DE1458190A1 - Lining for casting molds and processes for their manufacture - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C23/00—Tools; Devices not mentioned before for moulding
- B22C23/02—Devices for coating moulds or cores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
- B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
- B22D7/10—Hot tops therefor
Description
A 48363 28. Oktober I963A 48363 October 28, 1963
EM/P/MU/ZrEM / P / MU / Zr
Firma Sandvikens Jernverks Aktiebolag, Sandviken / SchwedenSandvikens Jernverks Aktiebolag, Sandviken / Sweden
Auskleidung für Gießformen und Verfahren zu deren Herstellung.Lining for casting molds and processes for their manufacture.
Die Erfindung bezieht sich auf Auskleidungen für Gußformen zum Gießen von Stahl und/oder anderen Metallen und insbesondere auf einen Blockformaufsatz. Diese Auskleidungen oder Aufsätze bzw. Warmhauben haben ein hohes Isolierungsvermögen und einen niedrigen Wärmeinhalt und bilden eine verhältnismäßig dünne Isolierschicht zwischen dem gegossenen Metall und einer äußeren Tragkonstruktion. Bei Blockformen wird die Auskleidung oft innerhalb des oberen Teils der Form eingesetzt und durch Wände der Form getragen, in welchem Falle die Auskleidung vorzugsweise aus einzelnen Platten zusammengesetzt ist. Ein AufsatzThe invention relates to linings for molds for casting steel and / or other metals and in particular a block-shaped attachment. These linings or attachments or warm hoods have a high insulating capacity and a low heat content and form a relatively thin insulating layer between the cast metal and an external support structure. In block molds, the liner is often inserted within the top of the mold and through walls of the mold worn, in which case the liner is preferably composed of individual panels. An essay
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kann ferner auf das obere Ende der Blockform aufgesetzt und durch eine gesonderte Tragmuffe getragen werden, in welchem Falle die Auskleidung zweckmäßig die Form, einer sich nach oben verjüngenden einteiligen Haube hat. Ferner sind andere Anwendungsformen der Erfindung für Gießzwecke möglich. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der Auskleidung.can also be placed on the upper end of the block form and carried by a separate support sleeve, in in which case the lining expediently takes the form, one itself has upward tapering one-piece hood. Furthermore, other forms of application of the invention for casting purposes are possible. The invention also relates to a method of manufacturing the liner.
Die Erfindung ist besonders auf Auskleidungen oder Blockformaufsätze gerichtet, die ein feuerfestes feinkörniges Material enthalten, das mit einem geringeren Teil organischen, vorzugsweise faserhaltigen Materials, einem Bindemittel, gewöhnlich Leim, und gegebenenfalls einem feuerfesten Fasermaterial gemischt ist.The invention is particularly directed to liners or block moldings that have a refractory fine grain Contain material that with a minor part of organic, preferably fiber-containing material, a Binder, usually glue, and optionally a refractory fiber material is mixed.
Der Hauptzweck von Auskleidungen bei Gießformen besteht darin, das Erstarren des gegossenen Metalls zu verzögern. Besonders beim Blockgießen ist es wichtig, das Erstarren des oberen Teils des Gußblockes zu verzögern, um Lunkerbildungen und Seigerungen soweit wie möglich auf die obere Fläche des Blockes zu begrenzen. Für diesen Zweck soll die Warmhaube gute Wärmeisolierungseigenschaften und vorzugsweise auch einen geringen Wärmeinhalt haben. Ferner soll sie eifie ausreichende mechanische Festigkeit haben,The main purpose of linings in casting molds is to solidify the metal being cast delay. In ingot casting, in particular, it is important to delay the solidification of the upper part of the ingot in order to To limit the formation of cavities and segregations as far as possible to the upper surface of the block. For this purpose you want the warm hood has good thermal insulation properties and preferably also a low heat content. Further should it have sufficient mechanical strength,
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um einen Bruch beim Lagern und Handhaben zu vermeiden. Die Festigkeit muß bis zur Hitzebeständigkeit gehen, so daß die Warmhaube nicht schwelt oder bricht und sich Teile derselben nicht mit dem gegossenen Metall vermischen. Es ist ferner wichtig, daß die Warmhaube eine Zusammensetzung hat, bei der eine möglichst geringe innere Gasbildung innerhalb der Warmhaube stattfindet.to avoid breakage during storage and handling. the Strength must go up to heat resistance, so that the warm hood does not smolder or break and parts of it do not mix with the cast metal. It is also important that the hot hood has a composition at which takes place as little internal gas formation as possible inside the warm hood.
Die Erfindung bringt eine Verbesserung gegenüber den bisher bekannten Auskleidungen in der erwähnten Hinsicht, und eine erfindungsgemäße Auskleidung hat folgende Zusammensetzungsbereiche in Gewichtsprozenten,bezogen auf Trockensubstanz: 3-30 # organisches, wärmeisolierendes, vorzugsweise faserhaltiges Material, wie Papierpulpe, 1 - 20 % eines Bindemittels, vorzugsweise Klebstoff, z. B. organischer Kleber, bis zu 10 % feuerfestes Fasermaterial, wie Asbest, bis zu 40 - 93 % feinkörniges, zumindest ira wesentlichen feuerfestes Material mit einer Schüttdichte in ünveräiehtetem trockenem Zustand von mehr als 0,5 kg/l, wie ÖliviniSiliciumdioxyd, Silicate, Magnesiumoxyd, Schlacke und dgl., und'"2 - 60 % zumindest im wesentlichen feuer- . festes feinkörniges Material, dessen Körner porös und wSrmeisolierend sind und in unverdientetem trockenem Zustand eine Schüttdichte unter 0,5 kg/l hat> wie Infusorienerde,The invention brings an improvement over the previously known linings in the mentioned respect, and a lining according to the invention has the following composition ranges in percent by weight, based on dry substance: 3-30 # organic, heat-insulating, preferably fiber-containing material, such as paper pulp, 1-20 % of a binder , preferably adhesive, e.g. B. organic glue, up to 10 % fireproof fiber material, such as asbestos, up to 40-93% fine-grained, at least essentially fireproof material with a bulk density in the unmixed dry state of more than 0.5 kg / l, such as olivini silicon dioxide, silicates, Magnesium oxide, slag and the like, and '"2 - 60 % at least essentially refractory, fine-grained material, the grains of which are porous and heat-insulating and, in an undeserved dry state, has a bulk density of less than 0.5 kg / l> such as infusoric soil,
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Vermiculite und dgl.Vermiculite and the like.
Um die gewünschte Wirkung zu erzielen, ist es wichtig, daß die Zusammensetzung die oben erwähnten Bereiche hat. Die Erfindung bezieht sich besonders auf die Wirkung des porösen feuerfesten Materials, welches, wie sich herausgestellt hat, einen wesentlichen Einfluß auf die gewünschte niedrige Wärmeleitfähigkeit und den niedrigen Wärmeinhalt hat.In order to achieve the desired effect, it is important that the composition fall within the ranges mentioned above Has. The invention particularly relates to the effect of the porous refractory material, which, as has been found to have a significant influence on the desired low thermal conductivity and the low Has heat content.
Hierbei ist zu erwähnen, daß die Schüttdichte des feinkörnigen feuerfesten Materials, sowohl der schwereren als auch der leichteren Fraktion derselben, mit Bezug auf die Eigenschaft des Materials vor der Herstellung der Auskleidung und vor der Vermischung mit irgendeinem anderen Material bestimmt wird. Zur Bestimmung dieser Schüttdichte wird angenommen, daß das Material im Zustand geraessen wird, der erhalten wird, wenn es frei in einen Behälter ohne Verdichtung und im trockenen Zustand geschüttet wird, im Gegensatz zum spezifischen Gewicht oder Korngewicht, das nach Verdichten festgestellt wird.It should be noted that the bulk density of the fine-grained refractory material, both the heavier as well as the lighter fraction thereof, with reference to the property of the material before manufacture the lining and prior to mixing with any other material. To determine this bulk density it is assumed that the material is eaten in the state obtained when it is released into a Container is poured without compression and in the dry state, in contrast to the specific gravity or Grain weight, which is determined after compaction.
Um den Gehalt an organischem, brennbarem Material für verschiedene Auskleidungen mit verschiedenen Verhält-In order to determine the content of organic, combustible material for different linings with different proportions
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nissen zwischen dem schweren und dem leichten feuerfesten Material im wesentlichen gleich bzw. ähnlich zu halten, soll das relative Gewicht des brennbaren Materials in Zusammensetzungen größer sein, in welchen die Menge des leichteren feuerfesten Materials im Verhältnis zu dem schwereren feuerfesten Material größer ist. Dies bedeutet, daß die prozentualen Bereiche für das organische Material näher ihren oberen Grenzen kommen, wenn die Menge des porösen feuerfesten Materials verhältnismäßig groß ist.to keep nits between the heavy and the light refractory material essentially the same or similar, the relative weight of the combustible material should be greater in compositions in which the amount of the lighter refractory material is larger in proportion to the heavier refractory material. This means that the percentage ranges for the organic material come closer to their upper limits when the amount of the porous refractory material is relatively large.
Wie erwähnt, soll das leichte poröse feuerfeste Material eine Schüttdichte haben, die 0,5 kg/l für trockenes unverdiehtetes Material nicht überschreitet. In der Regel soll die Schüttdichte geringer als 0,3 kg/l und oft geringer als 0,2 kg/l sein. Pur diesen Zweck hat sich Infusorienerde, wie Diatoraeenerde oder Kieselgur, bestehend aus kleinen, porösen Körnern, mit einer Schüttdichte von weniger als 0,2 kg/l als geeignet erwiesen. Andere ähnliche feuerfeste und wärmeisolierende Materialien mit porösen Körnern sind Vermiculite, bestimmte poröse Schlacken und Materialien mit einer künstlich erreichten Porosität,wie Siliealeichtsteine, Zirkonleichtsteine und dgl. Der Gehalt des feuerfesten porösen Materials soll innerhalb der Grenzen 2 - 60 % liegen. Die Menge soll vorzugsweise, u. a. mit Bezug auf die gewöhnlich verhältnismäßig hohen KostenAs mentioned, the light porous refractory material should have a bulk density which does not exceed 0.5 kg / l for dry undigested material. As a rule, the bulk density should be less than 0.3 kg / l and often less than 0.2 kg / l. Infusory earth, such as diatorium earth or kieselguhr, consisting of small, porous grains with a bulk density of less than 0.2 kg / l has proven to be suitable for this purpose. Other similar refractory and heat-insulating materials with porous grains are vermiculite, certain porous slags and materials with an artificially achieved porosity, such as lightweight silicon bricks, lightweight zircon bricks and the like. The content of the refractory porous material should be within the limits 2-60 % . The amount should be preferred, inter alia in view of the usually relatively high cost
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dieses Materials, in dem unteren Teil dieses Bereichs, d. h. zwischen 2 und 20 % und vorzugsweise zwischen j5 und 15 % gehalten werden.of this material, in the lower part of this range, ie between 2 and 20 % and preferably between 5 and 15 % .
Als feinkörniges schweres feuerfestes Material können Olivin, Siliciumdioxyd und Silicate, Magnesiumoxyd, Plugasche, Schlacken, Kugelmühlenstaub und andere Materiale mit einer Schüttdichte über 0,6 kg/l, im allgemeinen über 0,8 kg/l und oft über 1,0 kg/l verwendet werden. Bestimmte Materialien, wie Hochofenschlacke, sind innerhalb der tatsächlichen Temperaturbereiche nicht völlig feuerfest, haben jedoch für den vorliegenden Zweck eine ausreichende Hitzebeständigkeit. Als Beispiel für Kugelmühlenstaub kann der Kugelmühlenstaub erwähnt werden, der bei der Aluminiumherstellung erhalten wird. Das schwere Material ist im allgemeinen nicht porös oder hat im wesentlichen keine Porosität. Die Menge dieses Materials soll 40 - 93 % betragen. Ein geeigneter Bereich ist 60 - 90 %, vorzugsweise 70 - 90 %. As fine-grained, heavy refractory material, olivine, silicon dioxide and silicates, magnesium oxide, plug ash, slag, ball mill dust and other materials with a bulk density of over 0.6 kg / l, generally over 0.8 kg / l and often over 1.0 kg / l can be used. Certain materials, such as blast furnace slag, are not entirely refractory within actual temperature ranges, but have sufficient heat resistance for the present purpose. As an example of ball mill dust, the ball mill dust obtained in aluminum production can be mentioned. The heavy material is generally non-porous or has essentially no porosity. The amount of this material should be 40-93 % . A suitable range is 60-90 %, preferably 70-90 %.
Unter der Bezeichnung "feuerfestes Material" sind Materialien mit einem ausreichend hohen Schmelzpunkt zu verstehen, so daß die Auskleidung oder der Aufsatz bzw. die Warmhaube in einer starren Form und Stellung gehalten wird, damit sie ihre Punktion beim Gießen erfüllen kann. Im all-The term "refractory material" includes materials with a sufficiently high melting point understand so that the liner or the attachment or the hot hood is held in a rigid shape and position, so that she can fulfill her puncture when pouring. In space-
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gemeinen liegt der Schmelzpunkt der erwähnten Materialien über den tatsächlich auftretenden Temperaturen, jedoch kann in bestimmten Fällen ein etwas niedrigerer Schmelzpunkt für mindestens einen der· feuerfesten feinkörnigen Bestandteile -zugelassen werden, besonders wenn die Gießzeit kurz ist.the melting point of the materials mentioned is common about the temperatures actually occurring, however in certain cases a slightly lower melting point for at least one of the refractory fine-grained constituents is permitted, especially if the pouring time is short.
Erfindungsgeniäß ist wie erwähnt die Verwendung von zwei Arten von feuer fest ein, feinkörnigem Material vorgesehen, von denen das eine eine verhältnismäßig hohe Schüttdichte und Kömer rait keiner oder nur einer geringen Porosität hat, wSlireM das andere Material eine verhältnismäßig niedrige Schüttdichte und poröse Körner hat. Der Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen den zwei Arten von Materialien kann klein sein oder überhaupt nicht bestehen, da die Porosität 4^r Körner die geringere Schüttdichte in dem leichteren Material bestimmen. Die Körner des schwereren Materials ergeben keine so gute Wärmeisolierung, wie die porösen Körner des leichteren Materials, die Körner des schweren Materials haben jedoch andererseits eine größere mechanische Festigkeit. Daher wirken die beiden Bestandteile des feuerfesten feinkörnigen Materials in der Weise zusammen, daß der Warmhaube sowohl eine gute Wärmeisolierung als auch' mechanische Festigkeit gegeben wird.According to the invention, as mentioned, the use of two types of refractory, fine-grained material is provided, one of which has a relatively high bulk density and Kömer has little or no porosity has, wSlireM the other material a proportionately has low bulk density and porous grains. The difference The specific gravity between the two types of materials may be small or not exist at all, since the porosity 4 ^ r the lower bulk density in the grains determine lighter material. The grains of the heavier Materials do not provide as good thermal insulation as those porous grains of the lighter material, but the grains of the heavier material, on the other hand, have a larger size Mechanic solidity. Therefore, the two components of the refractory fine-grained material act in this way together that the hot hood is both good thermal insulation as well as' mechanical strength is given.
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Die Zusammensetzung soll ferner eine geeignete Menge von wärmeisolierendem organischem Material enthalten, das gewöhnlich eine faserhaltige Struktur hat. Geeignete Fasermaterialien sind Papier, Papierpulpe, feinvermahlenes Abfallpapier und dgl. Ferner können feinverteiltes Sagemehl und nichtfaserhaltige Materialien, z. B. Kork, verwendet werden. Der Gehalt an diesem Material soll 3 - 30 %3 im allgemeinen 4 - 15 % und vorzugsweise 4 - 12 % sein.The composition should also contain a suitable amount of heat-insulating organic material, which usually has a fibrous structure. Suitable fiber materials are paper, paper pulp, finely ground waste paper and the like. Furthermore, finely divided sawdust and non-fiber-containing materials, e.g. B. cork can be used. The content of this material should be 3 to 30 % 3 , generally 4 to 15 % and preferably 4 to 12 % .
Um die Bestandteile der Auskleidung mit einem zugesetzten Bindemittel zusammenzuhalten, wird gewöhnlich ein Kleber, wie synthetischer oder natürlicher Harzleim, welcher härtbar sein kann, verwendet. Wenn der Kleber härtbar ist, kann das Härten in Verbindung mit dem Trocknen des Aufsatzes geschehen. Die Menge des Bindemittels soll 1 - 20 %, im allgemeinen 2 - 10 % und vorzugsweise 2 - 6%, bezogen auf die Trockensubstanz des Klebers, betragen.In order to hold the components of the liner together with an added binder, an adhesive such as synthetic or natural resin glue, which may be curable, is usually used. If the adhesive is curable, the curing can take place in connection with the drying of the attachment. The amount of binding agent should be 1–20 %, generally 2–10 % and preferably 2–6 %, based on the dry substance of the adhesive.
Es ist oft zweckmäßig, eine bestimmte Menge von faserhaltigem, feuerfestem, wärmeisοHerendem Material, wie Asbest, Steinwolle oder dgl. zu verwenden, um den Zusammenhang und die mechanische Festigkeit der Auskleidung zu erhöhen. Dieser Bestandteil kann eine Menge bis zu 10 %, im allgemeinen bis zu 5 % haben und vorzugsweise innerhalbIt is often useful to use a certain amount of fibrous, refractory, heat-insulating material, such as asbestos, rock wool or the like. In order to increase the cohesion and the mechanical strength of the lining. This component can be in an amount up to 10 %, generally up to 5 % , and preferably within
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des Bereichs von 0,5 - 4■% liegen.in the range of 0.5 - 4 ■% .
Ein erfindungsgemäßer Aufsatz kann z. B. folgende Zusammensetzung haben: 3 - 15 % feinkörniges, feuerfestes poröses Material j 72 - 87 % feinkörniges, schwereres,feuerfestes Material, 4 - 10 % organisches faserhaltiges Material, 2 - 8 % Kleber und bis zu 5 % faserhaltiges feuerfestes Material. Andere Beispiele einer erfindungsgemäßen Auskleidung sind: I. 10 % Diatomeenerde, 8 % vermahlenes Papier, 5 % Leim, 2 % Asbest und 75 % Olivin. II. 15 % Diatomeenerde, 9 % vermahlenes Papier, 4 .% Kleber, 1 % Asbest und 7.1 % Olivin. III. 5 % Diatomeenerde, 7 % vermahlenes Papier, 5 % Kleber, 1,5 # Asbest und 83,5 $ Olivin. IV. 50 % Diatomeenerde, 5 % Kleber, 10 %, Papierpulpe, 3 % Asbest und ^2 % Olivin. ■■■.-·. An inventive article can, for. B. have the following composition: 3 - 15 % fine-grain, refractory porous material j 72-87% fine-grain, heavier, refractory material, 4 - 10 % organic fiber-containing material, 2 - 8 % adhesive and up to 5 % fiber-containing refractory material. Other examples of a lining according to the invention are: I. 10 % diatomaceous earth, 8 % ground paper, 5 % glue, 2 % asbestos and 75 % olivine. II. 15 % diatomaceous earth, 9 % ground paper, 4 % glue, 1 % asbestos and 7.1 % olivine. III. 5 % diatomaceous earth, 7 % milled paper, 5 % glue, 1.5 # asbestos, and 83.5 $ olivine. IV. 50 % diatomaceous earth, 5 % glue, 10 % paper pulp, 3 % asbestos and ^ 2 % olivine. ■■■ .- ·.
Bei der Herstellung der Auskleidung werden die Bestandteile gründlich miteinander vermischt und in die gewünschte Form gebracht. Das Formen geschieht zweckmäßig durch Vermischen der Bestandteile mit einer Flüssigkeit^ zweckmäßig Wasser, zu einem Schlamm, welcher auf einer \;>Filterform gefiltert wird:, welche die Gestalt der h^erzur· stel!enden Auskleidung hat. Das Filtern soll vorzugsweise unter Druck oder Saugwirkung stattfinden. Der Schlamm setzt sich dann auf das Filter ab, und wenn die Ablagerung dieDuring the manufacture of the lining, the components are thoroughly mixed with one another and brought into the desired shape. The molding is conveniently done by mixing the components with a liquid ^ expediently water, to a sludge, which on a \ ; > Filter shape is filtered: which has the shape of the crackling lining. The filtering should preferably take place under pressure or suction. The sludge then settles on the filter, and if the sediment is the
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gewünschte Dicke erreicht hat, wird der entstandene Kuchen von Filter entfernt und getrocknet. Es ist auch möglich, die Bestandteile zu einem Kuchen ohne den Filterprozeß zu pressen, jedoch hat sich bisher die Herstellung eines Schlamms und dessen Filtern als zweckmäßiger erwiesen.has reached the desired thickness, the resulting cake will be removed from filter and dried. It is also possible, pressing the ingredients into a cake without the filtering process, however, has heretofore been the manufacture of a sludge and its filtering proved to be more convenient.
Für besondere Zwecke kann der Zusammensetzung eine noch bessere Fähigkeit gegeben werden, die Erstarrung des Metalls zu verzögern, und zwar dadurch, daß eine wärmeerzeugende Masse zugesetzt wird, so· daß nicht nur von der Wärmeisolierungseigenschaft der Auskleidung Gebrauch ge- . , macht wird, sondern diese auch als Wärmequelle dient. Für diesen Zweck kann eine exotherme Masse der oben erwähnten Wärmeisolierungsmasse zugesetzt werden. Die exotherme Masse kann z. B. ein leicht oxydierbares Material, wie Aluminium, ein Oxydiermittel, wie Oxyde von Mangan oder Eisen und gegebenenfalls auch ein Zündmittel, wie Fluorid, sein. Diese exotherme Masse wird vorzugsweise in ziemlich kleinen Mengen, z. B. 10 Gewichtsprozent, der Wärmeisolierungsmasse zugesetzt.For special purposes, the composition can be given an even better ability to solidify of the metal by adding a heat-generating mass, so that not only from the Thermal insulation property of the lining is used. , power, but it also serves as a heat source. For For this purpose, an exothermic compound can be added to the above-mentioned thermal insulation compound. The exothermic mass can e.g. B. an easily oxidizable material such as aluminum, an oxidizing agent such as oxides of manganese or iron and optionally also be a primer such as fluoride. This exothermic mass is preferably used in rather small quantities, z. B. 10 percent by weight, added to the thermal insulation compound.
Die Wärmeisolierungseigenschaften der erfindungsgemäßen Auskleidung haben in Kombination mit anderen geeigneten Eigenschaften, besonders der hohen mechanischenThe thermal insulation properties of the lining according to the invention, in combination with others, have suitable ones Properties, especially high mechanical
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Festigkeit, es ermöglicht, sehr dünne Platten für Blockformaufsätze zu verwenden. Die Dicke kann innerhalb des Bereiches von 6 - JO ram, gewöhnlich 8 - 20 mm liegen, wobei die Dicke von der Größe des Blockes abhängt. Die durch die Erfindung erzielte hohe Wärmeisolierung zeigt sich in dem Umstand, daß eine Auskleidung von einer so geringen Dicke wie erwähnt gegen die Seiten einer Blockform oder einer Gußeisenmuffe, die am oberen Ende einer Blockform angebracht ist, angelegt und an ihrer Außenseite durch einen guten Wärmeleiter, wie Gußeisen, abgestützt werden kann und trotzdem eine ausreichende Wärmeisolierung für den Gießkopf gewährleistet.Strength, it makes it possible to use very thin plates for block-shaped attachments. The thickness can be within the Range of 6 - JO ram, usually 8 - 20 mm, with the thickness depending on the size of the block. By the invention achieved high thermal insulation is shown in the fact that a lining of such a low Thickness as mentioned against the sides of a block mold or a cast iron sleeve that is at the top of a block mold attached, applied and supported on its outside by a good heat conductor, such as cast iron can and still ensures sufficient thermal insulation for the watering head.
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| SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |