DE1242810B

DE1242810B - Behaelter zur Aufnahme von Metallschmelzen, insbesondere Eisen- und Stahlschmelzen

Info

Publication number: DE1242810B
Application number: DEM67103A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Egon Pipitz; Dr Rer Pol Gerolf Str Dipl-Ing; Dr Techn Ing Karl Sedlatschek
Original assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1964-11-20
Filing date: 1965-10-29
Publication date: 1967-06-22

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2 - 41/08

Nummer: 1242 810

Aktenzeichen: M 67103 VI a/31 b2

Anmeldetag: 29. Oktober 1965

Auslegetag: 22. Juni 1967

Die Erfindung betrifft Behälter zur Aufnahme von Metallschmelzen, insbesondere Eisen- und Stahlschmelzen, wie z. B. Tiegel, Gießpfannen, Gießvorrichtungen u. dgl.

Solche Behälter weisen einen sehr starken Verschleiß auf, denn sie sind nicht nur dem Angriff durch das flüssige Metall, sondern auch dem Angriff durch die Schlacken ausgesetzt. Besonders groß sind diese Korrosionsangriffe an den Teilen der Behälter, an denen sich die erodierende Wirkung der strömenden Metallschmelzen auswirkt, wie z. B. an Ausgußöffnungen, Stopfen, Zu- und Ableitungen für die Schmelzen usw. Behälter zur Aufnahme von Eisen- und Stahlschmelzen sind wegen der hohen Temperatur dieser Schmelzen einem besonders hohen Verschleiß ausgesetzt.

Man verwendet für diesen Zweck Behälter, die mit feuerfesten Steinen ausgekleidet sind; oft ist es aber schon nach kurzen Betriebszeiten notwendig, die Auskleidungen auszubessern oder zu erneuern.

Es ist bekannt, zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von Ausmauerungen von Gießpfannen einen Zirkonschlichteanstrich vorzusehen (vgl. Gießereipraxis, 10. Dezember 1962, S. 469, linke Spalte, »Praktische Ratschläge«). Es handelt sich dabei um einen Anstrich, der im wesentlichen aus Zirkonoxid besteht. Die in dieser Literaturstelle beschriebenen Ausmauerungen enthalten also keine metallischen Komponenten.

Die Praxis hat gezeigt, daß die vorgenannten Anstriche ihre Aufgabe, die Widerstandsfähigkeit von Ausmauerungen von Gießpfannen zu erhöhen, nicht zur vollen Zufriedenheit erfüllen können. So läßt insbesondere die erreichbare Temperaturwechselbeständigkeit zu wünschen übrig, und auch die Widerstandsfähigkeit gegen Schlacken erscheint durchaus verbesserungsbedürftig.

Die Erfindung kommt diesen Bedürfnissen nach und erhöht die Lebensdauer von Behältern zur Aufnahme von Metallschmelzen, insbesondere Eisen- und Stahlschmelzen, um ein beträchtliches. Die Erfindung besteht darin, daß die Teile des Behälters, die dem besonderen Angriff der Metallschmelzen ausgesetzt sind, aus einem Verbundwerkstoff mit feinverteilten metallischen und oxydkeramischen Komponenten bestehen, wobei die etwa 20 bis 85 Volumprozent, vorzugsweise 40 bis 60 Volumprozent, der Gesamtmenge betragenden metallischen Komponenten überwiegend aus Molybdän und/oder Wolfram und die oxydkeramischen Komponenten überwiegend aus Zirkonoxid gebildet sind.

Die Herstellung der aus metallischen und kera-

Behälter zur Aufnahme von Metallschmelzen, insbesondere Eisen- und Stahlschmelzen

Anmelder:

Metallwerk Plansee Aktiengesellschaft, Reutte, Tirol (Österreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Busselmeier, Patentanwalt, Augsburg, Rehlingenstr. 8

Als Erfinder benannt:
Dr. phil. Egon Pipitz, Reutte, Tirol; Dipl.-Ing. Dr. rer. pol. Gerolf Strohmeier, Mühl bei Reutte, Tirol;

Dr. techn. Ing. Karl Sedlatschek, Reutte, Tirol (Österreich)

Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 20. November 1964 (A 9849/64)

mischen Komponenten gebildeten Behälterteile kann zweckmäßig auf pulvermetallurgischem Wege erfolgen. Die pulverförmigen Ausgangskomponenten werden gemischt, zu den gewünschten Formteilen verpreßt und anschließend in reduzierender Atmosphäre gesintert.

Die Zusammensetzung kann an die Anforderungen, die an die einzelnen Teile gestellt werden, angepaßt werden. Behälterteile, die einer stark oxydierenden Beanspruchung ausgesetzt sind, können z. B. Zusätze an Chrom erhalten, die bis zu 50 Gewichtsprozent der metallischen Phase betragen können. Behälterteile, die einem starken Angriff durch Schlacken ausgesetzt sind, wird man zweckmäßig aus einem Verbundwerkstoff mit einem großen Anteil an metallischen Komponenten herstellen.

Die Widerstandsfähigkeit der vorwiegend Zirkonoxid enthaltenden keramischen Phase kann durch stabilisierende Zusätze von Kalzium- oder Magnesiumoxid in Mengen, die bis zu 10 Gewichtsprozent der Zirkonoxidphase betragen, verbessert werden. In einigen Fällen hat es sich auch bewährt, Zusätze an Thoriumoxid, Hafniumoxid und/oder Titanoxid beizumengen, die bis zu 50 Gewichtsprozent der oxydkeramischen Phase betragen können. Die Wider-

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Claims

Standsfähigkeit gegen Metallschmelzen kann auch noch dadurch verbessert werden, daß an den dem KorrosionsangrifT der Metallschmelzen ausgesetzten Behälterteilen oberflächlich die metallischen Komponenten abgebeizt werden. Dadurch ergibt sich eine reine keramische Oberflächenschicht, die durch die Metallschmelzen nur sehr wenig benetzt wird. An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung noch näher erläutert. In F i g. 1 ist die Ausflußdüse 1 eines Tiegels zur Aufnahme von Eisen- und Stahlschmelzen dargestellt, die durch den Stopfen 2 verschlossen werden kann. Die beiden Teile sind aus einem gesinterten Verbundwerkstoff hergestellt, der aus 60 Volumprozent Molybdän, 36 Volumprozent Zirkonoxid und 4 Volumprozent Magnesiumoxid besteht. Da sich dieser Verbundwerkstoff durch spanabhebende Werkzeuge bearbeiten läßt, konnten aus den gesinterten Rohlingen durch Bearbeitung auf der Drehbank die gewünschten Formteile ohne Schwierigkeiten herge- ao stellt werden. Der Stopfen 2 wurde mit einem Innengewinde versehen, an dem später eine Stange zur Betätigung dieses Stopfens befestigt werden soll. Nach der Bearbeitung wurde die Außenfläche.des Stopfens 2 und die innere Oberfläche der Düse 1 mit einem Gemisch aus heißer konzentrierter Salpetersäure und· Salzsäure (Königswasser) abgebeizt. Dadurch erhielten diese Teile das Aussehen von keramischen Körpern, weil die metallischen Komponenten aus der Oberfläche entfernt wurden. F i g. 2 zeigt eine Gießwanne, die die Aufgabe hat, eine Stahlschmelze einer Stranggießanlage gleichmäßig zuzuführen. Beim Füllen der Gießwanne trifft der flüssige Metallstrahl auf dem Boden des Gefäßes 3 auf, der mit dem Stein 4 ausgekleidet ist. Dieser Teil des Gefäßes, der einem besonders starken erodierenden Angriff der Metallschmelze ausgesetzt ist, besteht aus einem Verbundwerkstoff, der 45 Volumprozent Molybdän, 5 Volumprozent Chrom, 45 Volumprozent Zirkonoxid und 5 Volumprozent Magnesiumoxid enthält. Für den Abfluß der Metallschmelze sind die Düse 5 und der Stopfen 6 vorgesehen; sie sind ähnlich ausgebildet und werden auf die gleiche Weise hergestellt wie die im Beispiel 1 beschriebenen Teile. Aus der Fülle der Anwendungsmöglichkeiten für die Erfindung sind lediglich zwei spezielle Beispiele herausgegriffen worden. Bei der Entscheidung, ob nur besonders stark beanspruchte Teile der Behälter oder ob die Behälter zur Gänze aus dem Widerstandsfähigen Verbundwerkstoff ausgekleidet werden sollen, wird man sich von wirtschaftlichen Erwägungen leiten lassen. Sinngemäß kann natürlich die Erfindung nicht nur bei Behältern und Gefäßen angewandt werden, die zur Aufnahme von Stahl- und Eisenschmelzen dienen, sondern auch für andere Zweige der Industrie, in denen mit Metallschmelzen, z. B. mit Leichtmetallschmelzen oder Buntmetallschmelzen, gearbeitet wird. Auch für die Wahl der Zusammensetzung der Behälterteile, die einer korrodierenden Beanspruchung durch Metallschmelzen ausgesetzt sind, gibt es zahlreiche Möglichkeiten sowohl hinsichtlich der Menge als auch der Art der Komponenten. Stets wird man jedoch bemüht sein, die Zusammensetzung so zu wählen, daß bei den jeweiligen Beanspruchungsverhältnissen die günstigste Wirkung erreicht wird. Patentansprüche:

1. Behälter zur Aufnahme von Metallschmelzen, insbesondere Eisen- und Stahlschmelzen, wie z. B. Tiegel, Gießpfannen, Gießvorrichtungen u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Behälters, die dem besonderen Angriff der Metallschmelze ausgesetzt sind, aus einem Verbundwerkstoff mit feinverteilten metallischen und oxydkeramischen Komponenten bestehen, wobei die etwa 20 bis 85 Volumprozent, vorzugsweise 40 bis 60 Volumprozent, der Gesamtmenge betragenden metallischen Komponenten überwiegend Molybdän und/oder Wolfram enthalten, während die oxydkeramischen Komponenten überwiegend aus Zirkonoxid gebildet sind.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Komponenten der dem besonderen Angriff der Metallschmelze ausgesetzten Behälterteile bis zu 50 Gewichtsprozent Chrom enthalten.

3. Behälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Komponenten der dem Angriff ausgesetzten Behälterteile bis zu 10 Gewichtsprozent stabilisierende Zusätze, z. B. Kalzium- oder Magnesiumoxid, enthalten.

4. Behälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Komponenten der dem Angriff der Metallschmelze ausgesetzten Behälterteile bis zu 50 Gewichtsprozent Thorium-, Hafnium- und/oder Titanoxid enthalten.

5. Behälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Komponenten der dem Angriff der Metallschmelzen ausgesetzten Behälterteile oberflächlich entfernt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Gießereipraxis, 1962, S. 469.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen