Verfahren zur Herstellung eines Flussmittels zum Stranggiessen von Stahl

Abstract

 Durch inniges Vermischen einer teilchenförmigen Glasfritte mit Russ wird ein körniges Flussmittel hergestellt. Die typischerweise verwendete Glasfritte hat eine solche Korngrössenverteilung, dass im wesentlichen das gesamte Frittenmaterial eine Korngrösse innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 4 mm besitzt. Der Russ wird in das Fiussmittet in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die verwendete Menge der Fritte, eingearbeitet. Das offenbarte Flussmittel ist durch gute Fliessfähigkeit und seine Fähigkeit, während des Transports in Mischung zu verbleiben, gekennzeichnet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein glasiges Flußmittel, in dem Kohlenstoff vorliegt und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Flußmittels.

[0002] Es ist wohlbekannt, auf die Oberfläche eines geschmolzenen Metalls während des Gießens ein Flußmittel aufzubringen. Das Flußmittel wird zugesetzt, um eine Oxidation der Schmelze zu vermeiden, die Schmelze zu isolieren, die Kokille zu schmieren und schädliche Stoffe -(z.B. Aluminiumoxid) aus der Schmelze zu entfernen.

[0003] Es ist auch bekannt, 1 bis 10 Gew.-% pulvrigen Graphits in FlußmitteL-Produkte für das Stranggießen einzuarbeiten(vgl. z.B. die US-PSen 3 649 249 und 4 248 631), die aus glasigen Materialien hergestellt wurden, die zu einer solchen Teilchengröße vermahlen wurden, daß mindestens 50% der Teilchen eine Korngröße unterhalb von 0,044 mm besitzen. Der Graphit wird zugesetzt, um den Wärmeverlust über die Oberfläche des geschmolzenen Metalls auf ein Mindestmaß zu senken. Graphit läßt sich leicht mit pulvrigen Stoffen (z.B. fein gemahlenen, glasigen Stoffen) mischen; der Zusatz solchen kohlenstoffhaltigen Materials zu körnigen glasigen Stoffen bedingt jedoch verschiedene praktische Probleme. Das Vormischen des körnigen glasigen Materials und des kohlenstoffhaltigen Materials zur Bildung eines Flußmittels an einem von den Kokillen entfernten Ortwird für unzweckmäßig gehalten, da das kohlenstoffhaltige Material sich während des Transports absetzt und von dem glasigen Material trennt. Das Mischen des kohlenstoffhaltigen Pulvers mit einem Material in der Nachbarschaft der Kokillen erzeugt Kohlenstoff- staub, der eine nachteilige Wirkung auf das Metall während des Gießvorgangs (insbesondere im Falle von Stahl) ausüben kann.

[0004] Es ist allgemein üblich, kurz bevor das Flußmittel auf die geschmolzene Masse aufgebracht wird, Kohlenstoff dem glasigen Gießmaterial zuzusetzen. Diese Verfahrensweise ist im Hinblick auf ein körniges glasiges Material ungeeignet, das in einem automatisierten Stranggieß-Verfahren verwendet werden soll, da in einem solchen kontinuierlichen Verfahren das Flußmittel von dem Lagerbehälter zu der Gießanlage transportiert werden muß. Ein derartiger Transport einer Mischung aus körnigen glasigen Teilchen und kohlenstoffhaltigem Material verursacht wegen der Trennung der Stoffe ein schwerwiegendes Problem. Wenngleich ein genügender Mischungsgrad aufrecht erhalten werden könnte, wenn die Entfernung über die das Flußmittel transportiert wird, hinreichend kurz wäre, könnte der beim Mischen in der Nachbarschaft entstehende Kohlenstoff-Staub in dem Metall während des Gießens Probleme schaffen. Auch wenn der Mischungsgrad dadurch erhalten werden könnte, daß überschüssige Mengen kohlenstoffhaltigen Materials zugesetzt werden, so besteht jedoch immer die Möglichkeit, daß mehr als eine unbedenkliche Menge des ungemischten Überschusses zu dem geschmolzenen Metall zugesetzt werden könnte. Darüber hinaus könnte der Einsatz großer Mengen Kohlenstoff eine Verschwendung eines teuren Ausgangsstoffes zur Folge haben.

[0005] Ein Weg zur Lösung dieser Probleme wird in der US-PS 4 248 631 aufgezeigt. Die Autoren schmelzen eine Silicat-Schlacke und gießen sie dann in Wasser, wodurch ein glasiges Material gebildet wird. Dieses glasige Material wird dann vermahlen und klassiert, wodurch relativ kleine Teilchen gewonnen werden. Diese Teilchen werden dann oberflächlich mit Hilfe eines Klebstoffs mit Ruß und/oder Graphit beschichtet. Dieser Klebstoff ist nach Angabe-der Autoren wesentlich, um einen geeigneten Grad der Beschichtung zu erzielen. Neben einer Erhöhung der Kosten des Produkts Flußmittel macht die Einbeziehung eines solchen Klebstoffs es auch erforderlich, den Mischvorgang zu überwachen, um sicher zu stellen, daß das Sehlackenmaterial mit einer genügenden Menge Klebstoff in Berührung kommt, um dadurch das Beschichten der Schlacke mit einer angemessenen Menge des kohlenstoffhaltigen Materials herbeizuführen. Darüber hinaus muß darauf geachtet werden, daß während des Mischvorgangs eine Klumpenbildung des kohlenstoffhaltigen Materials verhindert wird.

[0006] Es wäre aus diesem Grund vorteilhaft, ein kohlenstoffhaltiges Flußmittel zu besitzen, das leicht an einem Ort, der von der Gießanlage entfernt ist, hergestellt, (erforderlichenfalls) gelagert und dann, entweder manuell oder automatisch, zu der Gießanlage transportiert werden könnte, ohne daß eine nennenswerte Abtrennung des kohlenstoffhaltigen Materials von dem Frittenmaterial stattfindet.

[0007] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein kohlenstoffhaltiges Flußmittel, das ohne Abscheidung des kohlenstoffhaltigen Materials transportiert werden kann.

[0008] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Flußmittel, das in einem automatisierten Verfahren zum Stranggießen eines Metalls verwendet werden kann, ohne daß eine nennenswerte Abtrennung des Kohlenstoffs von dem körnigen glasigen Frittenmaterial auftritt.

[0009] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Flußmittels.

[0010] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Flußmittels, bei dem wenig oder kein Kohlenstoffstaub erzeugt wird und kein Klebstoffmaterial benötigt wird.

[0011] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Flußmittels, das ohne Abscheidung des kohlenstoffhaltigen Materials transportiert werden kann.

[0012] Diese und andere Ziele, die Fachleuten erkennbar werden, werden dadurch erreicht, daß.ein körniges glasiges Frittenmmaterial mit Ruß vermischt wird, bis die körnige Fritte mit dem kohlenstoffhaltigen Material beschichtet ist.

[0013] Die vorliegende Erfindung betrifft ein kohlenstoffhaltiges körniges glasiges Flußmittel und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Flußmittels. Hierbei wird ein teilchenförmiges glasiges Material mit Ruß vermischt, bis das glasige Material mit im wesentlichen der gesamten Menge des kohlenstoffhaltigen Materials überzogen ist.

[0014] Teilchenförmige glasige Materialien, die für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Fachleuten bekannt. Zu geeigneten glasigen Materialien zählen Glasfritten, wie diejenigen, die in den US-PSen 3 649 249, 3 899 324, 3 926 246 und 3 704 744 beschrieben wurden.

[0015] Während der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf irgendein besonderes glasiges Material beschränkt ist, ist die- Teilchengröβe des glasigen Materials ein wesentliches Merkmal. Das glasige körnige Material sollte eine derartige Korngrößenverteilung aufweisen, daß im wesentlichen sämtliche Teilchen eine Teilchengröße innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 4 mm haben. Vorzugsweise liegen im wesentlichen alle glasigen Teilchen innerhalb des Bereichs- von 0,5 bis 2,38 mm.

[0016] Geeignete Ruß-Arten für die vorliegende Erfindung sind sämtliche feinteiligen Formen des Kohlenstoffs, die durch unvollständige Verbrennung oder thermische Zersetzung von Erdgas oder Erdöl hergestellt wurden. Die zur Zeit verfügbaren Haupttypen sind Kanalruß (im Channel-Verfahren hergestellter Gasruß), Ofenruß (Furnace-Ruß), Lampenruß und Thermalruß. Hiervon wird Ofenruß besonders bevorzugt, weil er nicht die schädlichen (d.h. carzinogene) Stoffe enthält, die in vielen anderen Formen des Rußes vorhanden sind..

[0017] Im Handel erhältliche Ruß-Sorten werden im allgemeinen in Form von Pellets vertrieben, die einen mittleren Durchmesser von 1 bis 5 mm aufweisen. Dieses Material kann den glasigen Teilchen entweder in Form der Pellets.oder nach Zerkleinerung derselben zugesetzt werden. Der Ruß wird im allgemeinen in einer Menge..von 1 bis 10 Gew.-% des gla- sigen Frittenmaterials, vorzugsweise von 1 bis 5 Gew.-%, eingearbeitet.

[0018] Nachdem Ruß und die glasige Fritte zusammen gegeben wurden, werden diese Stoffe gemischt, bis im wesentlichen die gesamte Ruß-Menge die glasigen Teilchen überzogen hat. Jede beliebige Methode zur Vereinigung zweier Feststoffe kann in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sofern dabei die Scherwirkung auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt. Für dieses Vermischen geeignete Verfahren und Apparaturen sind Fachleuten wohlbekannt.

[0019] Die physikalischen Eigenschaften (z.B. Schmp..) des Flußmittels der vorliegenden Erfindung hängen naturgemäß davon ab, welche spezielle Fritte verwendet wurde. Diese physikalischen Eigenschaften werden jedoch nicht nachteilig durch das Vermischen mit Ruß gemäß der vorliegenden Erfindung beeinflußt. Flußmittel, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gute Fließfähigkeit aufweisen und während der Bewegung nur eine geringe oder überhaupt keine Trennung des Kohlenstoffs von der Fritte stattfindet. Außerdem wird während des Mischvorgangs nur wenig oder gar kein Kohlenstoff-Staub gebildet.

[0020] Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

BEISPIELE

[0021] Das körnige, glasige Gieß-Flußmittel, das in den Beispielen 1 bis 10 verwendet wurde, besaß die folgende Korngrössenverteilung:

Beispiel 1

[0022] 0,45 g Ruß mit einer Teilchengröße von <0,044 mm (-325 mesh US-Sieb) wurden mit 15 g einer körnigen Fritte mit der in Tabelle A angegebenen Korngrößenverteilung vermischt. Diese Mischung wurde dann 5 min auf einer Lackschüttelapparatur in Bewegung gehalten. Das Mischprodukt war gut beschichtet, und kein Absetzen oder Stäuben wurde beobachtet. Der Umfang der Beschichtung war leicht visuell festzustellen, da die unbeschichtete Fritte klar aussah, während die überzogene Fritte schwarz war.

Beispiel 2

[0023] Der Arbeitsgang von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abweichung, daß 0,75 g Ruß verwendet wurde. Das Mischprodukt war gut beschichtet, und kein Absetzen oder Stäuben wurde beobachtet.

Beispiele 3 und 4 (Vergleichsbeispiele)

[0024] Die Arbeitsgänge der Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt, wobei Schuppengraphit statt des Rußes verwendet wurde. Der Schuppengraphit hatte die folgende Korngrößenverteilung:

[0025] In beiden Proben haftete der Schuppengraphit nicht an den Frittenkörnern, und es fand eine-weitgehende Entmischung statt, bei der nahezu der gesamte Graphit sich am Boden absetzte.

Beispiele 5 und 6 (Vergleichsbeispiele)

[0026] Die Arbeitsgänge der Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt, wobei gemahlene Anthrazit-Kohle anstelle des Rußes verwendet wurde. Die vermahlene Kohle hatte die folgende Korngrößenverteilung:

[0027] In jeder dieser Proben beschichtete die vermahlene Anthrazit-Kohle die Frittenteilchen bis zu einem gewissen Grade, aber die Kohle haftete nicht an den Frittenteilchen und Staubbildung fand in schädlichem Ausmaß statt.

Beispiele 7 und 8 (Vergleichsbeispiele)

[0028] Die Arbeitsgänge der Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt, wobei vermahlener Hüttenkoks anstelle des Rußes verwendet wurde. Der gemahlene Koks hatte die folgende Korngrößenverteilung:

[0029] In jeder dieser Proben beschichtete der gemahlene Koks die Teilchen bis zu einem gewissen Grade, aber der Koks haftete nicht an den Frittenteilchen und Staubbildung fand in beträchtlichem Ausmaß statt.

Beispiel 9(Vergleichsbeispiel)

[0030] 0,3 g Anthrazit-Kohle mit einer mittleren Teilchengröße unterhalb von 0,044 mm wurde mit der in Tabelle A beschriebenen Fritte nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise vermischt. Das Produkt wurde unter dem Mikroskop bei 40-facher Vergrößerung untersucht. Es wurde gefunden, daß ein Teil des Kohlenstoffs an den Glasteilchen haftete, jedoch blieb eine beträchtliche Menge nicht-gebundenen Kohlenstoffs zurück.

Beispiel 10 (Vergleichsbeispiel)

[0031] Die Verfahrensweise von Beispiel 9 wurde wiederholt, wobei Schuppengraphit mit einer mittleren Teilchengröße unterhalb von 0,044 mm anstelle der Kohle verwendet wurde. Nur sehr wenig Graphit haftete an den Glasteilchen.

Beispiel 11

[0032] Die bei dieser Verfahrensweise verwendete körnige Fritte hatte die folgende Korngrößenverteilung:

567 kg (1250 lbs) dieser Fritte wurden mit 11,34 kg (25 lbs; 2 Gew.-%) Ruß (<0,044 mm; - 325 mesh US-Sieb) mehrere Minuten in einem industrieüblichen Bandmischer gemischt. Das auf diese Weise hergestellte Flußmittel wurde anschließend für den Guß von 100 t mit Aluminium beruhigten Stahls verwendet. Der Stahl wurde zu einer Platte von 915 x 230 mm mit einer Gießgeschwindigkeit von 1,22 m/min (48 inches/min) vergossen.

[0033] Der Gußstahl hatte eine ausgezeichnete Oberflächenqualität. Das Flußmittel erwies sich als besonders vorteilhaft im Hinblick darauf, daß kein Kohlenstoff-Staub in der Umgebung des Gußes vorhanden war, das Flußmittel einheitlich schmolz und keine Anhäufung von Kokillenpulver in dem Gießrohr oder an der Kokillenwandung beobachtet wurde.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines körnigen Flußmittels, dadurch gekennzeichnet, daß eine teilchenförmige Glasfritte und Ruß miteinander vermischt werden, bis die Frittenteilchen mit im wesentlichen der Gesamtmenge des Rußes überzogen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gesamte teilchenförmige Glasfritte eine Korngröße innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 4 mm hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gesamte teilchenförmige Glasfritte eine Korngröße innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 2,38 mm hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß Ofenruß ist.

5. Körniges, mit Kohlenstoff beschichtetes Flußmittel, bestehend aus einer stabilen Mischung einer teilchenförmigen Glasfritte mit Ruß.

6. Flußmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß Ofenruß ist.

7. Flußmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmige Glasfritte eine solche Korngrößenverteilung besitzt, daß im wesentlichen alle Teilchen eine Korngröße innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 4 mm haben.

8. Flußmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gesamte teilchenförmige Glasfritte eine Korngröße innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 2,38 mm hat.