DE2101401B2

DE2101401B2 - Anwendung eines kuehlverfahrens beim stranggiessen von siliziumstahlbrammen zur herstellung kristallorientierter bleche fuer elektrotechnische zwecke

Info

Publication number: DE2101401B2
Application number: DE19712101401
Authority: DE
Priority date: 1970-05-19
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1973-03-22
Also published as: CA944126A; LU62730A1; DE2101401A1; BE762520A; US3727669A; NL7102429A; FR2090117B1; GB1346309A; FR2090117A1; NL159305B; JPS5423893B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung eines Kuhlverfahrens beim Stranggießen von Siliziumstahlbrammen zur Herstellung kristallorientierter Bleche für elektrotechnische Zwecke in Band- oder Tafelform, wobei die Gießtemperatur des Stahles und die Primärkühlung in der Stranggießkokille und die Sekundärkühlung außerhalb derselben so abgestimmt sind, daß die Steigung der Kühlungskurve einen Minimalwert einnimmt und wobei der Stahl in die Stranggießkokille bei einer Temperatur zwischen 1560 und 1600 Grad C und einer Gießgeschwindigkeit von 700 bis 1000 kg pro Minute abgegossen wird.

Bei der Herstellung von Siliziumstahl für magnetische Zwecke ist der gesamte Umwandlungszyklus des Halbfertigerzeugnisses an eine Zahl unbedingt einzuhaltender kritischer Bedingungen gebunden, die sowohl das Abgießen der Brammen (Gewicht, Größe und Form der Blöcke und Kokillen) als auch die folgenden Arbeitsgänge der Warm- und Kaltverformung als auch die Wärmebehandlungen betreffen. Bekanntlich sind diese kritischen Bedingungen ganz eng miteinander verbunden, wodurch es, wenn eine oder mehrere derselben, insbesondere die das Blockgießen betreffenden, geändert werden, nicht mehr möglich ist, die Wiederholbarkeit der kritischen und höchst bedeutsamen Eigenschaften des Endproduktes unter Kontrolle zu bringen. Da man sich in jüngster Zeit, bemüht, das Stranggießen auch für Siliziumstahl anzuwenden, sind die Probleme, die mit den metallurgischen die Erstarrung von in herkömmlicher Weise vergossenen Blöcken in Roheisengießformen kennzeichnenden Bedingungen verbunden sind, einem radikalen Wechsel ausgesetzt; in der Folge zeigen die aus im Stranggußverfahren fabrizierten Siliziumstahl hergestellten Produkte ein stark heterogenes Verhalten, das die magnetischen Eigenschaften des Endproduktes beeinträchtigt.

Nun ist der durch Zusammensetzung, Abmessungen undVerteilung von Unreinheiten beimAblauf der Korn- oder Kristallorientierung hervorgerufene Einfluß bekannt; wenn der zu diesem Zweck ausgewählte Zusatz Schwefel ist, so ergibt sich auf Grund der beim Stras^^eSss auftretenden besonderen Erstarrungsbedingungen die Verteilung, Zusammensetzung und Form der Sulfide derart, daß ein von der Stranggußbramme genommener Baumann-Abzug ein fast unsichtbares Bild der Verteilung besagter Sulfide gibt, im Gegensatz zu dem Ergebnis, das man von Baumann-Abzügen von Kokillengußbrammen erhält

Es ist daher beim Stranggießen von Siüziumstahl notwendig, bestimmte, ziemlich kritische Bedingungen zu erzielen und einzuhalten.

Es sind bereits Bemühungen bekanntgeworden, bei der Herstellung von Siliziumstahlbrammen für kristallorientierte Bleche das Stranggießen anzuwenden (s. Boitschcnko in »Berg- und Hüttenmännische Monatshefte« 107/1962, S. 118 bis 127). Hierbei wird im wesentlichen ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art angewandt, das mit Stranggießkokillen von 150 mm X 770 bis 810 mm (also mit einem Kokillenquerschnitt von 0,1155 bis 0,1215 m²), Brammen oberflächen von etwa 1,8 bis 2,2 m², Gießgeschwindigkeiten von 647 bis 680 kg/min, Primärwasseimengen von 4,8 bis 5,4 m^s/t Stahl und Sekundärwassermengen von 1,2 bis I,6m³/t Stahl arbeitet. Abgesehen davon, daß die verwendeten Kühlwassermengen recht hoch sind und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigen, tragen die Zusammenhänge zwischen Kokillenquerschniü, Oberfläche, Gießgeschwindigkeit und Kühlung nicht in ausreichendem Maße der Erkenntnis Rechnung, daß bei stranggegossenen Siliziumstählen für Trafobleche od. dgl. sehr langsam gekühlt werden muß, um Fehler infolge eines zu feinen Korngefüges im Außenbereich der Brammen und einer ungleichmäßigen Verteilung der Sulfide zu vermeiden.

Zwar beschreibt auch die deutsche Auslegeschrifi 1 271 906 ein Kühlverfahren bei der Herstellung von Trafoblechen, jedoch werden dort gegenüber dem im vorigen Absatz geschilderten Verfahren wesentlich höhere, etwa das Zehnfache betragende Mengen an Sekundärkühlwasser verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Kühlverfahren für die Herstellung von Siliziumstahlbrammen die variablen Grenzwerte für die Erzielung einer optimalen Kühlungskurve und eines Endproduktes von bester und jederzeit reproduzierbarer Qualität unter gleichzeitiger Einhaltung einer hohen Wirtschaftlichkeit anzugeben.

Diese Aufgabe wird von der Erfindung durch die Anwendung des eingangs beschriebenen Kühlverfahrens mit einer Primärkühlwassermenge von 2,8 bis 4m^s/t Stahl und einer Kühlwassermenge von 0,16 bis 0,24 m'/t Stahl in der ersten Sekundärkühlzone sowie von 0,04 bis 0,1 m³/t Stahl in jeder von folgenden fünf Sekundärkühlzonen auf ein Stranggießverfahren der vorbeschriebenen Art gelöst.

In besonders vorteilhafter Weise und nach einem weiteren Gedanken der Erfindung läßt sich das Kühlverfahren bei einer Brammenabmessung von 900 X 140 mm mit einer Primärkühlwassermenge anwenden, die geringer als 3,6 m'/t Stahl ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß in äußerst wirtschaftlicher Weise, speziell im Hinblick auf den Kühlwasserver-

brauch, mindestens die Eigenschaften von blockgegossenem Elektrostahl mittels Stranggießen erreicht werden. Gegenüber dem bekannten Stranggußverfahren werden bei der erfiadungsgemäßen Verfahrensweise etwa 20 bis 40 % weniger Wasser für die Primärkühlung und 40 bis 70 % weniger für die Sekundärkühlung benötigt Bei Einhaltung der von der Erfindung vorgeschlagenen Bedingungen ist die Nichtbeschädigung der Form und Erzielung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit des Metallbleches des Ausbringungsstranges gewährleistet, und man erzielt ein Endprodukt mit magnetischen Eigenschaften, die qualitätsmäßig sogar besser sind als bei Stählen, die nach herkömmlichen Kokillengußverfahren und nach dem vorstehend beschriebenen bekannten Stranggußverfahren hergestellt werden. Beispielsweise ist der für ein erfindungsgemäß hergestelltes Blech von 0,35 mm Stärke bei 50Hz und 15 000 Gauß gemessene Verlust kleiner (oder höchstens gleich) 1,11 W/kg, während die bei 10 Oersted gemessene Permeabilität größer oder mindestens gleich 1790 Gauß/Oersted ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft folgendermaßen ab: Der geschmolzene Stahl, dem alle Bestandteile, die ihm die gewünschten magnetischen Eigenschaften verleihen, beigegeben sind, wird in der Gießpfanne durch Einblasen von Argon bewegt, so daß er am Beginn des Vergießens eine Temperatur zwischen 1560⁰C und 1600° C, vorzugsweise eine Temperatur zwischen 156O⁰C und 1570⁰C, aufweist. Das Vergießen erfolgt mittels versenkter Gießpfannenausgüsse in den Trichter und aus diesem in die Formen. Das geschmolzene Metall wird von einer im wesentlichen aus CaO, SiO₂, Al₂O₃, CaF₂ bestehenden Schlacke abgedeckt und geschützt. Das geschmolzene Metall wird so vergossen, daß sich eine Laufgeschwindigkeit der Bramme von zwischen 700 und 1000 kg/min ergibt, wobei für Brammen von 900 X 140 mm die Geschwindigkeit ungefähr 800 kg/min ist.

Das Primärkühlwasser der Stranggieß-Einrichtung soll die minimal mögliche Durchflußmenge haben, um auf diese Weise das Abschließen der Form und eine ausreichende mechanische Festigkeit der erstarrten Außenschale der Bramme sicherzustellen, damit diese ohne Brechen herausgezogen werden kann. Das Primärkühlwasser hat eine Durchflußmenge von zwischen 2,8 und 4 m^s/t Stahl; für eine Bramme von 900 X 140 mm soll die Durchflußmenge nicht größer als 3,5 m^s/t Stahl sein.

Das Sekundär- oder Schlußkühlwasser der Stranggieß-Einrichtung, das entlang einer variablen Anzahl von Zonen versprüht wird, soll in seiner Menge der-

art bemessen sein, daß die geringstmögliche Wärmemenge entweichen kann, um an den Extraktionswalzen der Einrichtung den Querschnitt der Bramme vollständig und gleichmäßig erstarren zu lassen. Die Durchflußmengen liegen zwischen 0,16 und 0,24 m³/t

Stahl in der ersten der erwähnten Zonen, während in den anderen Zonen die Menge zwischen 0,04 und 0,10 m^s/t Stahl beträgt.

Ausführungsbeispiel:

Eine Charge von 501 Stahl der Zusammensetzung C 0,04, Si 3,10, S 0,022, P 0,015, Mn 0,065, Cr 0,08, Ni 0,10, Mo 0,02, Cu 0,10, Al geringer als 0,005, der Rest Fe, wird nach Umrühren bzw. Bewegen mittels Ar einer Stranggieß-Einrichtung bei einer Temperatur von 1565° C zugeführt, worauf der Stahl in die Kupferform (1500 mm hoch, 900 mm breit, 140 mm stark) gegossen wird. Nach Füllen der Form ist diese durch Schutzschlacke abgedeckt. Das Gießen wird mit einer Geschwindigkeit von 840 kg Stahl/min begonnen. Die Zuflußmenge des Vorkühlwassers wird auf 3,6 m³/t eingestellt. Die Sekundärkühlung ist folgendermaßen eingestellt: Erste Zone 0,2 m^s/t, zweite und folgende vier Zonen 0,08 m³/t

Die so erhaltenen Brammen werden aufgeschichtet, und man läßt sie in stillstehender Luft langsam abkühlen. Nach Weiterverarbeitung hat das Endprodukt-Blech folgende Eigenschaften: 0,35 mm Stärke, einen Verlust von 0,95 W/kg bei 50 Hz und 15 000

Gauß und eine Permeabilität von 1810 Gauß/Oersted bei 10 Oersted.

Schwefel- und Kohlenstoffgehalt entsprechen, im Verhältnis zu herkömmlichem Kokillguß-Stahl, den weiter oben angegebenen Weiten.

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung eines Kühlverfahrens bei Stranggießen von Siliziumstahlbrammen mit einer PrililoikublwäSSciüicugc vuii 2,8 bis 4 CbuX pro Tonne Stahl und einer Kühlwassermenge von 0,16 bis 0,24 cbm pro Tonne Stahl in der ersten Sekundärkühlzone sowie von 0,04 bis 0,1 cbm pro Tonne Stahl in jeder von folgenden 5 Sekundärkühlzonen auf ein Verfahren zum Stranggießen von SUiziumstahlbrammen zur Herstellung kristallorientierter Bleche für elektrotechnische Zwecke in Band- oder Tafelform, wobei die Gießtemperatur des Stahles und die Primärkühlung in der Stranggießkokille und die Sekundärkühlung außerhalb derselben so abgestimmt sind, daß die Steigung der Kühlungskurve einen Minimalwert einnimmt und wobei der Stahl in die Stranggießkokille bei einer Temperatur zwischen 1560 und 1600 Grad C und einer Gießgeschwindigkeit von 700 bis 1000 kg pro Minute abgegossen wird.

2. Anwendung nach Anspruch 1 bei einer Brammenabmessung von 900 χ 140 mm mit einer Primärkühlwassermenge geringer als 3.6 cbm pro Tonne Stahl.