DE1297820B

DE1297820B - Verfahren zur Herstellung einer poroesen, waermedaemmenden Auskleidung fuer Blockkoepfe und Speiser

Info

Publication number: DE1297820B
Application number: DES102123A
Authority: DE
Inventors: Ohno Atsumi
Original assignee: SEKISUI SUPONJI KOGYO KABUSHIK
Current assignee: SEKISUI SUPONJI KOGYO KABUSHIK
Priority date: 1965-02-20
Filing date: 1966-02-18
Publication date: 1969-06-19
Also published as: US3470276A; GB1143741A

Description

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Die Erfindung betrifft die Schaffung einer zur An- Deckung dieses teueren Bestandteiles dienen, ist es bringung auf Gießformen für geschmolzenes Metall ohne weiteres ersichtlich, daß die Benutzer von bestimmten Wärmehaube. Wärmehauben dieser Art zwangläufig sehr unwirt-

Fehlerhafte Abgüsse, beispielsweise durch Ein- schaftlich arbeiten. Es kommt hinzu, daß die Wärmeschrumpfen des Gußkörpers infolge des Erstarrens s hauben aus Dolomit nicht nur selbst eine große nach dem Eingießen in die Gießform durch Ent- Wärmekapazität besitzen, sondern daß sie darüber stehung von Schrumpfhöhlen in der Gießform, sollen hinaus auch dazu neigen, bei ihrer Verfestigung in durch die Anwendung von Wärmehauben oder Spei- ihrem Inneren Hohlräume von unregelmäßiger Geser vermieden werden. Durch deren wärmeerzeugende stalt auszubilden, und eine nur geringe Widerstandsund wärmedämmende Auskleidung wird bewirkt, daß ίο kraft besitzen, weil sich im Hülsenkörper, verursacht das Metall im oberen Teil der Gießform flüssig bleibt durch die Freisetzung einer außerordentlich großen und bis zur vollständigen Erstarrung der Metall- Gasmenge bei der Verbrennung der verbrennbaren schmelze in der Gießform eine fortwährende vervoll- Bestandteile, Sprünge bilden.

ständigende Nachfüllung gewährleistet. Bisher war Mit .der Unschädlichmachung von Gasmengen, die

man bestrebt, die Maße des Gußzapfens derart zu 15 sich in bestimmten Teilen von Gießformen bilden, vergrößern, daß auf diese Weise die Wärmekapazität befaßt sich die britische Patentschrift 847 033; es des Gußzapfens selbst entsprechend vergrößert wurde. handelt sich dabei aber nicht um die Beständigln der letzten Zeit sind jedoch Versuche unternom- machung von Wärmehauben, sondern um die Abmen worden, die Maße des Gußzapfens dadurch zu leitung von Gasmengen aus Formkernen, die zur vermindern, daß man Hülsen in Anwendung bringt, ao Ausbildung von Hohlräumen in den gegossenen die dazu fähig sind, Wärme zu erzeugen und die Metallerzeugnissen dienen. Bei dem Auftreffen der Wärme abzuschirmen. Diese Zielsetzung hat zur Ent- Metallschmelze auf die aus Sand- und Bindemittel Wicklung einer Reihe verschiedener Arten von gebildeten Formkerne entstehen ebenfalls, wenn auch Wärmehauben geführt, die den vorstehend erläuter- in geringerem Ausmaß als bei den wärmeerzeugenten Zwecken dienen sollen. 25 den Wärmehauben, Gase, die durch den Formkern

Bei den wärmeerzeugenden und wärmedämmenden hindurch entweichen müssen, wenn eine Beeinträch-Wärmehauben, die praktisch am meisten benutzt wer- tigung des gegossenen Erzeugnisses vermieden werden, handelt es sich um einen Typ, bei dem die Ther- den soll. Zur Herstellung der dazu benötigten Gasmit-Reaktion zwischen Aluminiumpulver und Eisen- abzugskanäle im Formkern wird in dieser britischen oxydpulver als Wärmequelle benutzt wird. Da sich 30 Patentschrift vorgeschlagen, die üblichen in den Kern die Verbrennung der Aluminiumteilchen in einer ex- einzufügenden und daraus bis an die Außenluft herplosiven Weise abspielt, müssen derartige Wärme- vorragenden Fäden aus Wachs durch Fäden aus hauben in der Weise hergestellt werden, daß man die geschäumtem Kunstharz zu ersetzen. Der Vorteil Aluminiumteilchen und Eisenoxydteilchen mit feuer- gegenüber den Fäden aus Wachs wird darin gesehen, festen Materialien^ . wie beispielsweise Silikasand, 35 daß die Schaumharzfäden geringere Materialmengen Olivinsand und Aluminiumoxyd, vermischt, dieses für die Ausbildung der Abzugskanäle erfordern. Gemisch mit einem Bindemittel, wie beispielsweise Bei den außerhalb der gegossenen Erzeugnisse beWasserglas, verkittet und diese Masse formt. Die findlichen Wärmehauben zur Umkleidung von Block-Wärmehauben der bisher üblichen Art, bei denen die köpfen besteht an sich nicht die Notwendigkeit des Beimischung des feuerfesten Materials dazu dient, 40 Einbaues von Abzugskanälen. Die erfindungsgemäße die explosive Verbrennung des Aluminiumpulvers Aufgabe besteht demgegenüber darin, ein Herstelabzubremsen und eine lange Dauer der Aufrecht- lungsverfahren für neuartige poröse Wärmehauben erhaltung der hohen Temperatur des Gußzapfens in-, zur Aufrechterhaltung der Gußzapf enhitze von Blockfolge einer allmählichen und ununterbrochenen Ver- köpfen zu schaffen, das zu einer erheblichen Verminbrennung der verbrennbaren Bestandteile der Hülse 45 derung der benötigten Mengen an Aluminium und zu erzielen, sollten dabei gleichzeitig die Gestalt der an feuerfesten Materialien führt; darüber hinaus Wärmehaube solange als möglich beibehalten, bis sollen die erfindungsgemäß hergestellten Wärmeder gesamte Fließvorgang vollendet ist. Es sind auch hauben eine hohe mechanische Widerstandskraft und andere Wärmehauben bekannt, beispielsweise poröse eine beträchtliche Größe aufweisen. Hauben, die durch eine Verfestigung einer geformten 50 Diese Aufgabe wurde im Prinzip erfindungsgemäß Mischungsmasse aus gekörntem Dolomit und Brenn- dadurch gelöst, daß es gelang, aufbauend auf der bematerialien gebildet werden. kannten Tatsache, daß Luft als ein vorzügliches

Bei den üblichen geformten Wärmehauben, welche wärmedämmendes Mittel mit einer außerordentlich die Thermitreaktion zwischen Aluminiumteilchen und geringen Wärmeleitfähigkeit wirkt, eine Technik zu Eisenoxydteilchen ausnutzen, verursachten die bei- 55 entwickeln, die es ermöglicht, zahlreiche kleine luftgemischten feuerfesten Materialien zwangläufig eine haltige Poren in die als Wärmeerzeugungsmittel diestarke Wärmeabsorption, so daß die durch die nende, beispielsweise aus einem Gemisch von Alu-Thermit-Reaktion erzeugte Wärme nur unvollständig minium- und Eisenoxydteilchen bestehende Masse für die Erhitzung des in dem Einfüllkopf befind- derart einzubauen, daß diese lufthaltigen Poren die liehen geschmolzenen Metalls zur Aufrechterhaltung 60 Verbrennung des hitzeerzeugenden Mittels abbremsen von dessen Fließfähigkeit ausgenutzt wird; es wird und die bei der Verbrennung gewonnene Wärme isonämlich ein großer Anteil der erzeugten Wärme zur lieren.

Erhitzung der feuerfesten Materialien selbst ver- DerErfindungsgegenstand besteht dementsprechend

braucht. Wenn man dabei berücksichtigt, daß es sich in einem Verfahren zur Herstellung einer porösen, bei den Aluminiumteilchen um ein kostspieliges Ma- 65 wärmedämmenden Blockkopfauskleidung durch Verterial handelt und daß etwa 80% oder noch mehr mischen von aus Silikasand oder Olivinsand bestevon den für die Herstellung der Wärmehauben und henden feuerfesten Materialien mit einem aus Alu-Speisern dieser Art aufzuwendenden Kosten zur miniumteilchen und Eisenoxydteilchen bestehenden

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exothermen Material sowie den üblichen Binde- Im folgenden werden einige bevorzugte Ausfüh-

mitteln, wie Wasserglas, und Formen dieser Mischungs- rungsformen der Erfindung zum Nachweis der mit masse zu einer Hülse von passender Gestalt, das da- den erfindungsgemäß hergestellten Wärmehauben erdurch gekennzeichnet ist, daß man einen Teil der reichbaren guten Wirkung näher beschrieben,
bisher üblichen Menge an feuerfesten und an exother- 5 „ . . .

men Materialien durch gekörntes, geschäumtes Harz Beispiel

ersetzt und das in der geformten Masse befindliche Bei dem Gießen von 230 kg Legierungsstahl mit

geschäumte Harz auf eine Temperatur erhitzt, die einem Kohlenstoffgehalt von 0,4 Gewichtsprozent des ausreicht, um das Harz praktisch zum Verschwinden Gesamtgewichtes des Legierungsstahls wurde eine zu bringen. io wärmeerzeugende Wärmehaube der nachstehend an-

Man kann dabei erhebliche Mengen, d. h. beispiels- geführten Zusammensetzung verwendet, die gemäß weise mehr als die Hälfte der feuerfesten Materialien der bisher üblichen Weise hergestellt worden war und und mehr als zwei Drittel des oxothermen Materials, gewährleistete, daß während der Erstarrung des Medurch das geschäumte Kunstharz, das zweckmäßig tails keine Schrumpfung eintrat.

in Form von kugeligen Körnern mit einem Durch- 15 Aluminium 30 Gewichtsprozent

messer von etwa 1 bis 5 mm verwendet wird, er- Tonerde 20 Gewichtsprozent

setzen. Nachdem man der Masse mit Hilfe eines Eisenoxyd 20 Gewichtsprozent

Bindemittels, wie Wasserglas, ein Bmdevermogen er- Olivinsand

teilt hat formt man sie zu einer Wärmehaube und _{oder silikasand} .... ₃₀ Gewichtsprozent

verfestigt die geformte Masse. Während des Ver- ao

festigungsprozesses verschwindet die synthetische (Diese Bestandteile wurden durch Wasserglas

Harzkomponente infolge der Hitzewirkung fast voll- miteinander verbunden.)

ständig und hinterläßt in der geformten Masse eine

große Anzahl feiner Poren. Auf diese Weise erhält Bei den weiteren Versuchsgüssen wurde jeweils die

man einen wärmedämmenden und die Verbrennung 25 oben angegebene, nach der bisher bekannten Verhemmenden Aufsatzstutzen, der leicht von Gewicht fahrensweise hergestellte Hülse durch eine Hülse erist und eine ausgezeichnete Wärmeisolierungsfähig- setzt, die erfindungsgemäß nach einer der folgenden keit besitzt. Ausführungsformen hergestellt worden war:

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile gegenüber a) Der Olivinsand (30 Gewichtsprozent) wurde

den bisher bekannten porösen Wärmehauben be- 30 durch geschäumte Polystyrolkörner mit einem Durchstehen insbesondere in folgendem: Die konven- messer von 1 mm ersetzt, wobei das Volumen mit tionellen Hülsen aus Dolomit setzen bei der Ver- demjenigen des Olivinsandes identisch war. Dies brennung ihrer brennbaren Bestandteile ein außer- hatte zur Folge, daß die Menge des in der Hülse beordentlich großes Gasvolumen frei, wohingegen bei findlichen feuerfesten Materials um das Volumen des den erfindungsgemäßen Wärmehauben mit ihrem Ge- 35 Olivinsandes vermindert war und daß demzufolge halt an geschäumtem synthetischem Harz durch die eine überschüssige Wärmemenge freigesetzt wurde, Verbrennung der entflammbaren Komponenten nur wodurch die Hülse als Folge einer Überhitzung durch ein außerordentlich kleines Gasvolumen im Vergleich Schmelzen beschädigt wurde,
zu demjenigen Gasvolumen erzeugt wird, das aus der b) Der vorstehend angeführte Aluminiumgehalt

Verbrennung von normalem Harz entstehen würde. 40 wurde auf 18 Gewichtsprozent vermindert, und von Die bei der erfindungsgemäßen Wärmehaube er- dem geschäumten Polystyrol wurde eine derartige reichte Volumenverminderung des Verbrennungs- Menge eingesetzt, daß sie insgesamt der Volumengases verhütet wirkungsvoll die Ausbildung der verminderung des Aluminiums und zusätzlich der feinen Risse im Hülsenkörper, mit der oft gerechnet Volumenverminderung des Olivinsandes gleich groß werden muß, wenn Dolomithülsen verwendet werden. 45 war. Bei der Benutzung einer Hülse mit dieser Zu-Die Vermeidung der Rißbildung im Hülsenkörper sammensetzung erhielt man bei dem Gießen die wie auch die mittels der Harzkomponente geschaf- gleiche Wirkung, wie sie mit der ursprünglich verfenen kugelförmigen Poren werden nachstehend noch wendeten Hülse erreicht wurde; darüber hinaus ausführlicher erläutert; diese Merkmale tragen wesent- wurde jedoch auch ein Anbrennen (das Anhaften lieh zur Erhöhung der mechanischen Widerstands- 50 von Sand an den Gußstücken) der Hülse völlig verkraft der erfindungsgemäßen Wärmehauben bei. mieden, das bei Hülsen, die aus Olivinsand und SiIi-

Infolge seiner außerordentlich geringen spezifi- kasand hergestellt worden waren, auftritt. Auf diese sehen Dichte ist das geschäumte Polystyren besonders Weise konnte durch die Anwendung der erfindungsleicht zu handhaben. Es ist dabei vorteilhaft, daß ein gemäßen Herstellungsmethode das Volumen der für geschäumtes Polystyrolharz bereits bei einer verhält- 55 die Herstellung einer Olivinsand- bzw. Silikasandnismäßig niedrigen Temperatur von etwa 150° C in Hülse üblicherweise benötigten Aluminiumkomposich zusammenfällt, denn diese Eigenschaft erleichtert nente um annäherungsweise ein Drittel herabgesetzt die Herstellung der erfindungsgemäßen Wärme- werden, ohne den Nutzeffekt zu vermindern, der bei hauben wesentlich. Bei Benutzung von kugeligen Anwendung einer konventionellen Olivinsand- bzw. Körnern aus geschäumtem Kunstharz als ein Bestand- 60 Silikasand-Hülse erreichbar ist. Der Kostenaufwand teil der Wärmehauben werden Poren mit einer Ge- vermindert sich auf diese Weise etwa um 23"/O.
stalt erzeugt, die mit der Kugelkonfiguration der R · " 1 2

Schaumharzkörner identisch ist. Diese kugelrunden ueispie

Bläschen üben eine gleichförmige Widerstandskraft Bei dem Gießen von 6 t rotsfreien Stahls wurde

gegen äußere Druckeinwirkungen aus; diese physi- 65 ein ähnliches Experiment durchgeführt. Wenn hierbei kaiische Eigenschaft der Poren trägt wesentlich zur die Hülse einen Aluminiumgehalt von 18 Gewichts-Erhöhung der mechanischen Widerstandskraft der prozent aufwies, wurde eine übermäßige Hitze enterzeugten Wärmehaube bei. wickelt, die sich in einem Anbrennen der Hülse be-

merkbar machte. Es konnte festgestellt werden, daß eine Verminderung des Aluminiumgehaltes im äußersten Fall so weit möglich war, daß der Gehalt auf 9 Gewichtsprozent herabgesetzt war. Wenn man den Aluminiumgehalt auf einen solchen Spiegel herabdrückt, bedeutet das, daß die Aluminiummenge, die zur Erreichung einer der Wirkung der bisher üblichen Hülsen gleichkommenden Wirkung benötigt wird, auf fast ein Drittel der bisher erforderlichen Aluminiummenge herabgesetzt wird, was zu einer Herabsetzung des Kostenaufwandes um etwa 53% führt.

Beispiel 3

Bei einem entsprechend dem Beispiel 1 durchge- i$ führten Versuch wurde eine Hälfte des Olivinsandes (30 Gewichtsprozent) durch geschäumte Polystyrolkörner mit einem Durchmesser von etwa 2 mm ersetzt Bei diesem Versuch war die erzeugte Wärme etwas zu hoch und verursachte ein Anbrennen der Hülse.

Man erhielt bei Versuchen entsprechend den Beispielen 1 und 2 im wesentlichen die gleichen Ergebnisse, wenn man an Stelle von geschäumtem Polystyrol geschäumtes Methyl-methacrylat oder ein geschäumtes Copolymerisat aus Methyl-methacrylat und Polystyrol einsetzte.

Aus den vorstehenden Erläuterungen und Beispielen wird ersichtlich, daß erfindungsgemäß eine Wärmehaube geschaffen worden ist, die eine ausgezeichnete Wärmeisolierungseigenschaft, ein geringes Gewicht und eine hohe mechanische Widerstandskraft besitzt und zur Ersparung beträchtlicher Mengen von kostspieligen exothermen Materialien führt. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt demgemäß eine große Bereicherung der industriellen Technik dar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer porösen, wärmedämmenden Blockkopfauskleidung durch Vermischen von aus Silikasand oder Olivinsand bestehenden feuerfesten Materialien mit einem aus Aluminiumteilchen und Eisenoxydteilchen bestehenden exothermen Material sowie den üblichen Bindemitteln, wie Wasserglas, und Formen dieser Mischungsmasse zu einer Hülse von passender Gestalt, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der bisher üblichen Menge an feuerfesten und an exothermen Materialien durch gekörntes, geschäumtes Harz ersetzt und das in der geformten Masse befindliche geschäumte Harz auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das Harz praktisch zum Verschwinden zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschäumtes Harz mit einer Korngröße von 5 mm Durchmesser oder weniger verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschäumtes Harz auf der Basis von Polystyrol, von Methyl-methacrylat oder von Copolymerisaten dieser Kunstharze verwendet wird.