Von Jack Xing, Technischer Vertriebsleiter, YK Chanshine · Feuerfestwerkstoffe für den Strangguss · Aktualisiert im
Die Zustellung eines Verteilergefäßes entscheidet über drei Dinge zugleich: wie sauber der Stahl zwischen Pfanne und Kokille bleibt, wie lange eine Sequenz laufen kann, bevor das Verteilergefäß vom Wagen genommen werden muss, und wie viel Gas, Arbeitsaufwand und Durchlaufzeit die Vorbereitung zwischen den Güssen erfordert.
Die meisten Stranggießbetriebe verwenden eines von drei Arbeitsschichtsystemen: Isolierplatten, Spritz- / Kellenbeschichtungen oder eine Trockenrüttelmasse. Dieser Leitfaden vergleicht ihre Chemie, betrieblichen Vor- und Nachteile, Bindemittelauswahl und die erforderliche Sorgfalt bei der Installation und enthält typische TDS-Bereiche sowie eine Checkliste für Angebotsanfragen.
Wichtige Punkte aus diesem Leitfaden:
- Trockenrüttelmasse ermöglicht die längsten Sequenzen (20 bis über 60 Stunden) und den saubersten Stahl, da sie kein freies Wasser enthält und eine dichte heiße Seite mit isolierender Hinterfüllung bildet.
- Für Isolierplatten ist keine Vorwärmanlage erforderlich und sie lassen sich leicht ausbrechen, doch Silikaplatten können mit Al-beruhigtem Stahl reagieren und dadurch Einschlüsse verursachen.
- Spritzbeschichtungen liegen bei den Materialkosten zwischen den beiden anderen Optionen, erfordern jedoch ein langes Ausbrennen mit heißem Gas (800–1000 °C), um das Wasser auszutreiben.
- Für ultraniedriggekohlte und wasserstoffempfindliche Sorten sind anorganische Bindemittel (Polyphosphat, Natriumsilikat oder Borsäure) erforderlich, um die Aufnahme von Kohlenstoff und Wasserstoff zu verhindern.
Auf einen Blick: Platte vs. Beschichtung vs. Trockenrüttelmasse
| Frage | Platte | Spritz- / Kellenbeschichtung | Trockenschwingmasse |
|---|---|---|---|
| Wasser im System | Keine | Hoch | Keine |
| Vorwärmung | Kaltstart möglich | 800–1000 °C, 2–6 h | 200–300 °C, 45–90 min (oder Schnellaufheizung) |
| Größte Stärke | Schneller, einfacher Ausbruch | Geringe Auftragskosten, gute Isolierung | Lange Lebensdauer, dichte heiße Seite, sauberer Stahl |
| Hauptrisiko | Probleme mit Si, H oder Festigkeit, je nach Typ | Wasserangriff, H- und O-Aufnahme, Abplatzungen | Schalung und Disziplin erforderlich |
| Typische Lebensdauer | Kurze Sequenzen | Länger als bei Platten | 20 h+, 60–70 h gemeldet |
Die Zustellungsstruktur des Verteilergefäßes: Zonen und Schichten
Ein Stranggießverteiler umfasst mehrere feuerfeste Zonen, die jeweils eine eigene Funktion haben:
- Isolierschicht: liegt an der Stahlhülle an (Calciumsilikatplatte oder Keramikfaser) und schützt sie vor Überhitzung.
- Dauerzustellung (Sicherheitszustellung): hochtonerdehaltige Steine oder ein Niedrigzement-Verguss, der monatelang an Ort und Stelle bleibt.
- Arbeitszustellung: die austauschbare Schicht (Platte, Spritzmasse oder Trockenmasse), die direkt mit flüssigem Stahl und Verteiler-Schlacke in Kontakt steht.
- Strömungsregelnde Einbauten: Prallplatte, Wehre, Dämme und Turbulenzhemmer, die die Verweilzeit und das Aufschwimmen von Einschlüssen steuern.
Isolierplatten
Verteilerplatten sind vorgeformte Elemente, die an die Dauerzustellung angepresst oder angemörtelt werden. Sie ermöglichen Kaltstarts und ein sehr schnelles Entschalen und sind daher bei kleinen Knüppelgießanlagen mit kurzen Sequenzen beliebt.
| Platte | Am besten geeignet für | Leistungsmerkmale | Achtung |
|---|---|---|---|
| Kieselgurplatte | Unlegierter Kohlenstoffstahl und Bewehrungsstahl | Niedrige Kosten, einfache Installation | SiO₂ wird in Aluminium-beruhigtem Stahl reduziert und verursacht Einschlüsse |
| Magnesiaplatte | Sauberer Stahl und legierter Stahl | Hohe Basizität, geringe Reaktivität | Muss sorgfältig gelagert werden, um Hydratation zu vermeiden |
| Forsteritplatte | Mittlere Qualitäten | Ausgewogene Wärmeausdehnung | Geringere Feuerfestigkeit als reines MgO |
Spritz- und Kellenbeschichtungen
Beschichtungsmassen werden mit robotergesteuerten Spritzarmen oder Kellen aufgetragen. Obwohl sie pro Tonne günstiger sind als Trockenmassen, enthalten sie 15 % bis 25 % Wasser, das durch Brenngas vollständig entfernt werden muss:
| Parameter | Typischer Bereich | Auswirkung auf die Stranggießanlage |
|---|---|---|
| Wasserzugabe | 18–25 % (Spritzen) / 14–18 % (Kellenauftrag) | Hohes Wasserstoffrisiko bei verkürzter Vorwärmung |
| Ausheizzyklus | 800–1000 °C für 2–6 Stunden | Verbraucht erhebliche Mengen Brenngas in der Vorbereitungszone |
| Rückprallverlust | 5–12 % während der Anwendung | Materialverlust beim Spritzen |
Trockenschwingmasse
Trockenschwingmassen (mit 80 % bis 92 % MgO) sind heute der Standard für sauberen Stahl und Hochleistungs-Stranggießsequenzen. Da sie vollständig trocken um eine erhitzte Schablone eingebaut werden, muss kein Wasser ausgetrieben werden.
| Bindemitteltyp | Gängige Werkstoffe | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|
| Organisch | Phenolharz, Novolak, Pech | Hohe Grünfestigkeit nach dem Brennen bei 200–250 °C | Setzt beim Aushärten Rauch und Dämpfe frei; führt Kohlenstoff und Wasserstoff zu |
| Anorganisch | Polyphosphat, festes Natriumsilikat, Borsäure | Keine Rauchentwicklung, keine Aufnahme von Kohlenstoff oder Wasserstoff | Erfordert eine genaue Temperaturregelung der Schalung |
Typische TDS-Spezifikationen für Trockenschwingmassen
| Parameter | Standardqualität (Knüppel) | Hochreinheitsqualität (Brammen / sauberer Stahl) |
|---|---|---|
| MgO-Gehalt (%) | 82.0–85.0% | 88.0–92.0% |
| SiO₂-Gehalt (%) | ≤ 5.5% | ≤ 3.0% |
| CaO-Gehalt (%) | ≤ 3.0% | ≤ 2.2% |
| Rohdichte (g/cm³) | 2.10–2.25 | 2.25–2.40 |
| Kaltdruckfestigkeit (nach Aushärten bei 250 °C) | ≥ 4.0 MPa | ≥ 5.0 MPa |
| Kaltdruckfestigkeit (nach Brennen bei 1500 °C) | ≥ 18.0 MPa | ≥ 25.0 MPa |
Einbauten und Strömungsregler für Verteiler
Vorgefertigte Dämme, Wehre und Turbostops wirken mit der Trockenschwingmasse zusammen, um die Strömung zu optimieren, die Verweilzeit zu verlängern und einen Kurzschlussstrom zur Dosierdüse zu verhindern.
| Form | Position | Hauptfunktion |
|---|---|---|
| Turbostop / Prallplatte | Direkt unter dem Pfannenausguss | Baut die kinetische Energie des Stahlstroms ab und verhindert Schlackenwirbel |
| Wehr | Zwischen Gieß- und Gießbereich | Lenkt den Stahlstrom nach unten und hält die obere Schlacke zurück |
| Damm | Vor der Strangdüse | Lenkt den Stahlstrom nach oben, damit Einschlüsse aufschwimmen |
Entscheidungshilfe: die richtige Auskleidung für Ihre Stranggießanlage auswählen
| Typ der Stranggießanlage | Stahlsorten | Empfohlene Arbeitsschicht |
|---|---|---|
| Kleine Knüppelstranggießanlage (kurze Sequenzen < 4 Schmelzen) | Bewehrungsstahl, Handelsstahl | Isolierplatte aus Siliciumdioxid oder mit niedrigem MgO-Gehalt |
| Stranggießanlage für Knüppel und Vorblöcke mittlerer Größe (4–12 Schmelzen) | Baustähle, SBQ-Kohlenstoffstähle | MgO-Spritzbeschichtung oder MgO-Trockenmasse mit 82 % MgO |
| Stranggießanlage für Brammen mit hoher Produktionsleistung (10–30+ Schmelzen) | Tiefziehstähle, IF-Stähle, API-Leitungsrohre | Hochreine MgO-Trockenschwingmasse (88–92 % MgO) |
| Stranggießanlage für ultraniedriggekohlte Stähle und Lagerstähle | 100Cr6, Reifenkord, ULC | Hochreine MgO-Trockenmasse mit anorganischem Bindemittel |
Häufig gestellte Fragen (FAQ): Arbeitssysteme für Verteiler
Was ist der Unterschied zwischen einer Trockenschwingmasse und einer Beschichtung für den Verteiler?
Eine Beschichtung wird mit Wasser angemischt und nass aufgetragen, weshalb sie bei 800–1000 °C lange gebrannt werden muss. Eine Trockenrüttelmasse wird trocken eingebracht, um eine Schalung herum verdichtet und nur bei 200–300 °C ausgehärtet. Dadurch gelangt kein freies Wasser in die Auskleidung.
Wie lange hält eine Tundish-Trockenrüttelmasse?
In der Regel mindestens 20 Gießstunden. Es werden auch Spitzenergebnisse von 60–70 Stunden angegeben. Die tatsächliche Lebensdauer hängt von der Stahlsorte, der Schlacke, der Temperatur und der Qualität der Installation ab.
Kann ich Siliziumdioxidplatten für aluminiumberuhigten Stahl verwenden?
Davon wird abgeraten. Al und Mn im Stahl reduzieren das SiO₂ in der Platte und bilden Al₂O₃ und 2MnO·SiO₂, die zusätzliche Oxideinschlüsse verursachen.
Welches Bindemittel eignet sich am besten für Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt?
Ein anorganisches Bindemittel wie Polyphosphat, festes Natriumsilikat oder Borsäure. Es fügt weder Kohlenstoff noch Wasserstoff hinzu und setzt beim Aushärten keine reizenden Dämpfe frei.
Bei welcher Temperatur muss ich eine Tundish-Trockenmischung aushärten?
Erwärmen Sie die Schalung 1–2 Stunden lang auf 200–300 °C und entfernen Sie sie dann. Brennen Sie den Werkstoff vor der Verwendung etwa 1 Stunde lang bei über 1000 °C. Befolgen Sie immer die Anleitung des Lieferanten.
Warum bestehen Dämme und Wehre im Tundish aus Magnesia?
Magnesia behält im Stahl ihre Festigkeit, ist kostengünstiger als Aluminiumoxid-Magnesia und absorbiert Al₂O₃-Einschlüsse, wodurch sich eine Spinellschicht bildet. Außerdem wird berichtet, dass sie etwa 80 % weniger Sauerstoff in den Stahl einträgt als hochtonerdehaltige Gießhilfsmittel.
Warum werden einem Gießmassenwerkstoff für Dämme α-Al₂O₃- und Siliziumdioxid-Mikrofeinstoffe zugesetzt?
Aluminiumoxid-Mikrofeinstoffe reagieren mit MgO zu Spinell, der sich um etwa 8 % ausdehnt und dadurch die Matrix verdichtet. Siliziumdioxid-Mikrofeinstoffe verringern Hydratation und Rissbildung, bilden jedoch niedrig schmelzende Phasen. Daher werden sie auf etwa 2 % oder weniger begrenzt.
Welche Angaben muss ich für ein Angebot zur Tundish-Auskleidung senden?
Kapazität, Strangzahl, Stahlsorten, Gießsequenzlänge, Schlackendaten, aktuelle Auskleidung und Schadensbild, Bindemittelbeschränkungen, Menge und Bestimmungsort. Wir antworten mit einer Werkstoffempfehlung und dem TDS.
Senden Sie uns Ihre Stranggießanlagenparameter & Gießsequenz-Ziele
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