DE1433973C

DE1433973C - Mold coating

Info

Publication number: DE1433973C
Authority: DE
Inventors: Patrick Joseph Hazel Crest; Reuter Raymond Orland Park; Cocks Thomas George Park Ridge; 111. 0'Shea (V.St.A.)
Original assignee: Nalco Chemical Company, Chicago, 111. (V.St.A.)

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlichte für Kokillen, neigen dazu, glasartige Blasen zu bilden, die "beim '. die insbesondere zum Gießen von Barren verwendet Trocknen leicht abbröckeln und brechen. Diese loswerden, bei denen beim Gießvorgang das geschmolzene gelösten Teilchen dringen in das Metall als Fremd-Metall mit hohem Druck auf die Kokillenteile auftrifft. körper ein und bilden Einlagerungen oder Einschlüsse Kokillenschlichten zum Schutz der Formehteile 5 im Gußstück, die .das Metall verunreinigen und dessen sind bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus hitze- Eigenschaften sowie Qualität mindern, beständigen Substanzen in Form wäßriger Suspen- Aufgabe. der Erfindung ist, eine Schlichte für sionen mit und ohne Bindemittel, wobei die besondere Kokillen zu schaffen, die ein Ankleben des Metalls Zusammensetzung wesentlich vom Gießverfahren auf den Kokillenteilen verhindert und das Metall abhängt. So sind filz- oder schwammartige, elasti- io nicht verunreinigt, wenn dieses im geschmolzenen, sehe Schichten aus faserigen Substanzen, wie Asbest, sehr heißen Zustand von großer Höhe gegossen wird, Infusorienerde, Schlackenwolle, Glaswolle od. dgl., so daß Schaden an den Kokillen verhütet werden und in. granulierter Form mit oder ohne Bindemittel für das Ausformen der Gußstücke erleichtert wird. Schleudergießformen vorgeschlagen worden. Zum Gegenstand der Erfindung ist eine Schlichte in Gießen von Leichtmetallen und Leichtmetallegierungen 15 Form von wäßrigen Suspensionen zum Verhüten von ist eine Schlichte aus anorganischen, isolierenden Schaden an Kokillen und zum Erleichtern des AusSubstanzen und einem ausreichend löslichen, stabilen formens der Gußstücke, insbesondere bei Gießver- . Alkalinietaliphosphat bekanntgeworden. Eine andere fahren, bei denen.das Metall mit hohem Druck auf Schlichte, bestehend aus Korkstaub, Caseinleim, die Gießformteile auftrifft, bestehend im wesentlichen Bentonit, Natriumsilikat und Wasser, dient zum 20 aus glasartiger Kieselsäure als feuerfester Stoff und Beschichten von Formen, in denen Blei oder Blei- einem Bindemittel, die dadurch gekennzeichnet ist, legierungen gegossen werden. . daß die wäßrige Suspension als Bindemittel kolloidalesThe invention relates to a size for dies, tend to form glassy bubbles easily crumble the "at '. In particular used for the casting of ingots drying and break. This rid in which penetrate the molten solute particles during the casting process in the metal as Foreign metal hits the mold parts with high pressure. Body and form deposits or inclusions mold layers to protect the mold parts 5 in the casting, which contaminate the metal and are known. They generally consist of heat properties and quality, permanent Substances in the form of aqueous suspensions. The object of the invention is to create a size for ions with and without a binder, creating the special molds that essentially prevent the metal composition from sticking to the mold parts and the metal depends on the casting process. or spongy, elastic not contaminated when this is melted Enen, see layers of fibrous substances, such as asbestos, very hot state is poured from a great height, infusory earth, slag wool, glass wool od. The like. So that damage to the molds are prevented and in. Granulated form with or without a binder for molding the castings is facilitated. Centrifugal casting molds have been proposed. The subject of the invention is a size in the casting of light metals and light metal alloys 15 in the form of aqueous suspensions to prevent is a size of inorganic, insulating damage to molds and to facilitate the AusSubstanzen and a sufficiently soluble, stable molding of the castings, especially in casting . Alkali metal phosphate became known. Another drive, in which the metal with high pressure on coating, consisting of cork dust, casein glue, hits the casting mold parts, consisting essentially of bentonite, sodium silicate and water, is used to make glass-like silica as a refractory material and to coat molds in which Lead or lead a binder, which is characterized in that alloys are cast. . that the aqueous suspension is colloidal as a binder

Eine andere bekannte Schlichte ist für Kokillen Kieselsäuresol enthält.Another known size is for permanent molds containing silica sol.

aus Gußeisen zum Schleudergießen bestimmt. Sie Die wäßrige Suspension kann noch ein mit Wassermade of cast iron intended for centrifugal casting. The aqueous suspension can still be mixed with water

besteht im wesentlichen aus Kieselsäure und Ton und 25 verträgliches polares organisches Lösungsmittel ent-consists essentially of silica and clay and 25 compatible polar organic solvents

' einem organischen . Kernbinder. Ferner ist auch die halten.'an organic. Core binder. Furthermore, the hold is also.

Verwendung von glasartiger Kieselsäure als feuer- Da beim stoßartigen Auftreffen des heißen Metalls fester Stoff und einem der Kieselsäure zugesetzten auf die Gießformteile eine außerordentlich plötzliche Bindemittel vorgeschlagen worden. Temperaturänderung auftritt, muß die als Schutz-Alle bekannten Bindemittel arbeiten jedoch nicht 30 schicht aufgebrachte Schlichte gegen diesen Hitzezufriedenstellend bei Gießverfahren, bei denen das schock beständig sein. Es wurde gefunden, daß sich Metall mit hohem Druck auf die Gießformenteile hierfür am besten eine solche feuerfeste Substanz eignet, auftrifft. Dies ist beispielsweise beim Gießen von die eine große Reinheit zusammen mit einem möglichst Barren, also großer, schwerer Metallgußstöcke, der niedrigen Expansionskoeffizienten aufweist. Diese Fall. Hierbei wird das Metall, z. B. Stahl, aus ver- 35 Eigenschaften besitzt eine durch Schmelzen hergehältnismäßig großer Höhe gegossen, wobei beim Auf- stellte glasartige Kieselsäure, die einen Gehalt an treffen des sehr heißen Stahls, insbesondere auf den Kieselsäure von mehr als 95%. vorzugsweise mehr als Boden der Kokillen, hohe Drücke auftreten, die die 97%, ausgedrückt als SiQ₂, und einen thermischen Formenteile ganz besonders beanspruchen und Scha- Expansionskoeffizienten von nicht mehr als 6 -lO-'cm/ digungen der Formenteile hervorrufen. Wenn die 40 cm/°C hat. Eine für die erfindungsgemäße Schlichte Schutzüberzüge auf den Formenteilen, insbesondere besonders zweckmäßige,glasartige Kieselsäure besitzt am Boden, nicht sehr widerstandsfähig sind und die einen thermischen Expansionskoeffizienten von etwa Oberflächen nicht gleichmäßig bedecken, entstehen 5'10-⁷CmZCm/⁰ C und hat folgende Zusammensetzung: beim stoßartigen Auftreffen des heißen Metalls ■ . ■ " ,, ' 'The use of vitreous silica as a fire-breaker, because when the hot metal suddenly hits the solid substance and one of the silica added to the mold parts, an extraordinarily sudden binder has been proposed. Temperature change occurs, the binders known as protection must work, but not 30 layer applied size against this heat, satisfactory in casting processes in which the shock resistant. It has been found that metal with high pressure on the casting mold parts is best suited for this purpose when impinging on such a refractory substance. This is, for example, when casting a high degree of purity together with an ingot that is as large as possible, that is, a large, heavy metal casting that has a low coefficient of expansion. This case. Here the metal, e.g. B. steel, from different properties has a high height cast by melting, whereby when it is set up, vitreous silica, which has a content of the very hot steel, in particular the silica, of more than 95%. preferably more than the bottom of the molds, high pressures occur which are 97%, expressed as SiQ ₂ , and particularly stress a thermal mold part and cause damage to expansion coefficients of not more than 6-10 cm / degenerations of the mold parts. When it's 40 cm / ° C. One of the inventive sizing protective coatings to the moldings, especially particularly expedient, vitreous silica has on the ground, are not very resistant and which cover a thermal expansion coefficient of about surfaces not uniform, arise 5'10- ⁷ CmZCm / ⁰ C and has the following composition : when the hot metal hits abruptly ■. ■ ",, ''

fugenartige Vertiefungen in Form von Narben und 45 T,°A '^-"' ············ ⁹V Gewichtsprozentjoint-like indentations in the form of scars and 45 T, ° A ' ^- "' ············· ⁹ V percent by weight

Kehlen, die sich im Metall der fertigen Barren ab- ^A. ?°» ·········■·········; >? GewichtsprozentGrooves in the metal of the finished ingot- ^A. ? ° »········· ■ ·········; >? Weight percent

drücken. Ferner besteht die Gefahr, daß die Schutz- Sihziumoxydul .......:... 1,0 Gewichtsprozentto press. There is also the risk that the protective Sihziumoxydul .......: ... 1.0 percent by weight

schicht vom heißen flüssigen Metall teilweise durch- . · 'Als Bindemittel für die in Form einer wäßrigen drungen wird und während des Erhärtens an dem . -Suspension verwendete glasartige Kieselsäure dient Boden und den Wänden der Form anklebt, so daß der 50 ein kolloidales Kieselsäuresol.. Einige Beispiele solcher gegossene Barren nur schwer oder gar nicht ausge- . Kieselsäuresole sind in der folgenden Tabelle anformt werden kann. Einige der bekannten Schlichten geführt. > . _: layer of hot liquid metal partially through. · 'As a binder for which is penetrated in the form of an aqueous and during the hardening on the. -Suspension used vitreous silica is used to stick the bottom and the walls of the mold, so that the 50 a colloidal silica sol .. Some examples of such cast ingots difficult or not at all. Silica sols are shown in the table below. Some of the well-known finishes performed. >. _:

··. ■/■·' ■ ' : . ■' ·.·■ :Tabelle 1 . " ^y '■■'■: ■ .. ' . ' ■ ■ ' ■^:'-"^/'··. ■ / ■ · '■':. ■ '·. · ■: Table 1. " ^y '■■' ■: ■ .. '.' ■ ■ '■ ^: '-" ^/ '

3030th Kieselsäuresol ^; Silica sol ^; 21 bis 2221 to 22 49 bis 5049 to 50 ■^V35■ ^V 35 15 V15 V 10,210.2 35" bis 3635 "to 36 .'V; 3,7 Vr.'V; 3.7 Vr .9,0.9.0 ■;, 3,5...■ ;, 3.5 ... ^: 8,6 ^: 8.6 wenigerfewer 8,68.6 wenigerfewer 20 bis 3020 to 30 6,56.5 wenigerfewer als 5than 5 wenigerfewer V-: als 10 .'V-: as 10. ' . als 5 λ.. than 5 λ. 1,2051.205 als 5than 5 1,06 .1.06. 1,3851.385 1,255.1.255. 1,091.09 190 bis 270190 to 270 1,2551.255 135bisl90135 to 90 120 bis 150120 to 150 135 bis 190135 to 190 330 bis 430330 to 430 11 bis 1611 to 16 135 bis 190135 to 190 16 bis 2216 to 22 20 bis 2520 to 25 16 bis 2216 to 22 7,97.9 10,010.0 16 bis 2216 to 22 8,88.8 11,611.6 10,510.5 9,19.1 0,400.40 10,510.5 0,050.05 0,300.30 0,010.01 0,040.04 0,100.10

Prozent kolloidale Kieselsäure alsPercent colloidal silica than

Viskosität bei 25°C cP ■.-..;.......Viscosity at 25 ° C cP ■ .-. .; .......

Spezifisches Gewicht bei 20⁰C Specific weight at 20 ⁰ C

Durchschnittlicher Oberflächenbereich M² pro Gramm SiO₂ ..... Average surface area M ² per gram SiO ₂ .....

Durchschnittliche Teilchengröße
Millimikron Average particle size
Millimicrons

Dichte bei 20⁰C Density at 20 ^° C

Na„O-Prozent .Well "O percent.

■ ■."■„■ ■'■'..:■■ . ³ . ·■' . ■■ '..■' -ν·-. ' , ■'. ■ ■. ⁴ ;..,;■;,',.. '' .■■....■ ■. "■" ■ ■ '■' ..: ■■. ^3. · ■ '. ■■' .. ■ '-ν · -.', ■ '. ■ ■. ⁴ ; ..,; ■ ;, ', ..''. ■■ ....

Neben diesen Kieselsäuresolen können auch andere wäßrigen Sol Gelieren oder Ausfällen der Kieselsäureähnlicher Zusammensetzung verwendet werden. Nach teilchen bewirken, wenn die wäßrige Phase durch einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung polare organische Lösungsmittel ausgetauscht wird, werden die Kieselsäuresole mit einer geeigneten Lauge Das kann vermieden werden, indem zur Herstellung behandelt, und zwar entweder bei ihrer Herstellung 5 reiner Organosole oder Mischungen von Wasser und oder unmittelbar vor ihrem Gebrauch, und auf einen organischen Substanzen »salzfreie« wäßrige KieselpH-Wert von mindestens 11,0, vorzugsweise min- säuresole verwendet werden. Um diesen Geliereftekt destens 11,5, eingestellt. Diese alkalischen Sole be- zu verhindern, ist es erforderlich, die ursächlichen günstigen die Haftfähigkeit der Schlichte auf den Kationen von der Oberfläche der kolloidal disper-Oberflächen der Kokille. Ein zweckmäßiges Ver- io gierten Kieselsäurepartikeln und von der flüssigen fahren zur Herstellung wäßriger kolloidaler Kiesel- Phase des Sols zu entfernen. Dies kann leicht durchsäuresole besteht darin, daß eine verdünnte Lösung geführt werden, indem die Kieselsäuresole mit einem eines Alkalimetallsilikates mit einem Kationenaus- Kationsaustauscherharz in Wasserstofform und einem tauscherharz in WasserstofForm in Berührung ge- stark basischen Anionenaustauscherharz in Hydroxydbrach t wird, wobei das Silikat in ein verdünntes 15 form behandelt wird. Bei dieser Behandlung wird wäßriges kolloidales Kieeselsäuresol übergeführt wird. häufig ein fertiges wäßriges Sol gebildet, in dem sowohl Das verdünnte Sol kann stärker konzentriert werden, die kontinuierliche wäßrige Phase als auch die Kieselum die Handhabung beim Versand und Endverbrauch Säurepartikeln »sa|zfrei« sind. Diese wäßrigen »salzrationeller zu gestalten. freien« Kieselsäuresole können entweder als solche in "An Stelle der wäßrigen kolloidalen Kieselsole 20 Kombination mit der feuerfesten Substanz zur Herkönnen auch Sole verwendet werden, die einen Haupt- stellung der breiigen Schlichte verwendet werden, oder teil organischer, polarer Lösungsmittel enthalten und sie können modifiziert werden, wobei die wäßrige im allgemeinen als Organosole bezeichnet werden. Es Phase vollständig oder teilweise durch eine hydrophile ist lediglich erforderlich, daß die Kieselsäureteilchen polare" Flüssigkeit, wie ein Alkohol, ausgetauscht kolloidal in einer hydrophilen Substanz wie Wasser 25 werden kann. Der Alkohol kann auch mit dem oder niederen Alkylalkoholen und anderen organischen wäßrigen Sol in zweckmäßigen Verhältnissen gemischt Verbindungen mit verhältnismäßig hohen Dielektri- werden. Die »salzfreien« reinen Alkosole oder wäßrigzitätskonstanten dispergierbar sind. alkoholischen Kieselsäuresole können dann leichtIn addition to these silica sols, other aqueous sols can also gel or precipitate similarly to silica Composition can be used. After causing particles when the aqueous phase through a preferred embodiment of the invention polar organic solvent is exchanged, are the silica sols with a suitable lye that can be avoided by making treated, either in their production 5 pure organosols or mixtures of water and or immediately before use, and to an organic substance "salt-free" aqueous silica pH value of at least 11.0, preferably minic acid brine can be used. About this gel effect at least 11.5. To prevent this alkaline brine from becoming, it is necessary to identify the causative ones the adhesion of the size to the cations of the surface of the colloidally dispersed surfaces are favorable the mold. A useful alloyed silica particles and from the liquid drive to remove aqueous colloidal silica phase of the sol. This can easily be acidic brine consists in that a dilute solution can be carried out by the silica sols with a an alkali metal silicate with a cation exchange resin in hydrogen form and a Exchange resin in hydrogen form in contact with strongly basic anion exchange resin in Hydroxydbrach t, treating the silicate in a dilute form. With this treatment will aqueous colloidal silica sol is transferred. often a finished aqueous sol is formed in which both The dilute sol can be more concentrated, the continuous aqueous phase as well as the silica the handling during shipping and end-use of the acid particles are "acid-free". These aqueous "salt rations." to design. Free "silica sols can either be used as such in" instead of the aqueous colloidal silica sols in combination with the refractory substance brine can also be used, which is a mainstay of the pulpy size, or Partly contain organic, polar solvents and they can be modified, the aqueous generally referred to as organosols. It phase completely or partially through a hydrophilic All that is required is that the silica particles be exchanged into polar "liquid, such as an alcohol colloidal in a hydrophilic substance such as water 25. The alcohol can also go with the or lower alkyl alcohols and other organic aqueous sols mixed in appropriate proportions Connections with relatively high dielectric be. The "salt-free" pure alcohols or water constants are dispersible. alcoholic silica sols can then easily

Es können auch Mischungen aus Wasser und mit der glasartigen Kieselsäure kombiniert und.dieMixtures of water and combined with the vitreous silica can also be used

organischen, mit Wasser verträglichen Substanzen als 3° erhaltene Aufschlämmung zum Beschichten der Ko-organic, water-compatible substances as a 3 ° obtained slurry for coating the co-

Suspendiermedien für die kolloidalen Kieselsäure- kille verwendet werden.Suspending media can be used for the colloidal silica capsule.

teilchen verwendet werden. Dabei eignen sich be- Wenn die Teilchengröße der Kieselsäuresole inner-particles are used. If the particle size of the silica sols within

sonders solche organische Verbindungen, die den halb der genannten Bereiche liegt, haben die in demspecial organic compounds that are half of the ranges mentioned have those in the

Gefrierpunkt der reinen wäßrigen Kieselsäuresole wäßrigen oder organischen Ausgangssol vorhandenenFreezing point of the pure aqueous silica sol, aqueous or organic starting sol present

senken. Solche Sole sind wiederum besonders während 35 Kieselsäureteilchen eine spezifische Oberfläche vonreduce. Such sols, in turn, have a specific surface area of, especially during 35 silica particles

der kälteren Monate des Jahres günstig, wenn sie bei mindestens 20 m²/g und gewöhnlich mehr als 100 m²/g.the colder months of the year are beneficial when they are at least 20 m ² / g and usually more than 100 m ² / g.

verhältnismäßig niedriger· Temperatur gelagert und/ Wenn ferner deionisierte Sole als Bindemittel ver-stored at a relatively lower temperature and / if deionized brine is also used as a binder

oder verwendet werden müssen. Amine, wie Morpho- wendet werden, weisen sie im allgemeinen einenor must be used. Amines, such as morpho used, they generally have a

Hn, Diäthylamin usw., und mehrwertige organische Salzgehalt von weniger als-0,01%, ausgedrückt alsHn, diethylamine, etc., and polyvalent organic salt content of less than -0.01%, expressed as

Alkohole, wie Äthylenglykol, Glycerin usw., eignen 4° Na^SO₄, auf.Alcohols such as ethylene glycol, glycerine, etc., are suitable for 4 ° Na ^ SO ₄ .

sich besonders als einziges Suspendiermedium oder Die Teilchengröße der als feuerfeste Substanzparticularly suitable as the only suspending medium or the particle size of the refractory substance

als Teil eines Gemisches, das zusätzlich noch Wasser verwendeten glasartigen Kieselsäure kann in einemAs part of a mixture, the glass-like silica can also be used in a water

enthält. Ein bevorzugtes, gefrierfestes Sol enthält weiten Bereich variieren. Die Teilchen sollen jedochcontains. A preferred freeze-resistant sol contains a wide range of variations. The particles should, however

5 bis 50 Gewichtsteile des mehrwertigen Alkohols, wie ausreichend klein sein, damit eine gleichmäßige5 to 50 parts by weight of the polyhydric alcohol as small enough to allow uniform

Äthylenglykol, 20 bis 85 Gewichtsteile Wasser und 45 Dispersion aus der feuerfesten Substanz und demEthylene glycol, 20 to 85 parts by weight of water and 45 dispersion of the refractory substance and the

10 bis 60 Gewichtsteile Kieselsäure. Bindemittel hergestellt werden kann. Je kleiner die10 to 60 parts by weight of silica. Binder can be produced. The smaller the

Die Kieselsäureteilchen der Sole sollen zweckmäßig Teilchen sind, um so länger bleibt die gebildete Aufdicht und amorph sein und einen durchschnittlichen schlämmung homogen. V
Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 πιμ ;* Es wurde gefunden,-daß Teilchen von· einer Größe haben. Wie aus den Angaben der .Tabelle 1 ersichtlich, 50 von etwa 60 DIN Siebfeinheit bis zu einem Bruchteil haben alle Kieselsäuresole einen mittleren Teilchen- eines Mikrons verwendet werden können, wobei eine durchmesser von weit unter 150 μπι, vorzugsweise bevorzugte durchschnittliche Teilchendurchmesser-10 bis 50 μπι. Die Kieselsäurekonzentration in den größe\bei 20 bis 500 μ liegt und die Teilchen mit den Solen kann zwischen 0,1 und 60 Gewichtsprozent, kleineren Durchmessern besonders zweckmäßig sind, ausgedrückt als SiO₂, liegen. Bevorzugte Sole ent- 55 Das Bindemittel muß in der Aufschlämmung in halten von 3,0 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise einer Menge yorhanden sein, die ausreicht, um die 10 bis 60 Gewichtsprozent, Kieselsäure. feuerfesten Teilchen miteinander zu verbinden, damitThe silicic acid particles of the brine should expediently be particles, the longer the density and amorphous that is formed remain and an average slurry is homogeneous. V
Particle diameter of not more than 150 πιμ; * It has been found that particles have a size. As can be seen from the information in Table 1, 50 from about 60 DIN sieve fineness to a fraction, all silica sols have an average particle size of one micron, with a diameter of well below 150 μm, preferably preferred average particle diameter-10 to 50 μπι. The silica concentration is 20 to 500 μ in size and the particles with the sols can be between 0.1 and 60 percent by weight, smaller diameters are particularly useful, expressed as SiO ₂ . Preferred sols contain silica in the slurry from 3.0 to 60 percent by weight, preferably in an amount sufficient for around 10 to 60 percent by weight. refractory particles to bond together so that

Sole, die als Bindemittel für den hitzebeständigen eine auf der Oberfläche des Gespannes festhaftende,Sole, which acts as a binding agent for the heat-resistant one adhering to the surface of the team,

Kieselsäureanteil verwendet werden können, sind kontinuierliche, nicht gebrochene Schicht entsteht,Silica content can be used, are continuous, unbroken layer is formed,

die als »salzfreie« Kieselsäuresole bekannten Verbin- 60 die sicher auf der Unterlage haftet. Wenn die Mengethe compound known as "salt-free" silica brine which adheres securely to the base. When the crowd

düngen. Diese sind insbesondere dann bevorzugt, wenn des Binders nicht im richtigen Verhältnis zu der hitze-fertilize. These are particularly preferred if the binder is not in the correct proportion to the heat

das Suspendiermedium für die Kieselsäurepartikelchen beständigen Substanz yorhanden ist, zeigt der ÜberzugThe coating shows that the suspension medium for the substance resistant to silica particles is present

nur eine polare organische Flüssigkeit oder ein Ge- nach Auftrageq. 'und Trocknen der Aufschlämmungonly a polar organic liquid or an order quantity. 'and drying the slurry

misch aus Wasser und polarer organischer Flüssigkeit »Pfannkuchen«^Aussehen .mit zahlreichen -uner-Mixture of water and polar organic liquid »pancakes« ^ appearance. with numerous -uner-

ist... Da viele der obengenannten Sole gewöhnlich 65 wünschten ^Löchern, ;Wodurch Teile der Kokillen-is ... Since many of the brines mentioned above usually wanted 65 ^ holes, by which parts of the mold

Älkalimetallverbindungen als Stabilisatoren enthalten, flächen freigelegt sind. Es wurde gefunden, daß dieAlkali metal compounds contain as stabilizers, surfaces are exposed. It was found that the

sind sie im allgemeinen mit organischen Systemen Aufschlämmung vorzugsweise aus von 10 bis 70 Ge-they are generally slurry with organic systems, preferably from 10 to 70 parts

nicht verträglich, weil die vorhandenen Salze im wichtsprözent glasartiger Kieselsäure und von 30 bisnot compatible, because the salts present in the weight percent glassy silica and from 30 to

90 Gewichtsprozent Bindemittel, vorzugsweise 20 bis 60 Gewichtsprozent glasartige Kieselsäure und 40 bis .80 Gewichtsprozent Bindemittel, bestehen soll.90 weight percent binder, preferably 20 to 60 percent by weight vitreous silica and 40 to .80 percent by weight binder should exist.

Die Aufschlämmung wird in einer solchen Menge aufgebracht, "daß nach dem Trocknen derselben, das mit oder ohne Anwendung von Wärme erfolgen kann, ein ausreichend dicker Film eines festen, beständigen Überzuges verbleibt, der gut haftet und die Kokillenflächen vollständig bedeckt. Die Aufschlämmung kann auf verschiedene Weise aufgebracht werden, beispielsweise indem man sie aufsprüht oder über die zu schützenden Flächen fließen läßt. Das Trocknen läßt sich auch nach verschiedenen Verfahren durchführen. Man kann die aufgebrachte Aufschlämmung langsam trocknen lassen, oder sie kann auf eine bereits erwärmte Kokille aufgetragen werden. Diese letztgenannte Arbeitstechnik ist besonders deshalb zweckmäßig, weil die Kokillen häufig noch vom vorhergehenden Gießvorgang heiß sind und die Trockenzeit sehr kurz ist. Schließlich kann die Kokille nach dem Aufbringen der Schlichteaufschlämmung schnell oder langsam erwärmt werden. Wesentlich ist, daß durch den Trockenvorgang erreicht wird, daß die Schlichte fest auf den beschichteten Oberflächen der Kokille haftet. Es wurde gefunden, daß eine besonders gute Haftung, dann erzielt wird, wenn die Aufschlämmung auf Kokillcnflächcn aufgebracht wird, die eine Temperatur aufweisen, die von Zimmertemperatur bis zu 537°C, verzugsweise 93 bis 427°C, liegt. Der sich am vorteilhaftesten erwiesene Bereich liegt zwischen 93 bis 260⁰C. Schichtstärken der Schlichte von 0,254 bis 76,2 mm, vorzugsweise 0;254 bis 3,175 mm, sind besonders wirksam.The slurry is applied in such an amount that, after drying, which can be done with or without the application of heat, a sufficiently thick film of a solid, permanent coating remains which adheres well and completely covers the mold surfaces can be applied in various ways, for example by spraying it on or allowing it to flow over the surfaces to be protected.Drying can also be carried out by various methods The latter working technique is particularly useful because the molds are often still hot from the previous casting process and the drying time is very short. Finally, the mold can be heated quickly or slowly after the size slurry has been applied. It is essential that the drying process ensures that the Schl icht adheres firmly to the coated surfaces of the mold. It has been found that particularly good adhesion is achieved when the slurry is applied to mold surfaces which have a temperature which is from room temperature to 537.degree. C., preferably 93 to 427.degree. The range that has proven to be most advantageous is between 93 and 260 ^° C. Layer thicknesses of the size of 0.254 to 76.2 mm, preferably 0.254 to 3.175 mm, are particularly effective.

Die folgenden Beispiele zeigen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Schlichte zum Schutz einer Kokille und zum Erleichtern des Ausformens der Gußstücke.The following examples show the effectiveness of the size according to the invention for protecting a Mold and to facilitate the shaping of the castings.

^:: ii B e i s ρ i eil /B e i s ρ i eil /

In einen 260-1-Drucktank wurden 1321 eines wäßrigen kolloidalen Kieselsäuresolbinders, der dem Kieselsäuresol Nr. II entspricht, und dessen physikalische Daten in Tabelle 1 angegeben sind, zugegeben. Hierzu wurden 227 kg einer verschmolzenen feuerfesten glasartigen Kieselsäure zugefügt. Die Teilchengrößen variierten in einem weiten Bereich, und zwar fielen 100% durch ein Sieb mit 79 Maschen pro Zentimeter, 75·/, durch ein Sieb mit 125 Maschen pro Zentimeter, 30% waren kleiner ,als 10 μ, und die kleinsten ^Teilchen hatten einen ? Bruchteil eines Mikrons. Die glasartige Kieselsäure und das Bindemittel wurden sorgfältig gemischt und daraus eine Aufschlämmung hergestellt, deren Viskosität mit einem Zahn-Viskosimetcr Nr. 5 gemessen würde und 10 bis 20 Sekunden betrug. Der Zahn-Viskosimeter besteht aus einem chromplattierten senkerartigen Becher, der in die zu prüfende Flüssigkeit gehängt wird. Zum Ablesen wird der Becher herausgehoben. Sobald er die Oberfläche der Flüssigkeit verläßt und die im Becher gesammelte Flüssigkeit aus einer geeichten Öffnung (im vorliegenden Fall örTnungsgrÖße 5) herausfließt, wird ein Zeitschalter oder eine Stoppuhr eingeschaltet. Der Viskosimeter Nr. 5 wird für besonders schwere Flüssigkeiten verwendet. Die Schlichte wurde auf Gußeisengespanne aufgesprüht, deren Maße 2,13 · 1,21 m · 45,72 cm betrugen. Das Gewicht .eines jeden als Kokillcnbodcn dienenden Gespannes war etwa 9080 kg. Es wurden etwa 2,841 Aufschlämmung pro Gramm aufgebracht. Das Trocknen nahm nur wenige Sekunden in Anspruch, da die Gespanne beim Aufsprühen eine Temperatur von etwa 148 ⁰C - aufwiesen. Anschließend wurden die .Seitenwände. der Kokille, deren Maße Höhe, Breite und Tiefe etwa 2,54, 0,97 und 1,22 m betrugen, mit Wasser besprüht, um ausreichend zu kühlen, damit auch die Wände der Form mit einem kohlenstoffhaltigen Überzug oder der gleichen Schlichtezusammensetzung, dieIn a 260-1 pressure tank, 1,321 of an aqueous colloidal silica sol binder corresponding to No. II silica sol, the physical data of which are shown in Table 1, was added. To this end, 227 kg of a fused, refractory, vitreous silica were added. The particle sizes varied over a wide range, namely 100% fell through a sieve with 79 meshes per centimeter, 75 · /, through a sieve with 125 meshes per centimeter, 30% were smaller than 10μ, and the smallest had ^ particles a ? Fraction of a micron. The vitreous silica and the binder were thoroughly mixed to prepare a slurry, the viscosity of which was measured with a Zahn # 5 viscometer and was 10 to 20 seconds. The Zahn viscometer consists of a chrome-plated countersink-like cup that is hung in the liquid to be tested. The cup is lifted out for reading. As soon as it leaves the surface of the liquid and the liquid collected in the beaker flows out of a calibrated opening (in the present case, size 5), a timer or a stop watch is switched on. Viscometer No. 5 is used for particularly heavy liquids. The size was sprayed onto cast iron straps the dimensions of which were 2.13 x 1.21 m x 45.72 cm. The weight of each combination used as a mold base was about 9080 kg. About 2.841 slurry was applied per gram. Drying only took a few seconds because the teams had a temperature of about 148 ^° C. when sprayed on. Then the .Side walls. the mold, the dimensions of which were about 2.54, 0.97 and 1.22 m in height, width and depth, sprayed with water in order to cool the mold sufficiently so that the walls of the mold were coated with a carbonaceous coating or the same sizing composition that

ίο für den Boden der Gießform verwendet wurde, besprüht werden konnten. Zu gleicher Zeit wurden die Wände der Form von irgendwelchen anhaftenden Schlacke-, Metall- oder ähnlichen Teilchen gereinigt. Nachdem diese Arbeitsgänge beendet waren, wurdeίο was used for the bottom of the mold, could be sprayed. At the same time, the Walls of the mold cleaned of any adhering slag, metal or similar particles. After these operations were completed, was ein niedrig gekohlter, durch Frischen hergestellter Stahl durch ein Loch im Boden einer Pfanne, dessen Durchmesser 7.62 cm betrug, in die Gießform gegossen. ■ ■■■,.■.".■■■·.· ..··.·..- ·..■-.'"■■' ",..' ■·■'. ./;.' ..:..· . ■;■-'.. . :■■■. a low carbon steel, made by refining, was poured into the mold through a hole in the bottom of a pan, the diameter of which was 7.62 cm. ■ ■■■,. ■. ". ■■■ ·. · .. ··. · ..- · .. ■ -. '"■■'", .. '■ · ■'. ./ ;. ' ..: .. ·. ■; ■ - '... : ■■■.

^v Beispiel II ^v Example II

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In einer anderen Versuchsserie wurden 13 Gespanne der oben beschriebenen Art mit einer_Hauptaufschlämmung beschichtet, die 22,701 des gleichen kolloidalen wäßrigen Kieselsäuresol und verschmolIn another series of tests, 13 teams of the type described above were coated with a main slurry, 22,701 of the same colloidal aqueous silica sol and melted zene glasartige Kieselsäure gemäß Beispiel I ent hielt. Es wurde mittels einer Spritzpistole aufgesprüht, so daß eine etwa 0,762 mm dicke Schicht gebildet wurde, wobei jedes Gespann etwa 4,351 der viskosen Masse verbrauchte. Die Viskosität der aufgebrachtenzene vitreous silica according to Example I ent held. It was sprayed on with a spray gun so that a layer about 0.762 mm thick was formed with each combination consuming about 4,351 of the viscous mass. The viscosity of the applied Aufschlämmung betrug 15 Sekunden, gemessen mit dem Zahn-Viskosimeter Nr. 5.Slurry was 15 seconds as measured by Zahn number 5 viscometer.

Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. In keinem Fall wurde während der Barrenbildung Erosion des Kokillenbodens festgeThe results of this series of tests are summarized in Table 2. In no case was during the Ingot formation erosion of the mold bottom fixed stellt. Gleicherweise traten keine »Kleber« während des Ausformens des festen Barrens auf. Die Gießtemperatur lag bei 16O5°C, und die Arbeitszeit betrug einschließlich des Ausformens ungefähr drei Stunden nach dem Vergießen. In allen Fällen wurden minrepresents. Likewise, no "glue" occurred during of forming the solid billet. The casting temperature was 1605 ° C and the working time was including molding approximately three hours after potting. In all cases, min destens 85·/, der aufgebrachten Schlichte auf dem Gießgespann zurückbehalten, so daß das beschichtete Gespann für einen weiteren Gießversuch verwendet werden konnte, ohne daß eine zusätzliche Beschichtung oder jedenfalls nur geringste Mengen zur Wicder-at least 85 · /, of the size applied to the Retained casting team so that the coated team can be used for another casting attempt could be without an additional coating or at least only the smallest amounts for re- beschichtung erforderlich waren.coating were required.

5050 Erosionerosion Tabelle 2Table 2 ZurückBack ■-■>■; v'^: ■ - ■>■; v ' ^: vor dembefore the gebliebenerstayed KokilleMold ■ V 2 :■ V 2: EingußSprue überzugcoating -■/ \3:- ■ / \ 3: 5.5-:5.5-: 85 V85 V 55 4 ;55 4; 4,0"4.0 " 80%80% ·■■ '" --5· ■■ '"--5 0,5"0.5 " 85%85% 66th 3.0"3.0 " 90%90% 77th 5,0"5.0 " 85·/,85 · /, 88th 2,0"2.0 " 85·/,85 · /, 60 960 9 2,0"2.0 " 85%85% 1010 3,5"3.5 " 90%90% 1111th 3,5"3.5 " 85%85% 1212th 1,0"1.0 " 95%95% 1313th 2,0"2.0 " 85%.85%. 0,0"0.0 " . 85%. 85% 2,3"2.3 " 85%85% _: ■,· Erosion _: ■, · erosion nach demafter EingußSprue 5,5"5.5 " 4,0"4.0 " 0,5"0.5 " 3,0"3.0 " 5,0"5.0 " 2,0"2.0 " 2,0"2.0 " 3,5"3.5 " 3,5"3.5 " 1,0"1.0 " 2,0"2.0 " 0,0"0.0 " 2,3"2.3 "

Die erfindungsgemäßc Schlichte bildete, auf*dem Gespann und der Kokille gleichmäßige, feste Überzüge mit einer kontinuierlichen Oberfläche, die keineThe size according to the invention was formed on the The combination and the mold have uniform, solid coatings with a continuous surface that does not have any

Neigung zur Schuppenbildung zeigten. Damit erfüllt die Schlichte die Anforderungen, die auch durch sehr harte Bedingungen bei Gießverfahren gestellt werden und wie sie beispielsweise dann auftreten, wenn ein Strom.aus geschmolzenem Metall, der einen Durchmesser von 7 bis 8 cm aufweist, von einer Höhe auf etwa 4,5 m und bei einer Temperatur von etwa 165O⁰C in die Kokille gegossen wird. Eine mit der Schlichte beschichtete Kokille zeigt auch unter diesen Arbeitsbedingungen keine bemerkenswerte Erosion oder Kehl- und Fugenbildung, die die Oberflächen der gegossenen Barren unbrauchbar machen. Dadurch wird der Verlust durch Ausschuß weitgehend verringert. Da die Schlichte die Eigenschaft hat, einen gleichmäßigen, festhaftenden Belag zu bilden, bietet das Ausformen keine Schwierigkeiten, und die Lebensdauer der Kokillen wird erhöht. Es ist möglich, beschichtete Kokillen unter Umständen mehrmals hintereinander wieder zu verwenden, ohne daß eine erneute Beschichtung vorgenommen werden muß. Da die Schlichte weder zu Blasen- noch zu Schuppenbildung neigt, sind keine nennenswerten Verunreinigungen des Metalls zu befürchten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beispielsweise halbpermanente Überzüge aufrechterhalten werden können, wodurch die Verwendung von nachgiebigeren Gespannen möglich wird. Das bedeutet den Einsatz von leichteren Gespannen, so daß das Gewicht der Führungsschienen, auf denen die Förderwagen für die Gespanne zum Gießstand transportiert werden, gesenkt und deren Wartung verringert werden kann.Showed a tendency to flake. The size thus fulfills the requirements that are also made by very harsh conditions in casting processes and as they occur, for example, when a stream of molten metal, which has a diameter of 7 to 8 cm, from a height to about 4.5 m and is poured into the mold at a temperature of about 165O ^{0 C.} Even under these working conditions, a mold coated with the coating shows no noticeable erosion or the formation of fillets and joints, which would make the surfaces of the cast ingots unusable. This largely reduces the loss due to rejects. Since the size has the property of forming a uniform, firmly adhering coating, there are no difficulties in shaping it and the service life of the molds is increased. It is possible, under certain circumstances, to reuse coated molds several times in succession without having to undertake a new coating. Since the size does not tend to form bubbles or flakes, there is no need to worry about any significant contamination of the metal. Another advantage is that, for example, semi-permanent coatings can be maintained, allowing the use of more resilient harnesses. This means the use of lighter harnesses, so that the weight of the guide rails on which the trolleys for the harnesses are transported to the casting stand can be reduced and their maintenance can be reduced.

Claims

Patent claims:

1. Mold in the form of aqueous Suspensions to prevent damage to molds and to the. Facilitate the opening

ίο the castings, especially in the case of casting processes, in which the metal hits the casting mold parts with high pressure, consisting essentially of made of vitreous silica as a refractory substance and a binding agent, which means that shows that the aqueous suspension contains colloidal silica sol as a binder.

2. Size according to claim 1, characterized in that the aqueous suspension is still a Contains polar organic solvent compatible with water.

3. Sizing according to claim 1 and 2, characterized in that the suspension «10 to 70 parts by weight contains vitreous silica and 30 to 90 parts by weight of colloidal silica sol.

4. Size according to claims 1 to 3, characterized in that the binder 10 to Contains 60 percent solids by weight.