein Durchglühen der Pulverschicht auf der Kokille vermieden wird. Die Dosierung kann diskontinuierlich manuell nach visueller Beobachtung der Kokillenoberfläche erfolgen. Beispiel Dieses Beispiel zeigt den starken Einfluss auf das Aufschmelzverhalten der erfindungsgemässen Giesspulver bei geringen Gehalten an kohlenstoffhaltigem Material. Es wurde ein anorganisches oxidisches Material folgender oxidischer Analyse eingesetzt: SiO2 38,0 Gew.-% CaO 30,5 Al2O3 17,0 Na2O 6,0 " K2O 0,3 MgO 2,0 " Je203 0,4 F2 5,8 100,0 Gew.-% Das anorganische oxidische Material wies eine Korngrössenverteilung von 12 Gew.-% der Teilchen kleiner als 40 ij und 79 Gew.-E der Teilchen kleiner als 250 R auf. Das anorganische oxidische Material wurde mit verschiedenen Mengen Aktivkohle und zum Vergleich Graphit und Koksmehl vermischt. Die Aktivkohle wies eine Mahlfeinheit von 99 Gew.-E der Teilchen unter 40 ii auf, eine spezifische Oberfläche nach BET von 920 m2/g und einen Ver brennungsrückstand von 13,5 Gew.-% auf. Je 50 g der verschiedenen Giesspulvermischungen wurde in einem Tiegel gemäss Figur 1 eingebracht. Der Tiegel bestand aus einem Graphittiegel 1 mit einer zylindrischen Bohrung von 38 mm Durchmesser, der am unteren Ende eine Ausflussöffnung 2 von 4,9 mm Durchmesser aufwies. Ferner war eine Induktionsspule 3 zur Beheizung des Tiegels vorgesehen. Zwischen Tiegel 1 und Spule 3 befand sich eine Wärmeisolationsschicht 4 aus Kaolinfaservlies. Gehalten wurde der Tiegel durch einen Ring 5 aus feuerfestem Material. Unterhalb der Ausfluss öffnung 2 befand sich eine Waage 6, auf der das aus der Ausflussöffnung 2 ausfliessende Material gesammelt wurde. Für das Aufschmelzverhalten charakteristische Kurven wurden so ermittelt, dass zunächst die Tiegelausfluss- öffnung 2 mit einer niedrigschmelzenden Glasmehl, das mit Wasser angeteigt wurde, geschlossen wurde. Danach werden 50 g des jeweiligen Giesspulvers eingefüllt. Der Tiegel wird dann durch Induktionsheizung auf 14500C aufgeheizt. Die Gewichtsanzeige der-¯Waage wurde 10 Minuten lang alle 30 Sekunden registriert. Dabei wurden für verschiedene Giesspulver die in Figur 2 dargestellten Kurven ermittelt: Kurve 1: anorganisches oxidisches Material ohne kohlen stoffhaltiges Material; Kurve 2: Zusatz 0,5 Gew.-% A-Kohle Kurve 3: Zusatz 1,0 Gew.-% A-Kohle Kurve 4: Zusatz 1,5 Gew.-% A-Kohle. Zum Vergleich: Kurve 5: Zusatz 10 Gew.-% Graphit, Kurve 6: Zusatz 20 Gew.-% Graphit, Kurve 7: Zusatz 5 Gew.-% Koksmehl, Kurve 8: Zusatz 10 Gew.-% Koksmehl.

Claims: Patentansprüche 1. Giesspulver zum Stranggiessen von Stahl, bestehend aus einem bei Giesstemperatur aufschmelzbarem anorga nischem oxidischem Material und eine im wesentlichen kohlenstoffhaltigen Material, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Material Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 800 bis 1200 m2/g ist. 2. Giesspulver nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Material eine Mahlfeinheit aufweist, die durch einen Rückstand von weniger als 1 Gew.-E auf ein Sieb von 40 S Maschenweite charak terisiert ist, und wobei die Rütteldichte 220 bis 280 gil beträgt. 3. Giesspulver nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Material einen Verbrennungsrückstand von 10 bis 15 Gew.-% an anorganischem oxidischem Material aufweist. 4. Giesspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn zeichnet durch einen Gehalt von 0,5 bis 10 Gew.-% an kohlenstoffhaltigem Material. 5. Giesspuiver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische oxidische Ma terial folgende durch oxidische Analyse erinittelte Komponenten aufweist: SiO2 20 bis 40 Gew.-%, CaO 20 bis 45 Gew.-%, A1203 0 bis 20 Gew,-%, (Na, K)2O 0 bis 20 Gew.-%, (Mg, Ba)O 0 bis 10 Gew.-%, B2O3 0 bis 19 Gew.-%, Fe2O3 0 bis 10 Gew.-%, MnO 0 bis 5 Gew.-%, P2O5, Li2O, TiO2 0 bis 5 Gew.-%, F2 2 bis 10 Gew.-%. 6. Giesspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische oxidische Ma terial eine Kornverteilung von 5 bis 30 Gew.-% # 40 40 < 50 bis 90 Gew.-% # 250 250 < 5 bis 20 Gew.-% aufweist. 7. Verfahren zum Stranggiessen von Stahl, dadurch gekenn zeichnet, dass als Flussmittel ein Giesspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf die Kokille gegeben wird, wobei der maximale Gehalt an Kohlenstoff-haltigen Materials im Flussmittel nach folgender Formel er mittelt wird: 0,5 1 + - ¯ Gew.-% Aktivkohle im Giesspulver Q wobei Q die Kokillenquerschnittsfläche in mê be zeichnet. 8. Verwendung von Aktivkohle in Giesspulvern zum Stahl stranggiessen.

Inventors: GRIMM, ROBERT, SOWADE, BERND
Applicants: BAYER AG
Application year: 1985
Main classification: B22D11
IPC codes: B22D11