DE1922597A1 - Verfahren zur Herstellung waermeisolierender Gemische zur Verminderung des Gewichtes der Giesskoepfe von Produkten aus Eisen- und Metallegierungen - Google Patents

Description

IENIN KOHASZATI MÜVBK in Miskolo-Diosgyörvasgyar/üngarn

VBHFiHBBM 2UR HERSTELLUNG WARMEISOLIERENDER GEMISCHE ZUR VSRMIHDSRÜIG DBS GEWICHTES DER GIBSSKÖPFK VON PRODUKTSN AUS EISES- UND METALLBQIiRUIfQgN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sur Heratellung τοπ wÄrmeisolierenden Gemischen suj* Verminderung des Gewichte» der Gießköpfe von Produkten aus Bisen-* und Metalllegierungen.

Ss ist allgemein bekannt« daß la Laufe des Überganges der Metalle und der Metallegierungen - innerhalb dieser der Bisenlegierungen - aua flüssiger Phase in den Festaastand das spezifische Volumen abnimmt, Als Resultat dieses

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Vorganges entsteht ein Lunker, der außerhalb das Volumens des herzustellenden Gu-blocks oder Gußstückes, in einem für diesen Zweck ausgebildeten Gießkopf konzentriert werden muß. Die Selbskosten der Erzeugung des Gußblockes oder des Gußstückes werden vor alle» durch die Größe des Gießfcopfs beeinflußt. Die Wirtschaftlichkeit der Produktion erfordert die Verringerung der QrQQe des Gioükopfea auf »in Miniiauia· Der Gießkopf entspricht seiner Bestimmung, wenn dieser am !Ängsten in flüssigem Zustand bleibt« d.h. suletst erstarrt»

Die Verminderung der Dimensionen kann soiait nur dadurch erzielt werden» wenn für die Verlängerung der Srstarrungseeit des Gieükopfes gesorgt wird« FUr diesen Zweck wurden zahlreiche Verfahren ausgearbeitet, die in zwei Hauptgruppen einzureihen sind» Das Prisalp der in die sine Gruppe gehörenden Methoden besteht darin» daß die Qlaß" köpfe mit feuerfesten Substanzen von geringer Wärmeleitfähigkeit uahüllt werden, wodurch die Abkühlungsgeschvindigkeli des flüssigen Stahle odor Gußeisens gehemmt wird« Die Verfahren der zweiten Gruppe kombinieren dl« würmelsolierenden Materialien mit exothermen Gemischen·

Daa Ziel der Erfindung ist im Laufe des Gießens von Eisen- und Metallegierungen durch Verminderung der Gießköpfe die Herstellungskosten der Gußstücke, bsw. GaSblöcke herabzusetzen·

Aufgabe d«r Erfindung ist die Ausarbeitung β±κ®β Verfahrens für die Herstellung van wänselsollereßden Gesaischen, alt deren Anwendung das erwähnte Ziel erroiefei werden kann _o

Dies© Aufgab« wird nach der Erfindung dadurch gelösfg daß eini: körniges₉ fc©rds»a, feuerfestes Material» z.B. Kieselerde (»l&toaeanerdei, geschwellter Perlit» Hochofenechauoschlackt, Schamotteaahlgut auf 200 bis 30O⁰S erhitst und unter Rühren alt 10 bis JO Voluaprszeni eines auf 200 blip 300°0 Torgthitsten theraoplaetiscfaeii» wassöruniös-M&ttrials» s.B. Bitumen» Steinlcojilenpe^» Holst «er

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Imprägniert wird, die auf diese Weise hydrophoblsierten und unter 24% abgekühlten Körner gegebenenfalls mit auf das Gesamtvolumen des Gemisches bezogen 0-30$ gewaschenem* synthetischem Quarzsand versetzt werden« und daß die auf dieee Weise gewonnene körnige Substanz mit 1 bis 25 # eines organischen oder anorganischen Bindemittels, z.B. Wasserglas , Kunstharz, Ton, Bentonit, gegebenenfalls gemeinsam mit einem das Aushärten bewirkenden Katalysator, vermischt wird.

Das mit dem erfindungagemäßen Yerfahren hergestellte Gemisch beöitzt vor allem hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften, und wirkt infolge der Verbrennung des sich bei hoher Temperatur entzündenden Bitumens auch Mäßig exotherm.

Die Hauptkomponente des wärmeisolierenden Gemisches iet ein körniges, poröses, feuerfestes, wärmeisolierendes Material, das stark kapillaraktiv und hydrophil ist. Dafür kann z.B. Kieselerde» geschwellter Perlit, Hochofenschaumichlacke und Schamogiemafolgut verwendet werden. Die für die Verbindung der Körner verwendeten Materialien verschlechtern einerseits, in die Kapillaren eindringend, die wärmeisolierenden Eigenschaften und führen andererseits zum Zerfall der Körner» Deswegen werden die erwähnten wärmeisolierenden Körner mit einem thermoplastischen, wasserunlöslichen Material, z.B. Bitumen, Steinkohlenpech, Holzteer imprägniert. So wird z.B· die stark kapillaraktive und hydrophile Kieselerde infolge des Auffüllens der Kapillaren mit aufgewärmten Bitumen hydrophob. Durch das imprägnierende und nach dem Erkalten erstarrte Bitumen wird die Festigkeit der sich ansonsten leicht zerstäubenden Kieselerdekörner dermaßen erhöht, daß diese die dem im Laufe der Anwendung auftretende» Belastungen ohne Zerstörung widerstehen können.

Im Falle von ga?oßen GieSköpfen kann dem. Gemisch zur weiteren Erhöhung der Festigkeit des aus imprägnierten,

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wMrmeisolierenden Sörnern »it Bindemittel hergestellten war*· meisolierenden Körpers auch Quarzsand zugefügt werden. Der . Quarzsand soll nur in solcher *enge dosiert werden, daß die wärmeisolierenden Eigenschaften dadurch nicht nachteilig beeinflußt werden. I« Falle von kleinen Formgußstücken kann auch ein ohne Quarzsand hergestelltes wMrmeisoiierendea Gemisch Verwendung finden.

Unter Berücksichtigung der Tora teilenden Aueführungen kann die Zusammensetzung der wärmeisolierenden Körner im Falle der oben aid Beispiel angeführten Materialien sswischen folgenden Grenzen schwanken:

Kieselerde (Diatomeenirde) 90 - 50 Volumprozent Bitumen 10 - 20 "

Quarzsand 0-30 ^M

Innerhalb der angegebenen Grenzen ist die angewandte Menge der einzelnen Komponenten von der spezifischen Oberfläche der Kieselerde (und des Quarzsandes) sowie vom ferrostatischen Druck im Hohlraum des Gießkopfes abhängig. Für das Imprägnieren einer feinkörnigen Kieselerde (von großer spezifischer Oberfläche^ ist mehr Bitumen notwendig« in Falle großer Gießköpfe dagegen soll zur Erhöhung der Festigkeit mehr Quarzsand zugefügt werden.

Aus den auf diese Weise gewonnenen wärmeisolierenden Körnern erfolgt die Herstellung eines wärmeisolierenden Körpers durch die Zugabe eines Bindemittels· Für diesen Zweck können organische oder anorganische Bindemittel» z.B. Vaeserglas, Kunstharz, Ton, Bentonit Verwendung finden» zweckmäßig gemeinsam mit einem dae AusBärtea bewirkenden Katalysator. Wird als Bindemittel z.B. Wasserglas (Dichte 48 bis 52 Be°) verwendet, so blast awn sun Erstarren Kohlendioxidgas auf das Gemisch. Im Falle der Verwendung von Furanhara wird zur Förderung der Polymerisation ale Katalysator Phosphorsäure zugefügt; im Falle von Ton hingegen ϊ/aseer·

Die erfindungsgemäße Herstellung der wärmeisolierenden Gemische erfolgt durch Vorerhitzen der porösen* feuer-

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festen Körner in Abhängigkeit vom Erweichungspunkt des angewandten Imprägniermittels auf 200 bia 30O⁰C in einer mit Drehtrommel oder Dreharm ausgerüsteten Trocken-Wärmeapparat. Das Imprägniermittel wird in einem gesonderten Gefäß auf eine ua 50 bis 80⁰C unter seinem Flammpunkt liegende Temperatur erwärmt. Das Mischen der beiden aufgewärmten Materialien in entepreohendem Verhältnis kann in einer Bäi seiltrommel. Mischschnecke oder in einem Mischer mit Drehhebelarm stattfinden» entweder bis zum vollkommenen Abkühlen, oder man muli nach dem Vermischen über gesonderte Abkühlung sorgen» Um das Zusammenkleben der Körner zu verhindern» werden diese unter 25>°C abgekühlt» Das Vermischen der Imprägnierten wärmeisolierenden Körner mit Quarzsand und Bindemittel erfolgt zweckmäßig in einem ™

Mischgerät alt Drehhebelarm oder in einer Mischschnecke (mit "S^tt Flügel, Mlxer-Slinger usw.)· Bei geringen Mengen genügt auch manuelles.Rühren, dann ist aber mehr Bindemittel erforderlich»

Das Erstarren der als Bindemittel Wasserglas enthaltenden Gemische erfolgt durch das Aufblasen von KShlendioxydgas. Das Erstarren des anorganischen pulverförmigen Bindemittels wird» ähnlich wie die Kern- und Formherstellung im Gießereiwesen, durch Verdichten mittels Einst sumpfen bewirkt» im Falle von Kunstharz dagegen durch Polymerisation in Anwesenheit eines sauren Katalysators·

Das erfindungsgemäße wärmeisolierende Gemisch hat ι die beste Wirkung bei solchen Kugel-, kreis-, viereckvieleck- und ellipsenförmlgen Gießköpfen, bei denen der Durchmesser dee an die Stelle des Anschlusses eingeeeithneten Krelsee größer ist als 250 «■·

Das wärmeisolierend· Gemisch wird, in Abhängigkeit vom Ort der Anwendung, mit Hilfe von Schablonen und Kernformen oder unmittelbar in den Formteil der Gießköpfe eingestampft, oder es werden Hülsen, bzw» Platten von typisierten Dimensionen vorgefertigt»

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Folgende Ausführungsbeispiele dienen zur Veranschaulichung des erflngungegemäßen Verfahrens.

Beispiel 1

Korngröfienverteilung der reinen Kieselerde: über 4 mm 3,86 %

2 bis 4 ma 38,30 $

1 bis 2 mx 25.76 * 0,63 bis 1 mm 20,40 % 0,315 bis 0,63 mm 8,30 # unter 0,315 mm 2,88 £

Das Raumgewicht der obigen Konstruktur aufweisenden Materials war 0,452 kg/dm³. 100 Liter auf 280⁰C aufgewärmte Kieselerde wurde mit 18 Liter, zuvor auf 230°C aufgewärmten Bitumen vermischt. Die KorngrßSeirrertellung der unter 25°C abgekühlten Diatomeenerdfi war folgendes über 4 mm 2,30 $

2 bis 4 mm 29,50 £ 1 bis 2 mm 21,20 £ 0,63 bis 1 mm 9,65 φ 0,315 bis 0,63 mm 11,28 % unter 0,315 mm 26,0? #

Das Raumgewicht des imprägnierten Materials mit obiger Koimstruktur war 0,56Jp kg/da _a Bieas Kusisier wurden mit 28 Liter gewaschenem, synthetischem Quarzsasd» Fein» heitsnuamer 65 und mit 10 Liter Wasserglas von 51 B©° Dicht· vermischt. Die Druckfestigkeit der um den Gießkopf gestampften wärmeisolierenden Schicht lag nach dem Durchblasen vor Kohlendioxid bei 1300 g/cns an ®ic#si mit drei Schlägen hergestellten gleichseitigen Zylinder von 50 mm, ait dem 0? Sand lab orapparat geraessen, lJbr Hanmgewlcht betrug 0,790 kg/dm³.

Die auf die beschriebene Weise hergestellt® warmeiaolierende Schicht wurde an GieSköpfen sue Stahl gegosseneu Stahlwerkblöcken statt Ser aus Schamottesteinen hergestellten Isolierung angewandt·

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Auf, diese Welse wurde statt dem mit herkömmlicher Methode erzielten 78 bis 80#-igen GieBblockausbringen durch die erfindungegemäße Technologie bei Anwendung von Gießkokillen desselben Typs, 86 bis 88 φ erreicht.

Beispiel Z

Aus dem im Beispiel 1 beschriebenen Gemisch wurden um die Gieüköpfe der Stahlgußwalzen eines Warmwalzwerkes wänneisollerende Ringe Hergestellt· Bas Gewicht pro Stück der im Laufe der betriebsmäßigen Anwendung der Methode hergestellten Zylindergüese lag zwischen 3000 und 25 000 kg. Die wärmeisolierenden Ringe wurden in speziell für diesen Zweck aus Hol» angefertigten Kernformen (Stampfformen) durch manuelles Stampfen hergestellt« Die Stelle der Ringe von 30 bis 80 mm Wanddieke wurde an den Gußfora Im voraus ausgebildet. Die Wanddieke und die Mantelhöhe ist in jedes Falle von den Massen und von der Brstarrungszeit des hertust dllenden Gußstückes abhängig·

In der Stahlgießerei war früher das den Gießkopf umgebende Material identisch mit dem Material der Form, d.h. es war Magnesit- oder Chrommagnesitmahlgut· Durch Anwendung des erfizidungsgemäßon wärmeisolierenden Gemisches gelang es dl· Masse der Gießköpfe um 30 bis 40 # zu vermindern· Das Gewicht des Gießkopfes eines 13 Tonnen schweren Schienenwalsgußstückes war· nach herkömmlicher Methode 6000 kg. Durch Anwendung einer 70 mm dicken, laut Beispiel 1 hergestellten wärmeisolierenden Schicht wurde das Gewicht des GieSkopfes auf 3600 kg vermindert* BeIapiel 3

Die Korngrößenverteilung und das spezifische Gewicht der angewandten reinen Kieselerde waren dieselben, wie in Beispiel 1» Für das Imprägnieren von 100 Liter, auf 280⁰C aufgewärmten Körnern wurde jedoch 20 Liter, auvor auf 230⁰C aufgewärmtes Bitumen verwendet» Die Korngrößenverteilung der unter 25°C gekühlten Diatomeenerde war folgende:

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über 4 as 2 bis 4 mm 1 biß 2 am 0*63 bis 1 am 0,315 bis 0,63

unter 0,315 *» Dab Rauagewicht des Imprägnierten Materials lag bei 0,557 kg/dm³. 100 Liter imprägnierte Körner wurden Mit 20 Liter synthetischem Quarseand* Felnheitsnumoiber 65» vermischt. Zur Bindung wurden den Körnern, 15 Liter» alt Sod« ) aktivierter Bentonit und 6*8 Liter Wasser sugefügt«

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3,28
30,60
24,80	*
10,52
9·32
21,46	*

Die Druckfestigkeit des Materials betrug - mit der in Beiepiel 1 beschriebenen Methode gemessen 1100 g/o* . Aue den mit dem Bindemittel vermischten Körnern wurde um 4 Stück Aufgüsse (Oießköpfe) eine« 3 Sonnen schweren Zahnkranz-Stahlgußet'iokes durch manuelles Stampfen eine 50 mm dicke wärmeieoiierende Schicht ausgebildet· Das Baumgewicht der eingestampften Haeee war 0,822 kg/dm. Durch die Anwendung der auf die beschriebene Weise ausgebildeten wäre«!edierenden Schicht wurde la Vergleich eur bisher angewandten Technologie eine 30 #-lge Verminderung des Gieflkopfgewichtee erzielt.

Beispiel 4

Die la Beispiel 3 beschriebenen Imprägnieren Dia« tomeenkörner wurden, ohne Zugabe von Quarseand, mit 2,6 Tolumproaenten Puranhars gebunden. Zur Aushärtung des Har~ zea wurden 1,5 Tolumproaente eines 80 $-igen Phosphorsilure-Katalysators zugefügt. Die wäraeisollerenden Körner wurden mit dem Hare-Bindemi^tel und mit dem Katalysator in einem Hixer-Slinger Schneckenmischer vermischt· Mit dem Gemisch wurde mit Hilfe einer für diesen Zweck aus Hol» angefertigten Kernform ein* wErmeisolierender Ring e-usgestampft. Di« in die Kernform eingestampfte Masse erstarrte binnen 20 Minuten. Der Ring wurde für die Ausbildung eines Gieökopf·· verwendet, der In den Habenteil eines Bisenbahnloköeotiv-

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rad·· fällt j dadurch gelang es dae Gewicht dft Gießkopfee ua 23 % IU vermindern.

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Claims (1)

1. PATBNTAISPRÜCHB

   1, Ttrfahren zur Herstellung wärmeisolierender Gemische zur Veränderung des Gewichtes der Gießköpfe von Produkten aus Eisen- und Metallegierungen! dadurch gekennzeichnet , daß ein körnigesι poröses, feuerfestes Material» z.B. Kieselerde (Diatomeenerde)· geschwellter Perlit» Hochofenschaumschlacke» Schamottemahlgut auf 200 bis 300⁰C erhitzt, und unter Rühren mit 10 bis 30 Volumproaent eines auf 200 bis 300⁰C ^r vörerhitzten, thermoplastischen» wasserunlöslichen Materials» s.B. Bitumen» Steinkohlenpech» Holzteer» imprägniert wird» die auf diese Welse hydrophobieierten und unter 25°C abgekühlten Körner» gegebenenfalls mit auf das Gesamtvolumen des Gemisches gesogen 0-30 # gewaschene*, synthetischen Quarssand versetzt werden; und daß die uuf diese Weise gewonnene körnige Substans mit 1 bis 25 £ eines organischen oder anorganischen Bindemittels» ζ.B. Wasserglas* Kunstharz» Ton, Bentonit» gegebenenfalls gemeinsam mit einem» das Aushärten bewirkenden Katalysator vermischt wird*

   2. Verfahren nach Anspruch 1» dadurch g s -kennzeichnet » dad die bei 200 bis 300⁰C mit 10 bis 30 Volumprozent Bitumen imprägnierten und unter 25°C abgekühlten Körner» ζ .B* Kieaeler&e,, geschwellter Perlit _& Hochofenaciiaiiftsahlacke», Sohamo^!.tfma&lgat sit auf das Gesaratvoluraem des Gemisches bezogen* CH30 # gew&sohenei thetiachem Qäiarasand vermischt werden» sodann 3-15 f* serglas von 48 bis 52 Be⁰ Diohtt als BindemitteX augefOgt und schließlich zur Härtung des Bindeadttels lofaleadio^id™ gas auf das Gemisch geblasen wird»

   3» Verfahren nach Anspruch I₅ cladUTOii g β Se © η zeichBöt» dftö die bei 200 bis 300^ö0 alt

   Bitumen iaprlgniertea und unie^ 25°Q afegaköhlten KSrae?» 8.B, Κ1θ9β1®.^β₉ gesohwoZltev P©rlif₉ lock= ofsasehalUBachlaek·» SchaaotteiDQhleat alt saf das ßc lumea des Seasiechee bezogenj 0*-30 #

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   9 ü 9 81* 9 /^: υ ö u 2

   sehen Quarzsand vermischt werdin, 15 bis 20 <jb Ton oder Bentoni t und 5 bis 10 <f> Wasser zugefügt» und schließlich das Gemisch durch Stampfen verdichtet wird·

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daC die bei 200 bis JOO⁰C mit 10 bis 30 Volumprozent Bitumen imprägnierten und unter 25°C abgekühlten Körner* z.B. Kieselerde, geschwellter Perlit» Hochofenschaumschlacke, Schamottemahlgut mit auf das Gesamtvolumen des Gemisches bezogen» 0-30 $ gewaschenem, synthetischem Quarzsand vermischt werden, 2 bis 3 £ Furanharz und - für die Polymerisation des Kunstharzes - 1 ble 1.5 # Phosphereäure-Katalysator zugefügt wird·

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