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Verfahren zur Verbesserung der Strangschmierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Schmierwirkung in der Kokille beim Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl, durch ein aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetztes, ungesättigte organische Verbindungen enthaltendes Schmiermittel, wobei das Schmiermittel während des Giessens in eine Kokille eingebracht wird und sich unter Temperatureinwirkung in der Kokille mindestens teilweise unter Bildung von Rückständen pyrolytisch zersetzt.
Bekanntlich kommt dem in eine Stranggiesskokille eingebrachten Schmiermittel die Aufgabe zu, Bildung und Durchgang eines Stranges in der Kokille störungsfrei zu gestalten. Dazu muss die Reibung zwischen Kokillenwand und Strangoberfläche gering sein. Weiters soll das Schmiermittel die Qualität des Giessproduktes nicht beeinträchtigen.
Als Schmiermittel finden derzeit in bevorzugtem Masse Pflanzenöle, aber auch Mineralöle und verflüssigte Paraffine Verwendung. Diese hauptsächlich verwendeten Schmiermittel weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf.
So ist die Verwendung von Pflanzenölen im allgemeinen kostspielig.
Neben dem wirtschaftlichen Nachteil des hohen Preises tritt bei Verwendung von grösseren Mengen dieser öle die Gefahr erhöhter Wasserstoffaufnahme durch den Stahl auf, wodurch sich qualitative Schädigungen des Gussproduktes, wie z. B. Poren an der Oberfläche oder in der Randzone ergeben können. Mineralöl, das häufig wie auch Paraffinöl aus Preisgründen benutzt wird, hat den Nachteil, dass seine Schmierwirkung oft ungenügend ist und bei seiner Verbrennung eine stark russende Flamme entsteht, welche die Sicht in die Kokille behindert.
Auch verflüssigte Paraffine ergeben keine befriedigenden Resultate, da verhältnismässig grosse Mengen benötigt werden und zusätzliche Vorrichtungen zum Flüssighalten in Förderpumpen und Zuleitungen notwendig sind. Insbesondere beim Giessen von rostfreien Stahlqualitäten kommt es zu einer unerwünschten Aufkohlung der Randschicht.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Qualität des Gussproduktes ist daher anzustreben, eine möglichst geringe Menge an Schmiermittel anzuwenden, wobei jedoch immer die Gefahr besteht, dass der Strang infolge erhöhter Reibung in der Kokille hängen bleibt, und dadurch Oberflächenfehler, Risse und Durchbrüche auftreten.
Es wurde deshalb auch schon versucht, dem flüssigen Schmiermittel Zusätze beizugeben um die Strangschmierung zu verbessern. Davon ist besonders Graphit als fester Zusatz bekanntgeworden. Ein solcher Zusatz hat jedoch den Nachteil, nach der Zugabe zum öl zu sedimentieren und im Leitungssystem der Schmiermittelzufuhr Ablagerungen zu bilden. Dadurch wird aber einerseits die Dosierung stark erschwert und anderseits ist die für die Schmierung wichtige gleichmässige Verteilung des Graphits nicht mehr gewährleistet. Der Strang bleibt dann infolge ungleichmässiger Reibung in der Kokille örtlich kleben, wodurch die erwähnten Risse und Durchbrüche entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schmierwirkung durch ein aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetztes, organische Verbindungen enthaltendes Schmiermittel in Stranggiesskokillen zu erzielen, wobei die vorstehend angeführten Nachteile vermieden und insbesondere
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der hohe Schmiermittelverbrauch und eine Beeinträchtigung der Qualität des Gussproduktes herabgesetzt werden.
Ausgehend von der Erkenntnis, dass die bei der pyrolytischen Zersetzung in der Kokille entstehenden Rückstände einen massgeblichen Einfluss auf die Schmierwirkung ausüben, wird die oben gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass als Zusätze zum Hauptschmiermittel Silizium-freie, selbst vernetzbare Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze zur Vernetzung der im Schmiermittel vorhandenen ungesättigten Bestandteile verwendet werden, die eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes in den bei der pyrolytischen Zersetzung des Schmiermittels entstehenden Rückstände bewirken.
Das Schmiermittel ist aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetzt. Das Hauptschmiermittel hat eine Trägerfunktion für weitere Bestandteile, nämlich für Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze. Als Hauptbestandteil kann beispielsweise ein an sich bekanntes Schmieröl Verwendung finden. Auch enthält das Schmieröl vorzugsweise ungesättigte organische Verbindungen, z. B. entsprechende Fettsäuren oder deren Glyzeride, deren Aufspaltung in leicht flüssige Bestandteile infolge einer Verkettung der Moleküle durch Anwendung von Zusätzen oder Katalysatoren bei Raumtemperatur, erhöhter Temperatur oder bei der Pyrolyse durch Kondensation erschwert wird.
Als Hauptbestandteile des Schmiermittels können aber auch binäre, ternäre oder höhere Gemische, bestehend aus gesättigten Mineralölen und pflanzlichen oder tierischen ölen, ferner Gemische aus ungesättigten natürlichen oder synthetischen Fettsäuren oder ölen zur Anwendung kommen. Ferner sind als Hauptbestandteil auch andere Trägersubstanzen, z. B. organische Flüssigkeiten mit Flammpunkten von mehr als 1500C denkbar, wie beispielsweise Dibutylphthalat.
Diesem Hauptschmiermittel werden erfindungsgemäss lösliche, Silizium-freie, selbst vernetzbare, natürliche oder synthetische Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze zur Vernetzung der im Schmiermittel vorhandenen ungesättigten Bestandteile beigegeben, so dass unter Temperatureinwirkung in der Kokille eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes in den bei der stattfindenden pyrolytischen Zersetzung des Schmiermittels entstehenden Rückständen bewirkt wird.
Werden dem Schmiermittel lösliche Hochpolymere zugesetzt, dann können unter Umständen weitere Zusätze beigegeben werden, welche die Verkokungsneigung des Schmiermittels mit den Hochpolymeren verstärken und daher eine weitere Erhöhung des kohlenstoffhaltigen Anteils der Rückstände bewirken.
Als Hauptbestandteil des Schmiermittels werden vorzugsweise Rüböl oder das praktisch gleichwertige Rapsöl verwendet, die schon an sich eine gute Schmierfähigkeit besitzen und ausserdem mit raucharmer Flamme verbrennen.
Die Hochpolymere und/oder Zusätze haben die Aufgabe, den Anteil der bei der Pyrolyse entstehenden kohlenstoffhaltigen Rückstände zu erhöhen und dadurch die Schmierwirkung z. B. des Rüböls gegenüber der des Rüböls ohne weiteren Bestandteil zu verbessern, d. h. im wesentlichen das Haften der Stranghaut an der Kokille zu verhindern. Als ein solcher Zusatz wird vorteilhaft Bleinaphthenat verwendet. Es wurde gefunden, dass beispielsweise ein Zusatz von 0, 53% Bleinaphthenat mit einem Bleigehalt von 30% die Verkokungszahl, welche die Menge der bei der Pyrolyse entstehenden Rückstände angibt, von Rüböl von 0, 45% auf 0, 98% steigert. Diese Erhöhung der Rückstandsmenge, insbesondere des kohlenstoffhaltigen Anteils davon, hat beim Stranggiessen eine wesentlich verbesserte Schmierwirkung zur Folge. Daher kann z.
B. der gewünschte Schmiereffekt bei stark verringerter Schmiermittelmenge, d. h. unter geringen Kosten, erhalten werden und dadurch auch sonst unerwünschte Nebenwirkungen auf die Qualität des vergossenen Stahles, wie Wasserstoffaufnahme, verringert werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Beispiels zum Stranggiessen von Stahl gezeigt. Es soll ein Knüppel mit einem Querschnitt von 115x115 mm kontinuierlich gegossen werden. Dazu wird aus einem Giessbehälter Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0, 2% in eine gekühlte, oszillierende Durchlaufkokille gegossen und der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang, mit einer mittleren Geschwindigkeit von 2, 4 m/min ausgezogen. Zur Schmierung der Kokille wird Rüböl. das 0, 88% Bleinaphtenat mit 30 Gew. % Blei enthält, zugeführt. Die Zugabe an Bleinaphthenat mit dem angegebenen Bleigehalt von 30% zum Rüböl kann je nach den Giessbedingungen zwischen etwa 0, 1 und 5, 0 Gew. % liegen.
Während bei bisherigen Abgüssen unter den angegebenen Bedingungen bei einer Rübölmenge von 0, 07 I/t ohne Zusatz deutlich ein Haften des Stahles in den Kanten und auf den Kokillenflächen zu beachten war, tritt bei der Verwendung das öls mit Zusatz von Bleinaphthenat unter gleichen Bedingungen keinerlei unerwünschtes Festhaften des Stahles ein. Der Schmiermittelbedarf lässt sich sogar auf 0, 041/t erniedrigen, ohne dass Fehler infolge ungenügender Schmierung auftreten. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens geht schon allein aus der Reduktion des
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Schmiermittelverbrauches auf etwa die Hälfte des bisherigen Verbrauches klar hervor. Trotz des minimalen ölangebotes wird die Strangoberfläche verbessert und die Porenbildung infolge Wasserstoffaufnahme herabgesetzt.
Das im Rüböl lösliche Bleinaphthenat bildet in den Schmierölleitungen keine Ablagerungen, so dass die Dosierung und Verteilung des Schmiermittels keine Schwierigkeiten bereitet. Die Sicht in die Kokille wird durch das geringere Schmiermittelangebot und die dadurch sich ergebende geringere Flammenbildung deutlich verbessert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der Schmierwirkung in der Kokille beim Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl, durch ein aus mindestens zwei Bestandteilen zusammengesetztes, ungesättigte organische Verbindungen enthaltendes Schmiermittel, wobei das Schmiermittel während des Giessens in eine Kokille eingebracht wird und sich unter Temperatureinwirkung in der Kokille mindestens teilweise unter Bildung von Rückständen pyrolytisch zersetzt, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Zusätze zum Hauptschmiermittel Silizium-freie, selbst vernetzbare Hochpolymere und/oder Silizium-freie Zusätze zur Vernetzung der im Schmiermittel vorhandenen ungesättigten Bestandteile verwendet werden,
die eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes in den bei der pyrolytischen Zersetzung des Schmiermittels entstehenden Rückstände bewirken.