DE1941038A1 - Verfahren zur Schaffung einer Auskleidung in einem Hohlraum,insbesondere einem Blockformkopf oder einem Giessaufsatz - Google Patents

Description

"ANWKLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 1941038

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON: 555476 8000 M ö N C H E N 1 5, TELEGRAMME: KARPATENT N USSBAUMSTRASSE 10

12. August 1969 W. 14 441/69 7/Loe

Foseco Trading AG
Chur, Schweiz

Verfahren zur Schaffung einer Auskleidung in einem Hohlraum, insbesondere einem Blockformkopf oder einem Gjeßauf satz

Die Erfindung bezieht sich auf das Auskleiden von Hohlräumen mit wärmeisolierendem Material.

Bei vielen Anwendungen in der Metallbehandlungsindustrie und in der Bauindustrie und verwandten Industrien ist es notwendig, Hohlräume mit wärmeisolierendem Material auszukleiden. Beispielsweise ist es übliche Praxis, die Köpfe von Blockformen oder Gießaufsätzen für solche Formen auszukleiden, um die Verfestigung des Kopfmetalls zu verzögern und dadurch das Auftreten von Lunkern oder Hohlräumen in dem gegossenen Block auf ein Minimum herabzusetzen . In ähnlicher Weise können die Speisevorrichtungen und Steiger für große Gußstücke ausgekleidet werden. In der Bauindustrie können Röhrkanäle mit einem wärmeisolieren-

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den Material ausgekleidet werden, um die Gefahr von Fiostschäden an dem Rohr oder Y/ärmeverluste von dem · Rohr auf ein Minimum herabzusetzen.

Es gibt zwei hauptsächliche Methoden zum Aufbringen einer Auskleidung auf den auszukleidenden Hohlraum, diejenige, bei welcher man eine formbare Masse auf die Wand des Hohlraums aufbringt und sich in der erforderlichen Gestalt verfestigen oder trocknen läßt und diejenige, bei welcher man vorgeformte, starre Auskleddungsplat— ten, Bahnen, Rohre od.dgl. verwendet. Diese zweite Methode wird im allgemeinen bevorzugt, da vorgeformte Blockformlinge einfacher, rascher und wirtschaftlicher zu handhaben sind. Diese Methode leidet jedoch an den Nachteilen, daß die verwendeten Platten zuv/eilen zugeschnitten werden müssen, daß die Platten an der zu bekleidenden Oberfläche befestigt werden müssen und daß die Auskleidung von Hohlräumen mit einspringenden Teilen oft schwierig und zeitraubend ist. Die Verwendung von formbaren Massen ist jedoch auch nicht frei von ernsthaften Nachteilen, insbesondere bei der Auskleidung von Hohlräumen mit einspringenden Teilen oder Hohlräumen geringer Größe.

Es sind formbare vorgeformte wärmeisolierende Auskleidungen vorgeschlagen worden, die aus vorgeformten Formungen,.gewöhnlich mit einem hohen Gehalt an feuerfester Faser, bestehen, biegsam sind und wenn sie der Atmosphäre ausgesetzt werden, härten, um eine starre Auskleidung zu ergeben und zwar gewöhnlich durch die Verdampfung eines Lösungsmittels für das Bindemittel, welches zum Binden des Formlinge- zu zusammenhängender Form verwendet wird; ein solches Lösungsmittel kann z.B.

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aus Wasser oder Methanol bestehen.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Schaffung einer Auskleidung in einem Hohlraum vorgesehen, bei welchem man auf die zu bekleidende Oberfläche ein Auskleidungsmaterial aufbringt, das aus einer selbsttragenden, verformbaren, feuerfesten Zusammensetzung auf der Basis einer Fasermatte besteht und auf die Oberfläche der aufgebrachten Zusammensetzung Druck ausübt, der ausreicht, um sie dauernd zu,verformen, so daß die Zusammensetzung der Kontur der Oberfläche angepaßt oder mit dieser in Übereinstimmung gebracht wird.

Die Erfindung ist von besonderem Wert, wenn der Hohlraum aus einem Blockformkopf oder einem Gießaufsatz dafür besteht.

Vorzugsweise werden entweder die äußere Oberfläche der feuerfesten Fasermattenzusammensetzung oder die Wände des auszukleidenden Hohlraums mit einem Klebstoffüberzug versehen, um das Auskleidungsmaterial mit der Wand zu verbinden.

Es können viele besondere Verfahren zur Ausführung der erforderlichen Verformung in der Gestalt der Wand des Hohlraums zur Anwendung gelangen. Insbesondere kann eine Verformungseinrichtung rasch, leicht und gewünschtenfalls automatisch angewendet werden, um die erforderliche Verformung auszuführen. Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Auskleidung eines Hohlraums mit wärmeisolierendem Material vorgesehen, bei welchem man in den Hohlraum ein vorgeformtes biegsames Auskleidungsmaterial einführt,

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eine mechanisch ausdehnbare Verformungseinrichtung zur Verformung des Auskleidungsmaterials in die Gestalt des Hohlraums einsetzt, diese Verformungseinrichtung ausdehnt, um das Material zu verformen und die Verformungseinrichtung ( nach Aufhebung ihrer Ausdehnung ) herauszieht.

Eine Verformungseinrichtung von besonderem Wert ist eine aufblasbare Blase, und gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Auskleiden eines Hohlraums mit wärmeisolierendem Material vorgesehen, bei welchem man in dem Hohlraum ein vorgeformtes biegsames Auskleidungsmaterial und eine aufblasbare Blase einsetzt, die Blase aufbläst, um das Material gegen die Wand zu drücken und das Auskleidungsmaterial zu der Gestalt des auszukleidenden Hohlraums zu verformen, das Druckmittel abläßt und die Blase dann herauszieht. Der Hohlraum kann durch ein solches Verfahren ganz oder teilweise ausgekleidet werden, wobei die Blase von dem Auskleidungsmaterial umgeben wird oder sich auf einer Seite des Auskleidungsmaterials befindet.

Das Auskleidungsmaterial kann, wenn es sich um eine Type handelt, bei welcher es erforderlich ist, daß sie zu einem starren Zustand verfestigt gelassen wird oder zur Verfestigung gebracht wird, vor oder nach dem Ablassen des Druckmittels und dem Herausziehen der Blase sich verfestigen gelassen bzw. zur Verfestigung gebracht werden. In manchen Fällen kann die Auskleidung zu der richtigen Gestalt des auszukleidenden Hohlraumes vorgeformt und dann zusammengeklappt oder -gelegt werden, um das Einsetzen der Auskleidung in den Hohlraum zu gestatten.

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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, leicht und rasch Hohlräume mit wärmeisolierendem Material auszukleiden, ohne daß eine Notwendigkeit dafür besteht, sicherzustellen, daß die verwendeten vorgeformten Auskleidungsformlinge in ihrer Gestalt genau derjenigen des auszukleidenden Hohlraums entsprechen. Es ist sogar möglich, durch die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung,einen Hohlraum von quadratischem Querschnitt unter Verwendung eines vorgeformten hohlzylindrischen Formlings aus Auskleidungsmaterial auszukleiden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Auskleidungsmaterial gleichförmig auf die Hohlraumwände gepreßt werden kann. Ein solcher Vorteil wird automatisch erzielt, wenn eine aufblasbare Blase verwendet wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist von besonderem Wert bei der Auskleidung von Blockformköpfen und Gießaufsätzen, Steigern und ähnlichen Vorrichtungen, wie sie beim Metallgießen verwendet werden. Solche Auskleidungsmaterialien lönnen z.B. aus einer biegsamen Fasermatte bestehen, die durch Entwässerung eines wäßrigen Schlamms, welcher anorganisches Fasermaterial, gegebenenfalls etwas feuerfesten Füllstoff und ein Bindemittel umfaßt, mittels Druck oder Vakuum auf einem geeigneten Filtersieb hergestellt worden ist. Wahlweise kann das Auskleidungsmaterial aus einer biegsamen Fasermatte bestehen, welche durch teilweise Entfernung eines verdampfbaren Trägermediums aus einem Schlamm, der anorganisches Fasermaterial, gegebenenfalls etwas feuerfesten Füllstoff und ein Bindemittel in einem verdampfbaren Trägermedium umfaßt, hergestellt worden ist. Die Gestalt des Siebs kann im Fall von sehr komplizierten Gestaltungen des auszukleidenden

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mit der Gestalt und Abmessung des Hohlraums übereinstimmen, aber im allgemeinen ist nur eine annähernd gleiche Gestalt und Größe erforderlich. Ein besonders wertvolles Auskleidungsmaterial kann auf diese Weise aus Aluminiumsilicaffasern und kolloidaler Siliciumdloxydlösung als Bindemittel hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde eine 1%ige Dispersion von Aluminiumsilicatfasern ("Kaowool", hergestellt von Babcock und Wilcox Company) in einem 30%igen kolloidalen Siliciumdioxydsol (hergestellt von Monsanto Company) hergestellt. Der erzeugte Schlamm wurde auf einen zylindrischen Bronzeschirm mit einer Öffnungsweite von etwa 0,25 mm(60 mesh) filtriert, um eine zylindrische Matte von 150 mm Innendurchmesser, 150 mm Länge und und einer Wandstärke von etwas über 12 mm herzustellen. Die Bildung wurde dadurch bewerkstelligt, daß ein Vakuum von etwa i/2 Atmosphäre an das Innere des Filtersiebs angelegt wurde. Die zylindrische Matte wurde von dem Sieb entfernt und durch schwachen Druck abgeflacht. Der abgeflachte Zylinder wurde in einen zylindrischen Hohlraum von etwa 175 mm Innendurchmesser eingesetzt und genügend geöffnet, um das Einsetzen einer Kautschukblase zu ermöglichen, so daß sie sich zu jedem Ende der Fasermattenbuchse erstreckte. Es wurde Luft unter Druck auf das Innere der Blase mittels einer Handpumpe angelegt, wodurch diese ausgedehnt und die Matte in dichte Berührung mit dem Metallrohr gedrückt wurde. Nach Ablassen des Drucks der Blase blieb die Matte an Ort und Stelle.

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Beispiel 2

Es wurde eine zylindrische Matte von 150 mm Durchmesser, 150 mm Höhe und 12 mm Wandstärke aus AluminiumsiIicatfasern (Eiberfrax, hergestellt von Carborundum Company) Novolakharzünd Methanol hergestellt. Der Fasergehalt betrug 1 % und der Harzgehalt 5%* Die nasse Matte wurde auf eine Erwärmung von 7O⁰C während 15 min gebracht. Nach dieser Zeit war sie, wie gefunden wurde, trocken, hatte eine gute Gestalt und war biegsam. Nach Zusammenlegen des Zylinders
wurde er in einen zylindrischen Hohlraum von 175 mm Durchmesser eingesetzt, der auf 26O⁰C vorerhitzt war. Der Hohlraum war Teil eines Steigersystems einer großen Gußeisengießform. Es wurde eine Blase eingesetzt und aufgeblasen, wodurch bewirkt wurde, daß die Buchse gegen die Hohlraumwand gedrückt wurde. Die Blase wurde entfernt und die Buchse wurde an Ort und Stelle härten gelassen, wobei das Methanol durch die restliche Wärme in dem Hohlraum verdampft wurde. Andere ähnliche Hohlräume, die ebenfalls
Steiger für dieselben großen Gußstücke darstellten, wurden mit handelsüblichen Steigerbuchsen ausgekleidet. Geschmolzenes Gußeisen mit einer Temperatur von 135O⁰C wurde in das Eingußsystem für das Gußstück gegossen und das
Gußstück wurde sich verfestigen gelassen.

Nach dem Guß wurden die Steigerbuchsen untersucht.
Die handelsüblichen Buchsen waren stark erudiert und die
Steiger zeigten eine Menge von Lunkern, was eine niedrige Wärmeisolierung und hohe Abkühlung bzw. Abschreckung anzeigte. Die Steigerbuchse gemäß der Erfindung war im wesentlichen unbeschädigt und der verfestigte Steiger hatte
eine ziemlich flache Oberseite, was eine hohe Wärmeisolierung und niedrige Abkühlung anzeigte.

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Beispiel 5.

Eine biegsame, feuerfeste, wärmeisolierende Zusammensetzung auf der Basis einer Fasermatte, wie sie in Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde in Form einer zusammenhängenden Matte mit Abmessungen von 11o cm Länge, 6o cm Breite und annähernd 12 mm Dicke hergestellt.

Die Matte wurde zur Auskleidung des Kopfes einer 1o-t-Blockform verwendet, welche warm Von einer vorhergehenden Blockgußstufe war.

Die Auskleidung des Kopfes der Blockform wurde in folgender Weise ausgeführt?

Eine mechanisch ausdehnbare Formeinrichtung mit Abmessungen (im ausgedehnten Zustand) entsprechend annähernd dem Querschnitt der Formöffnung wurde in die Form im unausgedehnten Zustand herabgelassen. Dann wurde die Matte aus biegsamem Isoliermaterial zwischen die innere Wand der Form und die Formeinrichtung in solcher Weise eingeführt, daß die Auskleidung annähernd dem Innenumfang des oberen Endes der Blockform angepaßt war. Die Formeinrichtung wurde dann ausgedehnt, wobei so das faserförmige, feuerfeste Isoliermaterial fest gegen die vorerwärmten Formwände gedrückt wurde, an denen die Isolierzusammensetzung anhaftete. Die Formeinrichtung wurde entfernt und die Auskleidung wurde härten gelassen.

Im Gebrauch wurde geschmolzener Stahl mit einer Temperatur von 156O⁰C in die Form gegossen bis der Spiegel des geschmolzenen Metalls mit der Oberseite der Isolierungsauskleidung übereinstimmte. Nach Verfestigung des Block-

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metalls wurde_tbeobachtet, daß die Auskleidung den erudierenden Wirkungen des Stahls widerstanden hatte und daß das Auftreten von Primärlunkern sehr gering war; eine Blockausbeute von 90% von gesundem Metall wurde erhalten. Die Metallmenge, die von der Oberseite des Blocks abgeschöpft wurde, betrug 5%. Diese Ergebnisse waren sehr zufriedenstellend.

Beispiel 4

Das Bfispiel 3 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle der Herstellung der Auskleidung aus einer Länge von nassem, biegsamen, wärmeisolierenden Material, zwei lange und zwei kurze rechteckige Platten hergestellt wurden, indem man ein solches nasses Material zu einem trockenen jedoch noch biegsamen Zustand trocknete. In diesem Fall befanden sich die Wämde der Form auf Umgebungstemperatur und vor dem Einsetzen der Platten zwischen die Form-. wände und die Formeinrichtung wurde das Auskleidungsmaterial mit einer gleichmäßigen Schicht von Natriumsilicat-Klebstoff überzogen. Es wurde Druck auf die Auskleidungszusammensetzung wie in Beispiel 3 ausgeübt, die Platten wurden deformiert und hafteten fest an den Formwänden und die Formeinrichtung wurde vor dem Gießen des geschmolzenen Stahls in die Form entfernt.

Die erzielten Ergebnisse waren in jeder Hinsicht ähnlich denjenigen , welche bei Beispiel 3 erhalten worden waren.

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Claims (4)

- ίο - Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung einer Auskleidung in einem Hohlraum, insbesondere einem Blockformkopf oder einem Gießaufsatz, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die zu bekleidende Oberfläche ein Auskleidungsmaterial aufbringt, das aus einer selbsttragenden, deformierbaren, feuerfesten Zusammensetzung auf der Basis einer Fasermatte besteht, und Druck auf die Oberfläche der aufgebrachten Zusammensetzung ausübt, der ausreicht, um die Zusammensetzung dauernd so zu verformen, daß sie der Kontur der Oberfläche angepaßt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der äußeren Oberfläche der feuerfesten Zusammensetzung auf der Basis einer Fasermatte oder auf den zu bekleidenden Wänden des Hohlraums eine Klebstoffschicht vorsieht.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder.2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine mechanisch ausdehnbare Verformungseinrichtung in den Hohlraum einführt, um das Auskleidungsmaterial zu der Gestalt des Hohlraums zu verformen, die Verformungseinrichtung zur Verformung des Materials ausdehnt und sie wieder herauszieht.

4) Verfahren zur Auskleidung eines Hohlraums mit einem wärmeisolierenden Material, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Hohlraum ein vorgeformtes biegsames Auskleidungsmaterial und eine aufblasbare Blase einsetzt, die Blase aufbläst, um das Auskleidungsmaterial gegen die Wand zu drücken und zu der Gestalt des zu bekleidenden Hohlraums zu verformen und dann das Druckmittel aus der Blase abläßt und die Blase herauszieht.

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