DE1483571B1

DE1483571B1 - Verfahren zum Herstellen von Platten aus waermeisolierenden Massen

Info

Publication number: DE1483571B1
Application number: DE19651483571
Authority: DE
Inventors: Colin Washbourne
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1964-11-02
Filing date: 1965-10-30
Publication date: 1970-08-06
Also published as: BE671669A; GB1080647A; AT259775B; ES319173A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Platten aus wärmeisolierenden Massen zur Auskleidung des Kopfteils einer Blockform oder zur Auskleidung der Wärmehaube einer Metallgießform, wobei diese Massen im wesentlichen aus einer Mischung aus Cellulosefasern, faserigem und/oder körnigem feuerfestem Material und einem dazugehörigen Bindemittel bestehen.

Bei der Herstellung von Blöcken, insbesondere von Stahlblöcken, ist es erforderlich, Vorsorge dafür zu treffen, daß das Kopfmetall des Blockes nicht bis zur Verfestigung abkühlt, bevor sich die Hauptmasse des Blockes verfestigt hat, da, wenn dies zugelassen wird, kein geschmolzenes Metall aus der Masse des Kopfmetalls zum Ausgleich der sich bei Abkühlen und Verfestigen ergebenden Schrumpfung der Hauptmasse des Metalls zugeführt werden kann, so daß Hohlräume oder Lunker, Risse oder Sprünge in dem sich ergebenden Block vorhanden sein können. Es ist daher allgemein üblich, den Kopf der Blockform mit Steinen oder Platten aus wärmeisolierendem Material auszukleiden oder die Blockform mit einem abnehmbaren Gießaufsatz, der mit derartigen Platten ausgekleidet ist, zu versehen.

In den letzten Jahren kamen für diesen Zweck in großem Umfang Platten aus einer Mischung aus feuerfestem, wärmeisolierendem Material, Zellulosefasern und Bindemittel in Gebrauch, wobei das optimale Verhältnis dieser Bestandteile beträgt:

Faseriges Zellulosematerial .. 2 bis 20 °/o

Bindemittel 4 bis 10%

Feuerfestes Füllstoffmaterial Rest auf 100%

Derartige Massen, wie sie z. B. in der britischen Patentschrift 888 857 beschrieben sind, sollen bestimmungsgemäß durch die Wärme des geschmolzenen Metalls so beeinflußt werden, daß sie nach Gebrauch leicht zerfallen, so daß sie von dem verfestigten Blockkopf bequem entfernt werden können.

Derartige Platten aus wärmeisolierenden Massen werden zweckmäßig aus einem wäßrigen Schlamm der Bestandteile hergestellt, der auf einer Siebfläche durch Entwässerung zu einem plattenförmigen Formkörper geformt und auf einer Trocknungsunterlage getrocknet wird.

In der Praxis hat es sich als erwünscht herausgestellt, für die genannten Zwecke auch Platten herzustellen, die nicht leicht zerfallen, aber dennoch gute wärmeisolierende Eigenschaften haben.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Herstellung von Platten aus wärmeisolierenden Massen für die genannten Zwecke, die während und nach dem Gießvorgang zusammenhängend bleiben und dabei gute wärmeisolierende Eigenschaften aufweisen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen von Platten zur Auskleidung des Kopfteiles einer Blockform oder der Wärmehaube einer Metallgießform aus wärmeisolierenden Massen, die in Mischung feuerfestes Material, Zellulosefasern und Bindemittel enthalten, wobei die wärmeisolierende Masse als Schlamm zubereitet und auf einer Siebfläche durch Entwässerung zu einem plattenförmigen Formkörper geformt und auf einer Trocknungsunterlage getrocknet wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen Schlamm aus feuerfestem Material, Zellulosefasern, Alkalisilikat, niedrigschmelzendem Silikat bzw. einer in situ niedrigschmelzendes Silikat erzeugenden Mischung von Siliziumdioxyd und Alkalioder Erdalkalisalz nach dem Entwässern auf einer loch- oder öffnungsfreien Trocknungsunterlage trocknet und die der Trocknungsunterlage zugekehrte Seite der so geformten Platte bei der Auskleidung einer Kokille dem flüssigen Metall zukehrt.

Es ist bekannt, feuerfeste Ringe für Gießaufsätze, die zwischen dem Gießaufsatz und der Oberseite der Blockform eingesetzt werden, aus

ίο Massen herzustellen, die Sand, flüssiges Phenolharz, pulverförmiges Magnesiumoxyd, wasserfreies Natriumcarbonat und pulverförmige geblasene Ofenschlacke enthalten, wobei die Ofenschlacke einen wesentlichen Anteil an Siliciumdioxyd enthält. Zusätzlieh können diese Massen noch Siliciumdioxydglaspulver enthalten, welches die Bindung des Ringes unterstützt, wenn es unter dem Einfluß von Wärme aus dem geschmolzenen Metall schmilzt, nachdem das Harzbindemittel zersetzt worden ist.

Es sind ferner Formmassen zur Herstellung von bei Gießtemperaturen formbeständigen Gießereiformmasken bekannt, die neben Sand und einem härtbare Bindemittel, wie einem Phenolformaldehyd- oder Harnstofformaldehydharz, noch solche glasartigen Stoffe enthalten, die bei Temperaturen erweichen, welche erheblich unterhalb der Gießtemperatur liegen, und die in diesem Zustand befähigt sind, den Sand zu netzen. Unter glasartigen Stoffen werden dabei die durch Zusammenschmelzen von Siliziumdioxyd, Phosphorsäure und/oder Borsäure als saure Komponente und mit den für die Glasherstellung allgemein verwendeten Metalloxyden, Erdalkali- und/ oder Alkaliverbindungen als basische Stoffe erhaltenen und in der Kälte erstarrten Glasflüsse verstanden.

Bei der Herstellung der Platten gemäß der Erfindung aus siliciumhaltigen wärmeisolierenden Massen nach dem Verfahren, bei welchem ein Schlamm auf einer Siebfläche entwässert und dann auf einer Unterlage getrocknet wird, ergeben sich besondere Schwierigkeiten. Es wurde festgestellt, daß bei Ausführung dieser Arbeitsweise, wenn ein Teil des niedrigschmelzenden Silikats aus löslichem Alkalisilikat besteht oder in situ durch Umsetzung von Siliziumdioxydmehl und einem Alkalisalz oder einem Erdalkalisalz gebildet wird, das Silikat dazu neigt, während der Trocknung der Platte an die Oberfläche der Platte zu wandern. Dies kann zu einer nachteiligen zu hohen Konzentration an niedrigschmelzendem Silikat an der Oberfläche des Steines oder der Platte führen. Gemäß der Erfindung wird jedoch diese Schwierigkeit vermieden, indem man das Trocknen der Platte vorwiegend von einer Oberfläche aus ausführt und die Platte auf eine loch- oder öffnungsfreie Unterlage während der Trocknungsstufe legt, wobei die Seite der Platte, die an der lochfreien Unterlage anliegt, diejenige Seite ist, die bei dem Endgebrauch der Platte für die Berührung mit der Metallschmelze vorgesehen ist.

Aus wirtschaftlichen Gründen wird für die Zellulosefasern zu Brei aufgearbeitetes Zeitungspapier verwendet, d. h., es wird Gebrauch von einem Material gemacht, das sonst als Abfallmaterial gilt. Jedoch kann auch frisch bereiteter Papierbrei, ζ. B. mechanisch oder chemisch hergestellter Papierbrei, zur Anwendung gelangen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann das feuerfeste Material aus irgendeinem der für die Ver-

wendung in Gießereien an sich bekannten Materialien bestehen. Körnige oder teilchenförmige Materialien, z. B. Sand oder pulverisierter Quarz, Quarzit, Mineralsilikate, calcinierter (gebrannter) Dolomit, Aluminiumoxyd oder Magnesiumoxyd werden bevorzugt. Jedoch können auch faserige, feuerfeste Materialien, wie Asbest, Schlackenwolle oder Steinwolle, zur Anwendung gelangen. Im allgemeinen wird es bevorzugt, daß das feuerfeste Material überwiegend aus einem körnigen oder pulverisiertem Material zusammen mit 0 bis 10 Gewichtsprozent an faserigem feuerfestem Material besteht.

Das zur Anwendung gelangende niedrigschmelzende Silikat soll ein solches sein, das unter Bildung einer Schlacke bei den üblicherweise bei der Behändlung von geschmolzenem Metall auftretenden Temperaturen schmilzt. Dies bedeutet im allgemeinen, daß es unterhalb 500° C schmelzen soll. Vorzugsweise wird hierfür pulverisiertes Glas verwendet, es kann jedoch irgendein anderes Silikat, das in der angegebenen Weise schmilzt, in gleicher Weise verwendet werden. Die Menge an diesem niedrigschmelzenden Silikat kann weitgehend variieren, sie liegt jedoch vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 5 bis 20 Gewichtsprozent der Gesamtmenge an feuerfestem Füllstoffmaterial plus niedrigschmelzendem Silikat.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die erforderliche Menge an niederschmelzendem Silikat als solches zugegeben werden und ein Teil in situ gebildet werden, z. B. durch die Umsetzung zwischen Kieselsäure und einem Salz eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, wie Natriumsulfat, Natriumphosphat oder Calciumcarbonat. Wenn Siliziumdioxyd, z. B. ein Siliziumdioxydmehl, als feuerfester Bestandteil verwendet wird, kann ein Teil davon für eine derartige Umsetzung verwendet werden. Wenn außerdem das verwendete Bindemittel selbst ein Alkalisiükat ist, kann die Menge an zugesetztem niedrigschmelzendem Silikat verringert werden, z. B. kann sie so wenig wie 1 Gewichtsprozent der Gesamtmasse betragen.

Bevorzugte Massen für das Verfahren gemäß der Erfindung werden durch den nachstehend angegebenen Zusammensetzungsbereich (Prozentsätze auf Gewicht bezogen) dargestellt:

Zellulosefasern 4bis 10%

Bindemittel 4bis 10%

Gemisch aus feuerfestem

Füllstoff 95 bis 90%

und niedrigschmelzendem

Silikat 5 bis 10%

Rest auf 100%

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Hierzu gehören auch ähnliche Massen, in welchen das Bindemittel aus einem Alkalisilikat besteht und der Anteil an niedrigschmelzendem Silikat auf z. B. 1 bis 2% verringert ist.

Eine obere Grenze für den Anteil an niedrigschmelzendem Silikat ist praktisch bei 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge an niedrigschmelzendem Silikat und feuerfestem Füllstoff, gegeben. Bei Verwendung eines größeren Anteils besteht die Neigung zur Bildung einer flüssigen Schlacke an der Grenzfläche zwischen geschmolzenem Metall und Isolierplatten, was unerwünscht ist. Die Menge an niedrigschmelzendem Silikat soll daher so gewählt werden, daß sie ausreichend ist, um ein Zusammensintern der Masse aus den Bestandteilen, jedoch nicht in einem übermäßigen Umfang, zu bewirken.

Beispiel

Es wurde ein Schlamm aus 4 Gewichtsteilen Wasser und 1 Gewichtsteil von festen Bestandteilen, wie sie nachstehend angegeben sind, hergestellt:

Eingestampftes Zeitungspapier

(Brei) 6 Gewichtsprozent

Pulverisiertes, lösliches Natriumsilikat (SiO₂: Na₂O-Verhältnis 2:1) 6 Gewichtsprozent

Pulverisiertes Glas 2 Gewichtsprozent

Feiner Siliziumdioxydsand (der durch ein Sieb mit einer lichten Maschengröße von 0,25 mm hindurchgeht) 86 Gewichtsprozent

Dieser Schlamm wurde unter Bildung von Platten aus den festen Bestandteilen entwässert, und diese Platten wurden auf loch- oder öffnungsfreien Trocknungsböden getrocknet, wobei die Seite der Platten, welche mit dem Trocknungsboden in Berührung stand, als die Seite vorgesehen ist, welche nachfolgend mit der Schmelze des Metalls in Berührung gelangen soll.

Es wurde festgestellt, daß bei Anwendung dieser Steine oder Platten zum Auskleiden des Kopfes einer Blockform oder eines Gießformaufsatzes für eine Metallgießform sie unter Einwirkung der Wärme der Metallschmelze sintern und sauber von dem festen Gußstück ohne Erzeugung von Staub abgestreift werden konnten.

Ein Teil des Natriumsilikats, das in dem Schlammwasser gelöst ist, wird mit dem Ablauf aus dem Schlamm entfernt; es kann für die Wiederverwendung gewonnen werden. Der zurückbleibende Anteil dient nicht nur als Bindemittel für die übrigen Bestandteile, sondern setzt sich teilweise mit dem Silizumdioxydsand unter Bildung eines niedrigschmelzenden Silikats um. Dies ergibt zusammen mit den 2% an pulverisiertem Glas eine Gesamtmenge von etwa 5 Gewichtsprozent an niedrigschmelzendem Silikat in der Masse.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Platten zur Auskleidung des Kopfteiles einer Blockform oder der Wärmehaube einer Metallgießform aus wärmeisolierenden Massen, die in Mischung feuerfestes Material, Zellulosefasern und Bindemittel enthalten, wobei die wärmeisolierende Masse als Schlamm zubereitet und auf einer Siebfläche durch Entwässerung zu einem plattenförmigen Formkörper geformt und auf einer Trocknungsunterlage getrocknet wird, dadurchgekennzeichnet, daß man einen Schlamm aus feuerfestem Material, Zellulosefasern, Alkalisilikat, niedrigschmelzendem Silikat bzw. einer in situ niedrigschmelzendes Silikat erzeugenden Mischung von Siliziumdioxyd und Alkali- oder Erdalkalisalz nach dem Entwässern auf einer loch- oder öffnungsfreien Trocknungsunterlage trocknet und die der Trocknungsunterlage zugekehrte Seite der so geformten Platte bei der Auskleidung einer Kokille dem flüssigen Metall zukehrt.