DE1297828B

DE1297828B - Verwendung geschmolzener Kieselerde in Verschlussstopfen fuer Giesspfannen

Info

Publication number: DE1297828B
Application number: DEH61273A
Authority: DE
Inventors: Renkey Albert L; Cope Gerald R; Smoot Thomas W
Original assignee: Harbison Walker Refractories Co
Current assignee: Harbison Walker Refractories Co
Priority date: 1966-01-10
Filing date: 1966-12-14
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1124566A; FR1507694A; US3429486A

Description

kömmlichen abrückenden kontinuierlichen Gießver- io in der Verwendung eines solchen Materials, bei dem fahren wird der Inhalt der dem Transport dienenden die geschmolzene Kieselerde keramisch gebun-Gießpf anne in eine sogenannte Tundish-Gießpf anne ' den ist.

überführt. Das geschmolzene Metall wird sodann Die Verwendung geschmolzener Kieselerde der

von der Tundish-Gießpfanne in die kontinuierliche angegebenen Zusammensetzung führt auch noch zu Gießvorrichtung gegossen. Üblicherweise wird so- 15 einem weiteren Vorteil, der darin zu sehen ist, daß wohl in den Transport- als auch den Tundish-Gieß- ein derartiges Produkt relativ geringe Wärmeleitpfannen das Metall durch, eine Düse gegossen, das fähigkeit zeigt, so daß ein übermäßiges Abkühlen in sich an dem Boden befindet. Der Fluß des heißen der Gießdüse benachbart zu dem Verschluß nicht Metalls durch die Düse wird oftmals vermittels An- eintritt und somit ein Erstarren des Metalls und soheben und Absenken eines Verschlußstopfens über 20 mit Verringern der Querschnittsabmessung der Düse der Düse gesteuert. durch das erstarrte Metall verhindert wird. ÜberDüsen und Verschlußstopfen von Gießpfannen raschend ist im Hinblick auf die Zusammensetzung haben sich oftmals als Quelle für viele Probleme und der erfindungsgemäß zur Verwendung kommenden Schwierigkeiten erwiesen. So ist es an Hand der geschmolzenen Kieselerde, daß ein Entglasen prakbritischen Patentschrift 817446 bekanntgeworden, 25 tisch nicht eintritt. Dies wird darauf zurückgeführt, Auskleidungen für metallurgische Gefäße sowie die daß auf Grund des Inberührungkommens mit dem entsprechenden Düsen derselben aus Feuerton zu
fertigen, wobei die Poren desselben mit einem bei
niedriger Temperatur verkokbaren Bitumen gefüllt
sind und das Bitumen bei relativ niedrigen Tempe- 30
raturen in der Größenordnung von etwa 600° C verkokt wird. Jedoch können derartige Massen für Düsen und Verschlußstopfen nicht befriedigen, da der
Ton bei den relativ hohen derzeitigen Gießtemperaturen pyroplastisch wird. Auch das Anwenden von 35 wird oftmals durch elektrisches Erschmelzen ausge-Graphit an Stelle von verkoktem Bitumen, so daß bildet, kann jedoch auch vermittels anderer Versich eine Ton-Graphit-Masse ergibt, konnte nicht fahren hergestellt werden. So kann z. B. glasartige befriedigen, da die Erfahrungen gezeigt haben, daß Kieselerde nach der USA.-Patentschrift (USA.-ein Festkleben zwischen dem Verschlußstopfen und Patentanmeldung SN 392 320) hergestellt werden, der Düse nicht verhindert werden kann. Weiterhin 40 Eine sehr feinverteilte Form wird durch Niederschlaführt das Anwenden von Graphit oder graphitiertem gen aus der Dampfphase hergestellt und ist auf dem Kohlenstoff dazu, daß die Wärmeschockfestigkeit Gebiet der feuerfesten Materialien als verflüchtigte des Verschlußstopfens erheblich verringert wird. Dies Kieselerde bekannt. Es ist bevorzugt, daß die erfinstellt jedoch einen erheblichen Nachteil dar, da der dungsgemäß angewandte, geschmolzene Kieselerde Zug der technischen Entwicklung zu immer höheren 45 zu wenigstens 85% amorph ist und bis zu 3% an-Gießtemperaturen geht. dere Oxide, einschließlich CaO, FeO, MgO, Na₂O

Es ist weiterhin auf Grund der USA.-Patentschrift 2 122 582 ein Verschlußstopfen für metallurgische Gefäße bekanntgeworden, der sich zu 30 bis 50 Gewichtsprozent aus Periklas und etwa 20 bis 35 Ge-"so wichtsprozent aus Dicalciumsilikat zusammensetzt, wobei der restliche prozentuale Gewichtsanteil Spinelmineralien ist. Verschlußstopfen mit einer derartigen Zusammensetzung konnten jedoch auch den

neuerlich verschärften Arbeitsbedingungen auf dem 55 schnitt der Anordnung aus der Düse und Verschlußeinschlägigen Gebiet nicht genügen, da Massen der- stopfen nach der Fig. 1.

artiger Zusammensetzung bei schnellem Erhitzen und Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist dort

Abkühlen innerhalb eines größeren Temperatur- eine mit Bodenöffnungen versehene Gießpfanne gebereiches zu einer übermäßigen Rißbildung neigen. zeigt, die eine erfindungsgemäße Anordnung aus Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, 60 Verschlußstopfen und Düse aufweist. Eine derartige die mit dem geschilderten Stand der Technik ver- Gießpfanne weist normalerweise eine äußere Metallbundenen Nachteile auszuräumen und insbesondere umkleidung 10 auf, die mit einer geeigneten feuereinen feuerfesten Verschlußstopfen zu schaffen, der festen Masse ausgekleidet ist. Die Seitenwände 11 gegenüber Wärmeschock praktisch unempfindlich ist, sind gewöhnlich mit Tonerde-Kieselerde-Gießrelativ geringe Erosion zeigt und insbesondere nicht 65 pfannensteinen ausgekleidet, da dieselben billig sind pyroplastisch ist. und trotzdem für die meisten Fälle sich als zufrieden-

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Ver- stellend erweisen. Der Boden der Gießpfanne wendung geschmolzener Kieselerde, die zu wenig- weist eine äußere Metallumkleidung 12 auf, die

geschmolzenen Metall ein sehr schnelles Erhitzen und somit Durchwandern des Entglasungsbereiches erfolgt.

Auf dem Gebiet der feuerfesten Materialien bedeutet der Ausdruck »geschmolzene Kieselerde« mehrere Dinge. Hier ist unter dem Begriff Kieselerde zu verstehen, daß dieses Produkt zu wenigstens 85 % amorph oder glasartig ist. Eine derartige Kieselerde

und K₂O, enthält.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist ein Seitenaufriß im Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung aus der am Boden einer Gießpfanne angeordneten Düse und dem Verschlußstopfen;

Fig. 2 ist ein schematischer Seitenaufriß im Teil-

ebenfalls mit einer feuerfesten Masse 13 ausgekleidet ist, und zwar gewöhnlich ähnlich derjenigen, die für das Auskleiden der Seiten angewandt wird. Durch einen Teil des oberen Umfangs der Seitenwand öffnet sich eine Schlackenlippe 14, die gewöhnlich aus einem feuerfesten, monolithischen Material gefertigt ist.

Durch den Boden benachbart zu der Seitenwand öffnet sich eine Düse 15. Eine sich nach unten erstreckende Verschlußstopfenstange 16 endet in einem Verschlußstopfen 17 und ist axial mit dem Düseneinlaß ausgerichtet, wie es im einzelnen in dei F i g. 2 gezeigt ist.

Die Verschlußstopfen können verschiedene Bauart aufweisen. Deren Oberflächen sind so ausgeformt, daß dieselben über die obere Seite der Düse passen, wodurch sich ein Abdichten des Flusses durch die Düse ergibt. Meistens weisen sie eine Vertiefung auf, die sich durch dieselben nach unten erstreckt und in die der Boden der Stopfenstange eingeführt ist. Die Vertiefung kann ein Innengewinde aufweisen, das mit dem Außengewinde der Stopfenstange übereinstimmt. Es finden auch elegantere Lösungsmöglichkeiten für das Befestigen des Verschlußstopfens an der Stopfenstange Anwendung.

Lediglich beispielsweise wird ein erfindungsgemäßer, aus geschmolzener Kieselerde bestehender Verschlußstopfen aus einem Ansatz hergestellt, der 99 Gewichtsprozent geschmolzene Kieselerde und 1 % Bentonit enthält. Der Ansatz weist eine derartige Teilchengrößenverteilung auf, daß etwa 15% durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,68 mm zurückgehalten werden, 25% im Bereich von -1,68 + 0,59 mm, 15% im Bereich von -0,59 + 0,21 mm, 45% -0,21 mm und 40% bei — 0,105 mm liegen. Dem Ansatz werden als Dispergiermittel z. B. 0,2 bis 0,5% Natriumhexametaphosphat zugesetzt, das im Handel unter der Bezeichnung Calgon bekannt ist. Der Ansatz wird mit etwa 4 % Wasser getempert und vermittels Vibration in Gießformen gegossen. Sodann werden die gegossenen Verschlußstopfen bei etwa 980° C gebrannt.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Verschlußstopfen in der obigen Art wird im Inneren einer Gießpfanne an einer Stopfenstange befestigt. Die Gießpfanne wird mit heißem Metall gefüllt, das intermittierend aus der Gießpfanne vermittels Anheben und Absenken des Verschlußstopfens gegossen wird.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal werden diese aus geschmolzener Kieselerde bestehenden Verschlußstopfen mit Teer imprägniert und unter Verkoken des Teers gebacken. Diese Behandlung führt zu einer weiteren Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlacke und heißem Metall, ohne daß hierdurch andere zweckmäßige Eigenschaften beeinträchtigt werden. Das Imprägnieren wird vorzugsweise mit einem verkokbaren, nicht wäßrigen, kohlenstoffhaltigen Material, wie Teer oder Pech, durchgeführt. Das Teermaterial wird auf eine Temperatur von etwa 205° C erhitzt. Im Anschluß hieran dringt dasselbe leicht bei einem Eintauchen in die Verschlußstopfen ein. Es können für das Imprägnieren handelsübliche Teer- oder Erdölpeche oder Kohlepech angewandt werden. Es wird das Anwenden eines Kohlepechs mit einem Erweichungspunkt in der Größenordnung von 65° C empfohlen.

Aus geschmolzener Kieselerde bestehende Verschlußstopfen weisen die folgenden Vorteile auf: Dieselben besitzen ungewöhnlich hohe Widerstandsfähigkeit gegen Wärmeschock und können somit in Berührung mit geschmolzenem Metall gebracht werden, ohne daß ein Zerspringen eintritt. Diese erhöhte Wärmeschockfestigkeit ist insbesondere zweckmäßig für das Gießen von Metallen bei einer Temperatur von etwa 1650° C. Der aus geschmolzener Kieselerde bestehende Verschlußstopfen neigt nicht dazu, an der Düse festzubacken. Auf Grund der geringen Wärmeleitfähigkeit desselben erfolgt auch kein Abkühlen der Düse, wodurch sich eine Querschnittsverringerung der Düse durch verfestigtes Metall ergeben könnte.

Bisher wurde es als nicht möglich erachtet, geschmolzene Kieselerde bei Temperaturen über etwa HOO⁰C, auf Grund der Neigung derselben zu entglasen, anzuwenden. Das Entglasen wird in dem aus geschmolzener Kieselerde bestehenden Verschlußstopfen hintangehalten, da dieselben sehr schnell durch den Temperaturbereich (1200 bis 132O⁰C) erhitzt werden, der sich als der kritischste Entglasungsbereich erwiesen hat. Dies liegt daran, weil heißes Metall mit einer Temperatur von etwa 1600 bis 165O⁰C um die Stopfenstangenanordnung einschließlich des Stopfens ohne Vorerhitzen derselben gegossen wird. Weiterhin wird eine geringfügige Entglasung nicht den Verschlußstopfen zerstören, da das Entglasen zu einem geringfügigen Schrumpfen des Volumens führt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung geschmolzener Kieselerde, die zu wenigstens 85% amorph ist und bis 3% anderer Oxide, einschließlich CaO, FeO, MgO, Na₂O und K₂O, enthält, zur Herstellung teerimprägnierter Verschlußstopfen für Gießpfannen.

2. Verwendung eines Materials der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, das bis zu etwa 5% eines Weichmachers, wie Bentonit, enthält, für den im Anspruch 1 angegebenen Zweck. 1

3. Verwendung eines Materials der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Zusammensetzung, bei dem die geschmolzene Kieselerde keramisch gebunden ist, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen