DE1910990A1 - Verfahren zur Waermeisolierung der freiliegenden Oberflaechen von Metallschmelzen - Google Patents

Description

PATEKTANWXlTf

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

55 54 7« 8000 Mönchen 15 4. März 1969

TELEGRAMME, KARPATENT . - NUSSBAUMSTRASSE 10

W. 14 156/69 7/RS

Poseco Trading A.G. Chur, Graubünden (Schweiz)

Verfahren zur Wärmeisolierung der freiliegenden Oberflächen von Metallschmelzen

Die Erfindung bezieht sich auf die Herabsetzung des Wärmeverlusts von geschmolzenem Metall auf ein Minimum.

Bei der Behandlung von Metallschmelzen iitf der Industrie gibt es viele Umstände, bei denen es erwünscht ist, den Wärmeverlust von Körpern aus geschmolzenem Metall auf ein Minimum herabzusetzen. In zwei besonderen Fällen führen die vorherrschenden Umstände dazu, daß das Problem, den Wärmeverlust auf ein Minimum herabzusetzen, sehr schwierig zu lösen ist: bei der Isolierung de& Zwischengefäßes oder der Zwischenpfanne beim Strangguß und

909842/1159

bei großen Blöcken gerade nach dem Gießen.

Bei der Verwendung eines Zwischenbehälter beim Strangguß wird geschmolzenes Metall kontinuierlich in den Zwischenbehälter von oben gegossen und von unten abgezogen. Wenn pulverförmiges' oder körniges Isoliermaterial auf die Oberfläche der Metallschmelze gebracht wird, um Wärmeverluste von ihr herabzusetzen, besteht die Neigung, daß etwas von dem Material durch den eintretenden Strom von geschmolzenem Metall nach unten gezogen und so in das gegossene Metall eingeschlossen wird. Derartige Einschlüsse sind sehr unerwünscht.

Große Blockformen werden im allgemeinen bewegbar angeordnet, z.B. auf Wagen, die auf Schienen laufen, damit ein Zug von solchen Blockformen durch eine Füllstation unter einer Gießpfanne hindurch bewegt werden kann, um eine Charge von geschmolzenem.Metall aufzunehmen. Nachdem das Gießen des geschmolzenen Metalls beendet worden ist, wird die Gießpfanne um eine Stufe bewegt, und es wird die nächste Form gefüllt. Es ist üblich, den Kopf der Blockform mit exothermen oder wärmeisolierenden Massen auszukleiden und sofort nach dem Füllen der Form die Oberfläche der Metallschmelze mit einer Schicht eines Lunkerverhütungsmittels (anti-piping compound) abzudecken. Diese Maßnahmen dienen dazu, den Wärmeverlust des Blockkopfmetalls und so die Bildung von primären Lunkern in dem Block während seiner Verfestigung auf ein Minimum herabzusetzen. Frühere Methoden zum Auskleiden von Blockformen auf diese Weise sind in den britischen Patentschriften 627 678, 8o5 823 und 888 857 beschrieben. Da die Blockformen gewöhnlich fast bis zu ihrer Oberseite mit geschmolzenem Metall gefüllt werden, besteht die Neigung,

909842/1159

daß bei Bewegung der Blockform das geschmolzene Metall über die Seite der Form spritzt. Es geht dabei Lunkerverhütungsmittel ebenso wie geschmolzenes Metall verloren, oder es wird auf diese Weise die gebildete Kruste oder der Deckel gestört, was dazu führt, daß sich der Wärmeverlust des Kopfmetalls erhöht. Außerdem wird es bei derzeitigen Stahlerzeugungsgeschwindigkeiten mehr und mehr üblich, Maßnahmen anzuwenden, welche einen maximalen Gebrauch des Raums in Stahlwerksgießräumen oder -gruben ermöglichen. So ist es üblich, zu fordern, daß ein ganzer Zug von gegossenen Blöcken bald, nachdem das Gießen vollendet ist, bewegt werden soll, damit ein Zug von leeren Formen in den Gießraum in Bereitschaft für einen weiteren Gießvorgang gebracht werden kann. Unter solchen Verhältnissen ist der Stahl in den gegossenen Blockformen noch flüssig, wenn er den Stoß- oder Rüttelbewegungen durch die Rangierlokomotive unterworfen wird, und es ist ganz üblich, daß dabei geschmolzener Stahl aus den Formen verspritzt wird. Ferner kann irgendwelches Lunkerverhütungsmittel auf dem Stahl auch verlorengehen oder zerstört werden, und es können sich Risse in der Schicht eines solchen Mittels entwickeln, durch welche Wärme leicht verlorengehen kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Wärmeisolierung der freiliegenden Metalloberflächen in Blockformen, Zwischengefäßen oder Gießpfannen od.dgl., die einer Wirbelung unterworfen sind, um die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Wärmeisolierung der freiliegenden Oberfläche eines Körpers

909842/1159

aus geschmolzenem Metall, der einer Wirbelung unterworfen ist, vorgesehen, bei welchem man darauf eine Matte oder Decke aufbringt, die gebundenes feuerfestes Fasermaterial und vorzugsweise Io bis 15 Gew.^ von solchem gebundenen, feuerfesten Fasermaterial umfaßt· Die Matte kann auch organische Fasern, z.B. Cellulosefasern (vorzugsweise bis zu 2o Gew.^), Bindemittel (vorzugsweise 1 bis 2o Gew.#) enthalten, während der Rest aus teilchenförmigem, feuerfestem Füllstoff besteht. Die Dicke der Matte beträgt vorzugsweise Io bis 5o mm, insbesondere etwa 2o mm, z.B. 15 bis 25 mm.

Das zweckmäßig gewählte feuerfeste Fasermaterial ist Schlackenwolle aus wirtschaftlichen Gründen, aber es kann irgendeine Calciumsilicat-, Aluminiums!Iicat-, CaI-ciumaluminosilicat- oder Asbestfaser gegebenenfalls zur Anwendung gelangen. Der feuerfeste Füllstoff kann aus irgendeinem derjenigen Stoffe, die üblicherweise bei der Herstellung von feuerfesten, wärmeisolierenden Materialien verwendet werden, z.B. aus Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und feuerfesten Silicaten, bestehen.

Es ist gefunden worden, daß bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung Wärmeverluste von Metallschmelzen in Zwischenbehältern, Gießpfannen und Blockformen wesentlich herabgesetzt werden können. Es ist ferner gefunden worden, daß die Matten der erodierenden Wirkung des fließenden Stroms aus geschmolzenem Metall in einem Zwischenbehälter oder einer Gießpfanne während wenigstens 2o Minuten widerstehen, bevor sie zu zerfallen beginnen, und oft eine Beständigkeit von 3o bis 4o Minuten aufweisen. Der feuerfeste Faserbestandteil der Iso-

909842/1159

liermatten erteilt eine angemessene mechanische Festigkeit, selbst bei Temperaturen von geschmolzenem Stahl, um zu ermöglichen, daß sie einer Rißbildung oder Erosion unter solchen Bedingungen widerstehen, und setzt dadurch Metallverluste infolge von Verspritzen oder Wärmeverluste herab, die durch irgendeine Störung der Decke aus Lunkerverhütungsmittel eintreten würden.

Bei Gebrauch in Blockformen können solche Matten allein zur Anwendung gelangen oder sie können auf die Oberseite einer Schicht eines Lunkerverhütungsmittels aufgebracht werden, oder es kann bei ihnen selbst eine Schicht eines Lunkerverhütungsmittels auf einer Seite befestigt sein· Eine für ein solches Lunkerverhütungsmittel geeignete exotherme Mischung kann aus pulverförmigem Aluminium, einer oxydierenden Substanz, wie Eisenoxyd, und einem inerten feuerfesten Füllstoff, wie zerkleinertem Schamottestein, bestehen. Derartige Materialien sind im Handel erhältlich, z.B. das unter der Bezeichnung ¹¹FEREUX" bekannte Material. Es sind viele andere exotherme Lunkerverhütungsmittel b ekannt, z.B. solche, die Kugelmühlenstaub und/oder Calciumsilicium und/oder Ferrosilicium als Brennstoff enthalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde ein wäßriger Schlamm mit 5$ Feststoffen aus der folgenden Zusammensetzung hergestellt (Gew.# der vorhandenen Feststoffe)

909842/1159

Siliciumdioxydmehl 68 °β>

Papiormaoue (Pupiorbrol) ...·.. Io '/>

Schlackenwolle · 2o <fo

Phenolformaldehydharz 2 $.

Gewisse Mengen von diesem Schlamm wurden unter Anwendung von Vakuum entwässert und ergaben verfilzte Platten, die im Ofen getrocknet wurden, um übriggebliebene Feuchtigkeit abzutreiben und trockene Pasermatten einer Dichte von ο,57 g/cm und einer Dicke von 18 mm zu erhalten.

Zu Vergleichsversuchen wurde ein Zug von Io Tonnen Blockformen gewählt, wobei jede Blockform einen entfernbaren Gießaufsatz hatte, der mit Platten aus wärmeisolierendem Material, bestehend aus Sand, Papiermasse und Bindemittel ausgekleidet war. Auf jeden Block wurden nach dem Gießen etwa 25 kg (56 lbs) Lunkerverhütungsmittel (PEERUX) aufgebracht, und auf einige der Blöcke wurden dann die Pasermatten aufgelegt. Das Auftreten von Verspritzen und der Verlust an Lunkerverhütungsmittel wurden bei solchen Formen stark herabgesetzt.

Nach Verfestigung und Abstreifen der Blöcke betrug der mittlere verlorene Kopf bei Blöcken, die keine Fasermatte hatten, 13#. Bei Verwendung der Fasermatten variierten die verlorenen Köpfe von 6 bis 8$.

Beispiel 2

Es wurde eine ausgedehnte Reihe von Versuchen unternommen, wobei Blockformen von verschiedenen Größen und verschiedenen Mengen von Lunkerverhütungsmittel (FEHROX)

909842/1159

angewendet wurden. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabellenform wiedergegeben. Es ist leicht ersichtlich, daß der Kopfabfall oder die notwendigen Schopfenden bei Blöoken beträohtlioh herabgesetzt waren» die nach dem Gießen sowohl mit einer Schicht von Lunkerverhütungsmittel als auch mit einer Matte aus gebundenem, feuerfestem Fasermaterial bedeckt worden waren, im Vergleich zu denjenigen, bei denen nur eine Decke aus. Lunkerverhütungsmittel verwendet wurde. Die Gresamtblockausbeute wurde von 85$auf 89%,erhöht, d.h. die Menge an Metall, die bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung gewonnen wurde, betrug Über 25% der gewöhnlich verlorenen Menge.

Form- Gewicht kg	Stahl quali tät	Menge von Lunkerver hütungs mittel kg	% Schopf- ende ohne Faser matte	io Schopf- ende mit Faserkissen wie in Beispiel 1
Io7oo	3% Si	17	15,9	lo,l
		35	9,8	8,0
I5600	1% Si	26	2o,l	8,4
		35	11,2	6,1
		43	7,9	6,1
		52	6,2	5,8
15300	1% Si	35	17,3	8,7
		52	9,6	8,2

909842/1159

Claims (1)

1. Patentanoprüche

   1» Verfahren zur Wärmeisolierung der freiliegenden Oberflächen von Körpern aus geschmolzenem Metall, die einer Wirbelung unterworfen sind, dadurch gekennzeichnet, daß man auf sie eine Matte aufbringt, die ein gebundenes, feuerfestes Fasermaterial umfaßt.

   Cs

   2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte die folgenden Bestandteile in den folgenden Anteilen umfaßt

   feuerfestes Fasermaterial ··.·.· Io bis 15 Gew.# organisches Fasermaterial,

   vorzugsweise auf Cellulosebasis. 0 bis 2o Gew;#

   Bindemittel 1 bis 2o Gew.$

   teilchenförmiger, feuerfester

   Füllstoff , .».C-O..C. Rest auf loo Gew.^.

   35. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Körper aus geschmolzenem Metall in einer Blockform enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen das geschmolzene Metall und die Matte eine Schicht aus einem Lunkerverhtitungsmittel zwischenlegt·

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matte mit einer Dicke von Io bis 5o mm, vorzugsweise etwa 2ο mm, angewendet wird·

   909842/1159