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Platte, Büchse od. dgl. zum Auskleiden der lotrechten Wände des
Kopfes einer Kokille oder des Steigers einer Giessform
Beim Giessen von Metallen ist es wichtig, die Erstarrung der Schmelze im Steiger oder verlorenen Kopf zu verzögern, um von dort aus durch Nachfliessen von geschmolzenem Metall Lunkerbildungen im Gussstück zu verhindern. Zu diesem Zweck kann bekanntlich der verlorene Kopf oder der Steiger mit einem Material ausgekleidet werden, das Bestandteile enthält, welche bei der Temperatur des geschmolzenen Metalls unter erheblicher Wärmeentwicklung miteinander reagieren. Zusammensetzungen dieser Art enthalten z. B. Aluminium, ein Oxydationsmittel in einer Menge, die kleiner ist als die zur vollständigen Oxydation des vorhandenen. Aluminiums erforderliche stöchiometrische Menge, und etwa 0, 1-10 lu eines Fluorids.
Die bekannten Zusammensetzungen enthalten gewöhnlich auch einen Füllstoff, wie z. B. Schamotte, und ein Bindemittel. Die Zusammensetzungen können in Form von Platten verwendet werden, die in die Warmhaube, den Steiger oder den Kopf der Kokille passen, oder sie können auch in Form von hohlen zylindrischen Büchsen angewendet werden.
Bei Ablauf der exothermen Reaktion entsteht eine gewisse Menge Rauch oder Dampf, die zwar unter normalen Giessverhältnissen nicht besonders beträchtlich ist, trotzdem aber möglichst vermieden werden soll.
Es wurde gefunden, dass eine beträchtliche Herabsetzung des in die Umgebung austretenden Rauches dadurch erzielt werden kann, dass oberhalb der exothermischen Zusammensetzung eine Schichte aus absorbierendem Material vorgesehen wird. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist daher eine Platte, eine Büchse od. dgl. zur Auskleidung der lotrechten Wände des Kopfes einer Kokille oder des Steigers einer Giessform vorgesehen, deren unterer Teil aus einer Masse besteht, die exothermisch reagierende Bestandteile enthält, und deren oberer Teil aus einem rauchabsorbierenden Material hergestellt ist.
Das absorbierende Material ist vorzugsweise Sand, Schamotte, hoch isolierend gebranntes feuerfestes Material mit niedrigem spezifischen Gewicht, Ton oder Asbestfaser. Diese obere Schichte aus absorbierendem Material kann mit der exothermischen Platte oder Büchse einstückig ausgebildet sein. Solche Platten oder Büchsen werden in der Regel durch Pressen hergestellt, wobei nur die obere Schicht der Platte oder Büchse aus absorbierendem Material besteht, während der übrige Teil aus einer exothermisch reagierenden Mischung besteht.
Gemäss einer Ausführungsvariante der Erfindung kann das absorbierende Material einen gesonderten Körper bilden, der oberhalb der exothermischen Platte oder Büchse angeordnet wird. In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass die absorbierende Schicht an der exothermischen Platte oder Büchse anliegt oder dass sie solche Abmessungen besitzt, dass sie über den oberen Rand der Platte oder Büchse hinausreicht. Eine volle Platte des absorbierenden Materials, z. B. mit kreisrundem, rechteckigem oder viereckigem Querschnitt kann oberhalb der Platte oder Büchse aus exothermischem Material angeordnet sein und die Öffnung der Warmhaube oder des Steigers abschliessen.
Wenn die Platte oder Büchse während des Betriebes über die obere Kante der Form herausragen soll, besteht die Möglichkeit, dass Rauch aus der vorstehenden Seitenwand der Platte oder Büchse entweicht. In diesem Fall kann das rauchabsorbierende Element nach unten vorspringen und den herausragenden Teil der Aussenfläche der Platte oder Büchse abdecken.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand beispielsweiser Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Die Fig. l, 2 und 3 zeigen verschiedene Büchsen, die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsvarianten der Büchsen, die Fig. 6 und 7 zeigen verschiedene Platten zur Auskleidung der Wände des Kopfes einer Ingot- oder andern Form und Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Büchse.
Die in Fig. l dargestellte Ausführungsform besteht aus einer zylindrischen Büchse 1 aus exothermscher Zusammensetzung mit einem oberen Ring 2 aus rauchabsorbierendem Material. Das rauchabsorbierende Element 2 ist mit LUftungsöffnungen 3 versehen, die jedoch nicht durch das ganze Element hindurchgehen. Wenn auch in der Büchse 1 Lüftungsöffnungen vorgesehen werden, ist es zweckmässig, wenn diese nicht mit den Lüftungsöffnungen 3 koinzidieren.
In Fig. 2 ist eine ähnliche sich nach oben konisch erweiternde Büchse und in Fig. 3 eine solche mit nach unten verlaufender konischer Erweiterung dargestellt.
Die Büchse nach Fig. 4 ist ähnlich ausgebildet wie diejenige nach Fig. l, jedoch ist das rauchabsorbierende Element 2 so bemessen, dass es den oberen Rand des Zylinders aussen überragt. Dieser Vorsprung ist vorgesehen, um das Entweichen von Rauch aus der Seite der Büchse zu verhindern, wenn diese beim Guss aus der Form heraussteht. Wenn die Büchse so bemessen ist, dass sie stramm in die zylindrische Öffnung der Form passt, kann der Vorsprung 4 auf der oberen Kante der Form aufruhen und solcherart auch dazu dienen, die Büchse in der richtigen Stellung zu halten. Die Büchse gemäss Fig. 5 ist ähnlich ausgebildet wie diejenige nach Fig. 4, besitzt jedoch einen viereckigen Querschnitt und eine viereckige Öffnung.
Natürlich können ähnliche Büchsen auch mit nach unten oder nach oben schräg verlaufenden Wänden hergestellt werden.
Die Platte gemäss Fig. 6 dient zum Auskleiden der Wände in der Nähe des Kopfes der Form. Diejenige gemäss Fig. 7 ist ähnlich, jedoch mit einem Vorsprung, welcher das Entweichen von Rauch auf der Seite der Platte verhindert, wenn diese über den Rand der Form vorsteht.
Fig. 8 zeigt eine zusammengesetzte Büchse, welche auf der Öffnung einer Form aufruht und über diese heraussteht.
Natürlich können verschiedene andere Formen je nach den vorhandenen Betriebsbedingungen ausgeführt werden. In allen Fällen kann das rauchabsorbierende Element einstückig mit dem Element ausgebildet oder gesondert hergestellt und mit diesem vor der Inbetriebnahme verbunden werden. Die zwei Elemente können auch gesondert an Ort und Stelle gebracht werden, müssen jedoch in den in den Fig. 4, 5,7 und 8 dargestellten Fällen, z. B. durch einen feuerfesten Zement, miteinander verbunden sein.
Beispiel : In einer Ringform, bestehend aus inneren und äusseren Zylindern zur Herstellung eines Ringes mit 2,5 cm Dicke, wird eine Zusammensetzung aus folgenden Bestandteilen zusammengepresst :
EMI2.1
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> (Pulver <SEP> und <SEP> Abfälle <SEP> gemischt) <SEP> 31 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Natriumnitrat <SEP> 8 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Mangandioxyd <SEP> oder <SEP> Eisenoxyd <SEP> oder <SEP> beides <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Alkalifluorid <SEP> oder <SEP> Alkalialuminiumfluorid,
<tb> wie <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Kryolith <SEP> 4 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP>
<tb> Gekörnte <SEP> Schamotte <SEP> 50 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Bindemittel <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
Wenn die Höhe der im Ring zusammengepressten Zusammensetzung 12,5 cm beträgt, wird über dieser eine Zusammensetzung aus folgenden Bestandteilen verdichtet :
EMI2.2
<tb>
<tb> Hoch <SEP> isolierend <SEP> gebranntes <SEP> feuerfestes <SEP> Material
<tb> mit <SEP> niedrigem <SEP> spezifischen <SEP> Gewicht <SEP> 98 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Kernleim <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
Beim Herausnehmen aus der Form zeigt sich eine Büchse gemäss Fig. l, bei welcher der exothermsche Teil und der rauchabsorbierende Teil ein einheitliches Ganzes bilden. Diese wird in den Kopf einer Form so eingesetzt, dass sie genau in die zylindrische Öffnung der Form passt, wobei die obere Kante des rauchabsorbierenden Elementes fluchtend mit der Oberkante der Form abschliesst.
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Hierauf wird in die Form geschmolzenes Metall eingegossen, wobei infolge der Temperatur desselben die exothermische Zusammensetzung unter Wärmeentwicklung ihre Reaktion durchführt. Die beim Abbrennen der exothermischen Zusammensetzung entstehenden Dämpfe gehen durch den Büchsenkörper hindurch und werden annähernd zur Gänze durch die obere Schicht des rauchabsorbierenden Materials aufgezehrt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Platte, Büchse od. dgl. zur Auskleidung der lotrechten Wände des Kopfes einer Kokille oder des Steigers einer Giessform, dadurch gekennzeichnet, dass ihr unterer Teil (1) aus einem bei Giesstemperatur exotherm reagierenden Material und ihr oberer Teil (2) aus einem Material besteht, welches den bei der exothermischen Reaktion entstehenden Rauch oder Dampf absorbiert.
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Plate, box or the like. For lining the vertical walls of the
Head of a mold or the riser of a mold
When casting metals, it is important to delay the solidification of the melt in the riser or the lost head, in order to prevent the formation of voids in the casting from there by flowing in more molten metal. For this purpose, as is known, the lost head or the riser can be lined with a material which contains constituents which react with one another at the temperature of the molten metal with considerable development of heat. Compositions of this type contain e.g. B. aluminum, an oxidizing agent in an amount less than that required to completely oxidize the existing. Aluminum's required stoichiometric amount, and about 0.1-10 lu of a fluoride.
The known compositions usually also contain a filler such as e.g. B. chamotte, and a binder. The compositions can be used in the form of plates that fit into the hot hood, riser or head of the mold, or they can also be used in the form of hollow cylindrical cans.
When the exothermic reaction takes place, a certain amount of smoke or steam is produced, which is not particularly significant under normal pouring conditions, but should nevertheless be avoided as far as possible.
It has been found that a significant reduction in the amount of smoke emitted into the environment can be achieved by providing a layer of absorbent material above the exothermic composition. According to the present invention, a plate, a sleeve or the like is provided for lining the vertical walls of the head of a mold or the riser of a casting mold, the lower part of which consists of a mass containing exothermic components and the upper part of which is made of a smoke absorbing material.
The absorbent material is preferably sand, fireclay, highly insulating, fired refractory material with low specific gravity, clay or asbestos fiber. This top layer of absorbent material can be formed integrally with the exothermic plate or sleeve. Such plates or cans are usually produced by pressing, with only the upper layer of the plate or can consisting of absorbent material, while the remaining part consists of an exothermic mixture.
According to one embodiment of the invention, the absorbent material can form a separate body which is arranged above the exothermic plate or sleeve. In this case it is not necessary that the absorbent layer lies against the exothermic plate or can or that it has dimensions such that it extends beyond the upper edge of the plate or can. A full sheet of absorbent material, e.g. B. with a circular, rectangular or square cross-section can be arranged above the plate or sleeve made of exothermic material and close the opening of the hot hood or the riser.
If the plate or can is to protrude over the top edge of the mold during operation, there is a possibility that smoke will escape from the protruding side wall of the plate or can. In this case, the smoke-absorbing element can protrude downwards and cover the protruding part of the outer surface of the plate or sleeve.
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In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated schematically on the basis of exemplary embodiments. 1, 2 and 3 show different cans, FIGS. 4 and 5 show further variants of the cans, FIGS. 6 and 7 show different plates for lining the walls of the head of an ingot or other shape, and FIG. 8 shows another embodiment of a can.
The embodiment shown in Fig. 1 consists of a cylindrical sleeve 1 made of exothermic composition with an upper ring 2 made of smoke-absorbing material. The smoke-absorbing element 2 is provided with ventilation openings 3 which, however, do not pass through the entire element. If ventilation openings are also provided in the sleeve 1, it is useful if these do not coincide with the ventilation openings 3.
In Fig. 2 a similar upwardly conically widening sleeve and in Fig. 3 such a bushing with downwardly extending conical expansion.
The bushing according to FIG. 4 is designed similarly to that according to FIG. 1, but the smoke-absorbing element 2 is dimensioned so that it protrudes outside the upper edge of the cylinder. This protrusion is provided to prevent smoke from escaping the side of the liner if it protrudes from the mold during casting. If the sleeve is dimensioned so that it fits tightly into the cylindrical opening of the mold, the projection 4 can rest on the upper edge of the mold and thus also serve to hold the sleeve in the correct position. The sleeve according to FIG. 5 is designed similarly to that according to FIG. 4, but has a square cross-section and a square opening.
Of course, similar sleeves can also be produced with walls sloping downwards or upwards.
The plate according to FIG. 6 serves to line the walls in the vicinity of the head of the mold. That of Fig. 7 is similar, but with a protrusion which prevents smoke from escaping on the side of the plate when it protrudes over the edge of the mold.
Fig. 8 shows an assembled liner resting on and protruding from the opening of a mold.
Of course, various other shapes can be made depending on the operating conditions present. In all cases, the smoke-absorbing element can be formed in one piece with the element or manufactured separately and connected to it before it is put into operation. The two elements can also be brought into place separately, but in the cases shown in FIGS. 4, 5, 7 and 8, e.g. B. be interconnected by a refractory cement.
Example: In a ring mold, consisting of inner and outer cylinders to produce a ring with a thickness of 2.5 cm, a composition of the following components is pressed together:
EMI2.1
<tb>
<tb> Aluminum <SEP> (powder <SEP> and <SEP> waste <SEP> mixed) <SEP> 31 <SEP> parts by weight
<tb> Sodium Nitrate <SEP> 8 <SEP> parts by weight
<tb> Manganese dioxide <SEP> or <SEP> Iron oxide <SEP> or <SEP> both <SEP> 5 <SEP> parts by weight
<tb> alkali fluoride <SEP> or <SEP> alkali aluminum fluoride,
<tb> like <SEP> e.g. <SEP> B. <SEP> Cryolite <SEP> 4 <SEP> parts by weight <SEP> parts <SEP>
<tb> Grained <SEP> chamotte <SEP> 50 <SEP> parts by weight
<tb> Binder <SEP> 2 <SEP> parts by weight
<tb>
When the height of the composition compressed in the ring is 12.5 cm, a composition consisting of the following components is compacted above it:
EMI2.2
<tb>
<tb> High <SEP> insulating <SEP> fired <SEP> refractory <SEP> material
<tb> with <SEP> low <SEP> specific <SEP> weight <SEP> 98 <SEP> parts by weight
<tb> Core glue <SEP> 2 <SEP> parts by weight
<tb>
When it is removed from the mold, a bushing according to FIG. 1 appears, in which the exothermic part and the smoke-absorbing part form a single whole. This is inserted into the head of a mold in such a way that it fits exactly into the cylindrical opening of the mold, the upper edge of the smoke-absorbing element being flush with the upper edge of the mold.
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Molten metal is then poured into the mold, the temperature of which causes the exothermic composition to react with the development of heat. The vapors generated when the exothermic composition burns off pass through the can body and are almost entirely consumed by the top layer of smoke absorbing material.
PATENT CLAIMS:
1. Plate, sleeve or the like. For lining the vertical walls of the head of a mold or the riser of a casting mold, characterized in that its lower part (1) consists of a material which reacts exothermically at the casting temperature and its upper part (2) consists of a There is material that absorbs the smoke or steam generated during the exothermic reaction.