DE1483633C2

DE1483633C2 - Auskleidung für einen Gußformaufsatz

Info

Publication number: DE1483633C2
Application number: DE1483633A
Authority: DE
Inventors: John Olof Sandviken Edstroem (Schweden)
Original assignee: Sandvikens Jernverks AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1964-11-03
Filing date: 1965-11-02
Publication date: 1974-01-17
Also published as: AT261132B; US3391726A; GB1123578A; DE1483633B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Auskleidung oder einen Teil derselben für einen Gußformaufsatz, wie z. B. eine Kokillenhaube, die aus einer äußeren isolierenden und einer inneren, mit dem Cießmetall in Berührung kommenden feuerfesten Schicht besteht, wobei die innere Schicht aus höchst feuerfesten Materialien mit geringerer durchschnittlicher Korngröße als die die äußere Schicht bildenden Materialien besteht und wobei beide Schichten eine Mischung aus einem großen Anteil eines feinkörnigen, feuerfesten Materials, einen kleinen Anteil eines feinverteilten organischen Fasermaterials und einen kleinen Anteil eines organischen Bindemittels enthalten.

Es ist bereits bekannt, Aufsätze aus feuerfestem und organischem Material herzustellen. Diese Aufsätze haben eine homogene Zusammensetzung, die außer feinkörnigem feuerfestem Material, wie Quarz, kleinere Mengen eines organischen Bindemittels sowie organisches und anorganisches Fasermaterial enthält. Mit solchen Aufsätzen wurden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, jedoch haben sie bestimmte Nachteile. Das feinkörnige feste Material bestand in der Regel ganz aus Quarz, das nach der Wegnahme des Aufsatzes nach dem Gießvorgang ein feines Quarzpulver bildete, das gefährlich ist, da es Silikose verursachen kann. Es wurde versucht, den feinkörnigen Quarz durch andere feuerfeste Materialien zu ersetzen, jedoch sind diese teuer, so daß sich wesentlich erhöhte Kosten für Aufsätze ergeben. Gleichzeitig wurde keine Verbesserung der Wärmeisolierungseigenschaften oder anderer Eigenschaften erzielt.

Es sind auch Auskleidungen für Gußformaufsätze bekannt, die aus einer äußeren isolierenden und einer inneren, mit dem Gießmetall in Berührung kommen

den feuerfesten Schicht bestehen, wobei die innere Schicht aus Materialien erhöhter Feuerfestigkeit und geringerer durchschnittlicher Korngröße als die Materialien der äußeren Schicht besteht. Die bekannten Auskleidungen sind verhältnismäßig kostspielig, weisen keine besonders hohe Isolierwirkung auf oder besitzen keine große Festigkeit.

Es sind auch Blockformaufsätze fur Gießformen mit einem Anteil an brennbarem oder verkohlungs-

fähigem Material bekannt. Bei einem dieser Aufsätze (deutsche Patentschrift 1137 173) sind auch karbonathaltige Bestandteile, wie Dolomit, m solcher Menoe vorhanden, daß das in der Wärmeeinwirkung innerhalb des Aufsatzes frei werdende Kohlendioxyd

die aufkohlende Wirkung des durch die Verbrennung oder durch die Verkohlung der kohlenstoffhaltigen Bestandteile gebi'deten Kohlenmonoxyds auf das Gießmetall verhindert oder wesentlich herabgesetzt wird. Statt die eine Aufkohlung verhindernden Zu-

säize in das Material des Blockformaufsatzes hineinzumischen, können diese auch durch eine Schicht darauf aufgebracht werden. Bei einem anderen Blockformaufsatz (deutsche Patentschrift 1 180 488), dessen Stoffe eine offene Porosität besitzen und diese während des beim Gießen einsetzenden Verbrennungsvorganges beibehalten, ist der Aufsatz auf seiner dein Gießmetall zugewandten Fläche mit einer Schicht aus einer Mischung etwa gleicher Teile Sand oder Kalkstein mit einem Bindemittel versehen. In beiden Fällen ist also bei einem zweischichtigen Blockformaufsatz eine Karbonatschicht vorgesehen, jedoch an der dem flüssigen Metall zugewandten Seite. Bei der Berührung mit dem flüssigen Metall werden diese Karbonate zersetzt, wobei sich Gase bilden, welche die Funktion des Blockformaufsatzes beeinträchtigen und die Schmelze zum Kochen bringen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auskleidung der eingangs genannten Art zu schaffen,

die bei hoher Isolierwirkung und hoher Festigkeit mit vergleichsweise geringen Kosten herstellbar ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die äußere Schicht im wesentlichen aus Carbonaten, wie Kalk oder Dolomit, besteht. Zweckmäßig kann die äußere Schicht zusätzlich ein an sich bekanntes exothermes Material enthalten.

Die Carbonate haben gute Wärmeisolierungseigenschaften, und sind wenig kostspielig. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Carbonaten mit einer engen Korngrößenverteilung überraschenderweise keine störende Gasentwicklung durch Zersetzen der Carbonate stattfindet, die sonst die Funktion des Aufsatzes beeinträchtigen würde. Die entstehenden Gase können zwischen den Kömern der Außenschicht aus,-

treten. .

Die erfindungsgemäßen Aufsätze ergeben eine hohe Wärmeisolierung, da deren Wärmeleitfähigkeit zwischen 100 und 1000⁰C etwa nur 0,1 kcal/mh⁰ C beträgt. Die Aufsätze haben ferner eine hohe

mechanische Festigkeit auch bei geringen Querschnitten. Sie können infolgedessen mit einer Dicke von 12 bis 30 mm hergestellt werden. Die Außenschicht, die erheblich dicker als die Innenschicht ist, weist eine hohe Festigkeit auf, so daß sie

eine zuverlässige Stütze für die dünne Innenschicht bildet. Gewöhnlich beträgt die Dicke der Innenschicht ein oder einige Millimeter. Sie soll nicht mehr als etwa 4 bis 5 mm betragen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht des oberen Endes einer Blockform, in welcher eine erfindungsgemäße Auskleidung angeordnet ist,

F j g. 2 einen Teil eines Querschnitts nach der Linie 2-2 in Fig. 1.

In der in F i g. 1 dargestellten Blockform 10 ist ein Einsatz aus vier Platten 11, 12, 13 und 14 angeordnet, die gegen die Wände der Blockform durch Keile 15, 16, 17 und 18 gehalten werden. Es ist auch möglich, den Einsatz einteilig herzustellen, z. B. als Haube, oder ihn aus Teilen, die in irgendeiner anderen geeigneten Weise geformt sind, herzustellen. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Einsatzplatte 11 in F i g. 1, deren dünne Innenschicht 19 feinkörniges, hochfeuerfestes Material enthält, während die dickere Außenschicht 20 feinkörnige feuerfeste Carbonate mit einer wesentlich größeren mittleren Korngröße als die Innenschicht enthält. Die Platten 13, 14 und 15 sind aus Schichten geformt, d. h. in der gleichen Weise geschichtet. Es ist möglich, jedoch nicht erforderlich, auch die Eckenkeile aus Schichten herzustellen. Die geschichteten Aufsätze oder Platten für Aufsätze sollen als Einheit hergestellt werden, deren Schichten fest miteinander verbunden sind.

Wie erwähnt, soll die Innenschicht ebenso wie die Außenschicht sowohl feuerfestes als auch organisches Material enthalten. Beide Schichten sollen als Hauptbestandteil von' einander verschiedene feinkörnige feuerfeste Materialien enthalten, wobei die innere, dem gegossenen Stahl oder Metall benachbarte Schicht eine wesentlich kleinere mittlere Korngröße als die Außenschicht hat, welch letztere zweckmäßig ein ziemlich enges Siebintervall hat. Die Korngrößen für die Innenschicht können zweckmäßig so gewählt werden, daß der Hauptteil durch ein Sieb von 0,105 mm hindurchgeht und ein wesentlicher Teil, z. B. mehr als 3O°/o oder sogar mehr als 5O°/o, auch durch ein 0,053 mm Sieb hindurchtritt. Die Korngrößen für die Außenschicht können so verteilt werden, daß mehr als 70% durch ein ö,84 mm Sieb und mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90%, auf einem 0,053 mm Sieb bleiben.

Das organische Material in den Schichten besteht aus dem Bindemittel, das in der Regel ein organisches und/oder irgendein anderes organisches Material vorzugsweise mit einer Faserstruktur ist. Das Bindemittel ist zweckmäßig ein Harzleim, wie ein Kunstharz, und das organische Fasermaterial ist zweckmäßig Papier, Papierbrei oder irgendeine andere Art von Pflanzenfasern. Der Gehalt an Bindemittel und einem anderen organischen Material, vorzugsweise Fasermaterial, kann in beiden Schichten im allgemeinen gleich sein und ^coll verhältnismäßig niedrig sein, z. B. 2 bis 6⁰O für das Bindemittel und 2 bis 7% für das andere organische Material. Es hat sich jedoch in vielen Fällen als zweckmäßig herausgestellt, einen niedrigeren Gehalt an organischem Material in der Innenschicht als in der Außenschicht zu verwenden. Es ist z. B. möglich, 2 bis 4% organisches Fasermaterial in der Innenschicht und 4 bis 7% in der Außenschicht zu haben. Ferner kann der Bindemittelgehalt in der Innenschicht zweckmäßig niedriger als in der Außenschicht sein und beispielsweise 2 bis 4% bzw. 4 bis 6% betragen. Außerdem kann eine der Schichten oder können beide Schichten ein feuerfestes Fasermaterial, wie Asbest, Stein; wolle oder Glaswolle, entnalten. Der Gehalt an solchem Material beträgt in der Regel bis zu 10%, vorzugsweise bis zu 5%, und kann zweckmäßig niedriger in der Innenschicht als in der Außenschicht sein. In bestimmten Fällen ist überhaupt kein solches Material vorhanden, zumindest nicht in der Innenschicht. Der Gehalt an feuerfestem Faserniaterial beträgt für beide Schichten zweckmäßig 0,5 bis 2%. Der Gehalt in der

Innenschicht kann etwa 1% niedriger als in der Außenschicht sein und z. B. 0,5 bis 1% betragen.

Wie erwähnt, soll das feinkörnige feuerfeste Matern! in der Innenschicht aus hochfeuerfesten und sehr feinkörnigen Mineralien oder Produkten sein,

¹S die so vermählen werden können, daß sie teilweise eine pulverförmige Konsistenz haben. Sie können aus Quarz, Silikaten, wie Olivin und bestimmte Syen.ie, Al₂O₃, ZrO₂ und/oder feuerfeste Alkaliverbindungen bestehen bzw. solche Stoffe enthalten.

Das feinkörnige feuerfeste Material in der Außenschicht besteht im wesentlichen aus Dolomit oder Kalkstein. Es kann ferner noch poröse Materialien, wie Schlacke, Infusorienerde (Kieselgur) od. dgl. enthalten. Kalkstein und Dolomit haben ein wesentlich geringeres Wärmeleitungsvermögen als beispielsweise Quarz. Wenn diese Materialien keine zu kleinen Korngrößen und die tatsächliche enge Komgröbenverieilung haben, findet überraschenderweise keine störende Gasentwicklung durch die Zersetzung .der

Carbonate statt, die sonst die Funktion des Aufsatzes beeinträchtigen würde. Die entstehenden Gase treten zwischen den Körnern an der Außenseite der Schicht aus. Zur Ableitung solcher Gase kann die Außenseite der Außenschicht mit Nuten odei Kanälen, die beispielsweh'e vertikal angeordnet sind, versehen werden, oder es kann eine Anzahl Ausnehmungen oder Löcher in der Schicht mit Öffnungen nach außen, gegebenenfalls in Verbindung mit Nuten oder Kanälen der erwähnten Art, vorgesehen werden.

4» Nachfolgend wird ein Beispiel einer erfindungsgemäßen geschichteten Aufsatzplatte gegeben:

Die Platte besteht aus zwei miteinander verbundenen Schichten, von denen die dünnere 87,5 bis 94,5% feinkörniges Olivin, teilwesie als Pulver, 3 bis 6%

Kunstharzleim, 2 bis 6% Papier oder Papierbrei und 0,5 bis 1,5% Asbest oder Steinwolle enthält, während die dickere Außenschicht aus 84,5 bis 93,5% feinvermahlenem Kalkstein mit einer ziemlich gleichmüßigen Korngröße, 3 bis 6% Kurastharzleini, 3 bis

7% Papier oder Papierbrei und 0,5 bis 2,5 % Asbest oder Steinwolle enthält. Gemäß einem weiteren Beispiel besteht das feinkörnige feuerfeste Material in der Innenschicht aus vermahlenen neutralen oder basischen Ziegelsteinen, z. B. in der Hauptsache aus Al₂O.,, oder gebranntem Dolomit.

Außer den vorstehend erwähnten Bestandteilen kann die Außenschicht eine geringere Menge exothermes Material enthalten, z. B. Aluminium, Magnesium und/oder Zirkon. Ferner ist es möglich, die Außenseite der Außenschicht mit einem exothermen Material zu bedecken. Durch einen solchen Zusatz zur Zusammensetzung oder eine solche Oberflächenabdeckung werden Eigenschaften des Aufsatzes noch weiter verbessert. Es ist außerdem möglich, eine Schicht aus einem Material, dessen Struktur sich durch Erwärmung erweitert, vorzugsweise ein Glimmer, wie Vermiculit, auf die Außenseite der Außenschicht oder auf einen Teil der Außenseite, beispiels-

weise auf den unteren Teil, der für einen dichten Kontakt mit der Blockform bestimmt ist, aufzubringen. Auf diese Weise kann der Kontakt zwischen dem Aufsatz und der Blockform verbessert werden, wodurch die Bildung von Rippen u. dgl. am Block wirksam verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

374?

Claims

Patentansprüche:

1. Auskleidung oder Teil derselben für einen Gußformaufsatz, wie z. B. eine Kokillenhaube, die aus einer äußeren isolierenden und einer inneren, mit dem Gießmetall in Berührung kommenden feuerfesten Schicht besteht, wobei die innere Schicht aus höchst feuerfesten Materialien mit geringerer durchschnittlicher Korngröße als die die äußere Schicht bildenden Materialien besteht und wobei beide Schichten eine Mischung aus einem großen Anteil eines feinkörnigen, feuerfesten Materials,, einen kleinen Anteil eines feinverteilten organischen Fasermaterials und einen kleinen Anteil eines organischen Bindemittels enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (20) im wesentlichen aus Carbonaten, wie Kalk oder Dolomit, besteht.

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (20) zusätzlich noch ein an sich bekanntes exothermes Material enthält.