DE3128056A1 - Verfahren zur foerderung der keimbildung beim abkuehlen metallischer schmelzen, insbesondere von stahlschmelzen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung der Keimbildung bei
• Abkühlen metallischer Schmelzen, insbesondere von Stahl schmelzen Uber Kavitation.
• Es ist bekannt, in einem flüssigen Metall, z. B. in einer Stahlstranggußkokille eine Rührbewegung zu erzeugen. Der RUhreffekt soll einigen Verbesserungen dienen. Insbesondere sollen folgende Wirkungen erzielt werden: - ein feinkörniges (globulares) ErstarrungsgefUge - geringe Seigerungen - Verwirbeln bzw. weitergehendes Abscheiden von Einschlüssen - Verhindern von Lunkern bzw. Verbesserung des Speisevermögens durch Globulargefüge und - insgesamt allgemeine Verbesserungen der Gießtechnik, z. B. auf dem Stranggußsektor zur Steigerung von Gußqualität und Erzeugungsleistung.
• Es ist außerdem bekannt, das RUhren in Metallschmelzen aufgrund der Wirkungen elektromagnetischer Felder vorzunehmen. So wird in einem flijsslgen Metall durch die Wirkung eines elektromagnetischen Dreh- oder Wanderfeldes die RUhrbewegung erzeugt. Als wichtigstes Ergebnis elektrisch bewegten FlUssigmetalls gilt das Abbrechen der Dendritenspitzen, welche anschließend als Keime wirksam werden sollen, um Globulargefüge zu erzeugen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei derartigen RUhrverfahren ein wesentlicher Nachteil auftritt, der unter dem Begriff "weiße Streifen" bekannt ist und eine starke Seigerung vor allem von-Kohlenstoff und Schwefel an der "RUhrstelle" im Grenzbereich flUssig/fest darstellt. Allerdings sind hinsichtlich der weißen Streifen" und anderer Vorgänge bzw. Erscheinungen gewisse Zusammenhange nicht ausreichend geklärt. So stehen zur Zeit immer noch folgende Fragen zur Aufklärung an: - Entstehung des "weißen Streifens" - Anreicherung von Keimen (GlobulargefUge) im Zentrum, wobei angenommen wird, daß die Keime eigentlich durch die RUhrbewegung und durch das höhere spezifische Gewicht nach außen getragen werden müssen, - die Koagulation von Ednschlüssen und deren Abscheidung/Erstarrung in den äußeren Zonen - trotz geringeren spezifischen Teilchengewichten, - das Abbrechen von Dendritenspitzen, obwohl an der Obergangsstelle fest/flüssig durch hohe Schmelzenviskosität die- Rührgeschwindigkeit gegen Null geht. Diese Erscheinung ist deshalb besonders auffällig, weil bei geringer Oberhitzung der Schmelze kaum Wirkungen der elektromagnetischen Felder auftreten, dennoch aber entsprechend viele Dendritenspitzen zur Verfügung stehen, - der Keimbildungseffekt ist bei höherer Oberhitzung (z. B. in der Stranggießkokille) größer, obwohl nur ein geringes Angebot an Dendriten vorhanden ist, - die RUhrgeschwlndigkeit, Je nach Ortsverhältnissen im RUhrbereich wird unterschiedlich bestimmt bzw. berechnet, mit entsprechend unterschiedlichen Ergebnissen, - mit steigender Stärke des elektrischen Stromes wird der "weiße Streifen" stärker und die Globularzone größer; es steht aber nur eine normale in etwa gleichbleibende Dendritenspitzenmenge zur Verfügung.
• - Mit unterschiedlichem Kohlenstoff-Gehalt der Stahlschmelze, aber gleicher Stärke des Magnetfeldes ändert sich die Stärke des weißen Streifens".
• Die genannten Erscheinungen beim Rühren im flüssigen Metall unter der Wirkung von elektromagnetischen Feldern lassen sich demnach nicht mit der herkömmlichen Metallkunde in Einklang bringen. Es kann nur vermutet werden, daß durch die Verfahrenstechnik der elektromagnetischen Felder Vorgänge ablaufen, die noch nicht ausreichend erforscht sind.
• Andererseits ist es bekannt, daß Schwingungen im Ultraschallbereich bei Metallen durch Kavitation in der Schmelze Keime und damit Feinkorngefüge entstehen lassen. Dieses Verfahren bedarf jedoch der Ultraschallanwendung, ein Verfahren, das nicht immer erwünscht ist.
• Der vorliegenden Erfindung ist demzufolge,die Aufgabe zugrundegelegt, ein Verfahren unter Ausschaltung der Ultraschallanwendung zur Förderung der Keimbildung beim Abkühlen metallischer Schmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, über Kavitation vorzuschlagen.
• Die gestellte Aufgabe, d. h. die Kavitationsbildung in metallischen Schmelzen, wird gelöst durch die Anwendung elektromagnetischer Drh-, Wander- oder Wechsel fel der bei einer Erzeugungsfrequenz von 15 bis 30 kHz.
• Bei der Anwendung derartiger elektromagnetischer Dreh-, Wander- oder Wechsel fel der werden Kräfte für die Kavitationsbildung und damit Keime erzeugt.
• In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß das elektromagnetische Feld (Stromstärke, Spannung, Einwirkzeit) in Abhängigkeit der Viskosität der Schmelze (Analyse, Oberhitzung) eingestellt wird.
• Ferner ist vorgesehen, daß gleichzeitig Inertgas der Schmelze In Bläschenform zugeführt wird. Auch diese Maßnahme unterstützt die Kavitationsbildung und damit die Voraussetzung für die Förderung der Keinibllduny.
• Als wesentlichste Vorteile der erfindungsgemäß elektromagnetisch-kavitativen Keimerzeugung sollen herausgestellt werden: - weitgehende globulare Erstarrung - höhere Gußdichte - keine negativen Seigerungen ("weiße Streifen") bzw. verminderte Sei gerungen - bessere Abscheidung von inneren Schlacken bzw. gleichmäßigere Verteilung, - gleichmäßige Schmelzenviskosität, demzufolge auch bessere Formfüllungs-und Laufeigenschaften des Flüssigmetalls - Keimerzeugung bei entsprechend höheren Temperaturen sind schon vor dem Abgleßen möglich, wodurch sich Auswirkungen auf das Einbringen des Schmelzmetalls, z. B. in eine Stranggleßkokille ergeben, wobei ferner unmittelbar nach der Stahl erzeugung bereits mit der Keimerzeugung begonnen werden kann - Kombination mit der Inertgasanwendung als Unterstützung für die Kavitation durch Gasbläschen - Verfahrensverbesserungen, wie z. B. längere zur Verfügung stehende Gießzeiten, höhere Gießgeschwindlgkelten und dergleichen - geringere Anfälligkeiten für Gußfehler - durch Verbesserung des Erstarrungstypes und damit höhere Produktivität und höheres Ausbringen.
• Der Erfindung liegt daher der Gedanke zugrunde, daß ein elektromagnetisches Dreh-, Wander- oder Wechselfeld bei entsprechend erzeugter Frequenz in flüssigen Metallen ebenfalls Kavitation erzeugt. Aufgrund dieser Kavitation und der verbesserten Keimbildung ist es möglich, eine gesteuerte Erstarrung im Metall guß, wie z. B. im Strangguß, vorzunehmen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Förderung der Keimbildung beim Abkühlen metallischer Schmelzen, insbesondere von Stahl schmel zen Patentansprüche 1. Verfahren zur Förderung der Keimbildung beim Abkühlen metallischer Schmelzen, insbesondere von Stahl schmelzen, über Über Kavitation, gekennzeichnet durch die Anwendung elektromagnetischer Dreh-, Wander-oder Wechsel fel der bei einer Erzeugungsfrequenz von 15 bis 30 kHz.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Feld (Stromstrke, Spannung, Einwirkzeit) fn Abhängigkeit der Viskosität der Schmelze (Analyse, Überhitzung) eingestellt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig Inertgas der Schmelze in Bläschenform zugeführt wird.