DE1948886A1

DE1948886A1 - Trichterrohr und Rohrsteine fuer die Herstellung von Eisen- und Stahlbloecken durch steigenden Guss

Info

Publication number: DE1948886A1
Application number: DE19691948886
Authority: DE
Inventors: Masaru Takashima
Original assignee: Aikoh Co Ltd
Current assignee: Aikoh Co Ltd
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1969-09-27
Publication date: 1970-04-09
Also published as: SE367936B; FR2019856A1; DE1948886C3; DE1948886B2

Description

8000 Münd,.n 23, Postfach 140 Dipl.-lng. R. H. B a h Γ E.senacher Straße

, Dlp.,Phy₈. Eduard Beizler

^S1S'^!»",S· DipWng. W. Herrmann-Trentepohl

Telegrammanschrift: - _ ,

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Telegrammanschrift:

Telax08 22 9853 ' Babetzpat München

T₁O₅₂₅

488a

I Bankkonten:

194888a

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Zuschrift bitte nach:

AIKCI CO., LTD., Ho. 1-39, 2-chome, Ikenohata, Talto-ku, Tokyo/ Japan

"Triohterrohr und Rohrsteine für die Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken durch steigenden Guß"

Me Erfindung bezieht sich auf Trichterrohre und Rohrateine für die Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken durch steigenden Guß.

Als Trichterrohr und Rohrsteine für die Herstellung von Bisen- und Stahlblöcken durch steigenden Guß "wurden Schamottesteine benutzt, weil der Schamottestein eine gute ii'euerbeständigkeit, eine hohe Druckfestigkeit und einen starken Erosionswiderstand aufweist. *

Obwohl daß Material der Schamottesteine diese Eigenschafbea in der Tat aufweist, sind seine 'wärmeisolationseigenschaft und sein Vermögen Wärme zurückzuhalten, unzureichend, uobsild sich geschmolzenes Eisen oder Stahl durch ein₍aus Schamotte bestehendes Trichterrohr oder über

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solche Rohrsteine bewegt und dann in eine Blockform bei der Herstellung'von Eisen und r.tahlblöeken gelangt, sinkt deshalb die temperatur des; geschmolzenen Eisens oder. .'Jtahls infolge des großen Wärmeverlustes ab;·das .Eingießen des geschmolzenen Eisens oder Stahls in die Blockform fällt gleichmäßig oder ungleichmäßig aus., weil sich das Trichterrohr und die Rohrsteine durch das Auftreten von Absplitterungen bzw. Abtragungen verengen oder gar verschließen; außerdem können saubere Eisen- und Stahlbrücke nicht hergestellt werden, weil zahlreiche Partikel der Schamotte- - steine in "die Blockform zusammen mit dem geschmolzenen Eisen und Stahl eingegossen werden, so daß sich im Ergebnis nichtmetallische Verunreinigungen in den Eisen- und Stahlblöcken befinden.. ' ", . - _

Der Erfindung liegen diese Probleme zugrunde; sie schafft ein Trichterrohr und Rohrsteine, in denen die oben erläuterten Nachteile beseitigt sind.

Das erfindungsgemäße Trichterrohr und die Rohrsteine gemäß der !Erfindung für die Herstellung von Eisen- und Stahlblocken durch steigenden Guß sind gekennzeichnet durch einen zylindrischen Hohlkörper aus miteinander verbundenen Segmenten, die aus feuerbeständigen und wärmeisolierenden Formungen bestehen, wobei die Oberfläche des Körpers gänzlich mit einer perforierten Stahlplatte und seine Innenfläche gänzlich mit einer Aufschweißung aus einem '.ierkstoff versehen ist, der einen über der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt besitzt, und der feuerbeständige und wärmeisolierende Formling zu 75 bis 90 Gew. -°ß> aus feuerfestem Material mit eine^orngröße unter 1 mm, zu 3 bis 10 Gew.■-$, vorzugsweise zu 4 bis 7 Gew.-φ aus Faserstoff und zu 4 bis 15 Gew.-fi aus einem organischen Bindemittel,

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vorzugsweise einem wärmeaushärtenden Harz besteht.

Der Umriß des innen zylindrischen Hohlkörpers- kann rund oder quadratisch bis rechteckig sein. Der außen zylindrische bis eckige und innen zylindrische Körper kann entsprechend aus zwei halbrunden oder halbquadratischen Segmenten bestehen, die aus der feuerbeständigen und wärmeisölierenden Formmasse herbest^llt sind.

Die feuerbeständige und wärmeisolierende Formmasse läßt sich durch Zusammenmischen des genannten feuerbeständigen Materials des Faserstoffes und des organischen Binders herstellen; der nach d ■>:<; Formen entstandene Formkörper wird in der Wärme getrocknet.

Beispiele TAv feuerfestes Material mit einer Korngröße unter 1 mm sind Kieselerde, «Yuarz, feuerfester Ton, Aluminium und Magnesium-.

Beispiele fir den Faserstoff sind organische Fasern aus Pulpe, gestampftem Papier oder Baumwolle, sowie anorganische Faserstoffe, wie Asbest, .Steinwolle, Schlackenwolle und keramische '.."olle.

Als organisches Bindemittel, insbesondere wärmeaushärtende Harne, sind beispielsweise verwendbar Phenolformaldehyd, Cresol-Formald-riyc, Resorcin-Formaldehyä, Phenol-Furfural, Furfurylalkohol, I ethaxyl en-Formal delay α., Harnstoff-Formaldehyd und Kelar.in-Pormaldehydharze.

Der .rylinJri ^ ?ίι^ Hohlkörper kamt mit einem Vorsprung an rineni seiner ünden und einem Einsprung-am anderen Ende ver-

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sehen sein. Der Vorsprung eines zylindrischen Höhlkörpers kann mit dem Einsprung eines weiteren zylindrischen Hohlkörpers verbunden werden.

Vorzugsweise ist die Außenfläche eines solchen Körpers gänzlich mit einer perforierten Stahlplatte abgedeckt; statt einer perforierten Stahlplatte läßt sich auch ein Drahtnetz oder eine entsprechende Vorrichtung verwenden.

Die Innenfläche des Körpers ist völlig mit einer Aufschmelzung aus einer Substanz versehen, die einen oberhalb der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt besitzt, doch können auch der Vorsprung und der Einsprung des Körpers mit dieser Substanz abgedeckt sein.

Beispielsweise kommen als Substanz mit einem Schmelzpunkt, der über der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegt, in Präge Metalle, wie Molybdän (Schmelzpunkt 2620° C) und Wolfram (Schmelzpunkt 3370° C); außerdem Metalloxyde, z.B. Chromoxyd (Schmelzpunkt 199°° C), Aluminiumoxyd (Schmelzpunkt 2015° C), Zirkonoxyd (Schmelzpunkt 2715° C), Siliciumdioxyd (Schmelzpunkt 2230° C) und Magnesiumoxyd (Schmelzpunkt 2800° C); ferner Metallcarbide, z.B. Silikoncarbid (Schmelzpunkt >2700° C) und Titancarbid (Schmelzpunkt 3400° C); schließlich Metallsilikate, wie z.B. Zirkonsilikat (Schmelzpunkt 2430° G) und Magnesiumsilikat (Schmelzpunkt 1900° C).

Um einen Überzug aus der Substanz mit dem oberhalb der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt mit der inneren Oberfläche des hohlen., zylindrischen Kör-

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pers zu fusionieren, kann 3ede "bekannte Vorrichtung zur Versprühung der Substanz im Schmelzfluß, z.B. ein Brenner zum Schmelzflußversprühen von Metall-Keramik-Werkstoffen, Spritzpistolen für Aufschweißungen und Plasmastrahlen verwendet werden.

Bin (Drichterrohr und Bohrsteine für die Herstellung von Eisen- und StahTblöcken durch steigenden Guß gemäß der Erfindung ergehen sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen; es zeigen

Pig. 1 einen Längsschnitt durch einen Rohrstein gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Bohrstein gemäß der Erfindung mit rundem Umriß,

Pig. 3 einen Querschnitt durch einen Bohr stein gemäß der Erfindung mit eckigem Umriß,

Pig. 4 einen Längsschnitt zur Verdeutlichung des gegenseitigen Anschlusses zweier -Bohrsteine gemäß der Erfindung,

Pig, 5 eine perspektivischeinsioht eines BohrSteines gemäß der Erfindung mit rundem Umriß und

Pig. 6 eine perspektivische M&tdhü «Ines Bohr&teines gemäß der Erfindung mit eckigen Umriß.

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Gemäß Pig. 1 seist sich ein außen runder, hohler, zylindrischer Hohlkörper aus zwei halbrunden Zylindersegmenten 1 und 1' zusammen, die aue einem feuerbeständigen und wärmeisolierenden lOrmmaterial hergestellt sind. Die AuSenflache des Körpers ist mit perforierten Stahlplatten 2 und 2· abgedeckt , während die Innenfläche des Körpers mit einem aufgeschweißten Überzug aus einer Substanz 3 versehen ist, welche einen oberhalb der temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt besitzt. Tor- und Sinsprünge des Köxpers sind mit 4 und 5 bezeichnet. Auf den Vorsprung 4 und den Eücksprung 5 sind in entsprechender ¥eise die mit 6 und 7 bezeichneten Substanzen aufgeschweißt.

Gemäß Pig. 2 besitzen die Segmente 1 und 1' einen halbkreisförmigen Umriß. Mit 2 und 2\ sind die beiden perforierten Stahlplatten bezeichnet. Bei 3 befindet sich eine aufgeschweißte Abdeckung aus einem Werkstoff mit einem oberhalb der !Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Sehmelzpunkt. 8 und 8'bezeichnen eine Mutter, -während 9 und 9' die dazugehörigen Sehrauben identifiziarea» Bei IO berühren sich die beiden halbkreisföjmigen Segmente 1 und 1'.

Iniig, 3 bezeichnen 1 sind I^s jeweils die Hilf te eines Quadrates bildende ^ylladersegmente. 2 und 2' bezeichnen ein Stahlnetg, B®i 3 l>@iimd@t sich der aufgeschweiSte Überzug aus der Substanz mit einem oberhalb der !Temperatur von ge-schmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt. 8uM 8» sinä entsprechend gebogen® feilen während 9-'und 9*.41· diesen entsprechenden gebogenen feile bezeichnen. Dies® gebogenen 2?eile 8 und 8» werden mit den gebogenen Seilen 9 und 9* verbunden. Bei 10 "berühren sich die beiden,, jeweils ein halbes Quadrat Im Querschnitt bildenden Zylindersegmente 1 und l^f.

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▲us Fig. 4 1st die gegenseitige Verbindung zweier Röhret eine EU ersehen. 1 und 1* bezeichnen wiederum die halbkreisförmigen Zylindersegmente. 2 und 2' geben die betreffenden, perforierten Stahlplatten wieder. 3 bezeichnet den Überzug aus einer Substanz mit einem oberhalb der !Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt. 10' ist die Berührungsfläche der beiden halbkreisförmigen Zylindersegmente 1 und 1*.

In den Fig. 5 und 6 bezeichnen 1 und. I¹ entsprechende Zylindersegmente. 2 und 21 geben die perforierten Stahlplatten wieder. 3 1st der Überzug aus der Substanz, deren Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegt. In den Fig. 5 und 6 sind die Teile perspektivisch wiedergegeben. 10 bezeichnet hier wiederum die Berührungsfläche der beiden halbkreisförmigen ZyIIndersegmente 1 und I¹. Bei 11 befindet sich eine Lochung, in die sich eine Schraube einführen läßt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bezeichnet 5 einen Einsprang, während 10 die Berührungsfläche der beiden halbquadratischen Zylindersegmente 1 und 1' wiedergibt.

Beispiel 1 (Trichterrohr)

Zusammensetzung des feuerfesten und wärmeisolierenden Formmaterials:

Gew. -ja

Kieselerde (Korngröße 0,5 - 1 mm) 85,5

Papierpulpe 4,0

Asbest 5,0

Phenolfoxsaldehydharz 5,5

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Die genannten Materialien wurden zu einer homogenen Mischung verarbeitet., Aus der Mischung wurde ein halbrunder, zylindrisclier Formkörper mit einem inneren Radius von 50 mm, einem äußeren Radius von 70 mm und einer. Länge von 300 mm mit einem Vorsprung an einem Ende und einem Rücksprung am anderen Ende geformt, sowie in einem Brennvorgang getrocknet. Zwei halbrunde, zylindrische Formkörper wurden zu einem runden,,, zylindrischen Hohlkörper mit einem Innendurchmesser von

™ 100 mm, einem Außendurchmesser von 140) mm und einer Läng;e von 500 mm zusammengesetzt.,Die gesamte äußere Oberfläche des runden, zylindrischen Hohlkörpers wurde mit· Hilfe einer perforierten Stahlplatte mit einer Dicke von 1,6 mm abgedeckt» Die Innenfläche des runden, zylindrischen Hohlkörpers wurde mit einem Schmelzflußüberzug aus einem Aluminiumoxydfilm mit einer Dicke von 0,3 mm versehen. Dazu wurde Aluminiumoxyd mit einer Teliehenabmessung von 250 Maschen einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmastrahles (Auslegung; 500 A bei einer Spannung von 200 V), der eine Gasmischung aus 95 % Argon und 5 '% -Wasserstoff als Arbeitsgas (Gasmenge 30 l/min.) verwendet, zugeführt. Auf diese Weise wurde ein Stein für ein Kerngerinne hergestellt. Diese Gerinnesteine wurden miteinander verbunden und bildeten so ein Kerngerinne mit der gewünschten Länge.

Beispiel 2 (Rohrstein)

Zusammensetzung des feuerbeständigen und wärraeisolierenden Formmaterials:

Aluminium (Korngröße 0,2 - 5,0 mm) 90

zerstampftes Papier 6

Phenolformaldehydharz 4

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Die obigen Stoffe wurden zu einer homogenen Mischung verarbeitet. Aus der Mischung wurde ein halbCLuadratischer, zylindrischer "Formkörper mit einer länge von 300 mm einem Vorsprung an einem Ende und einem-Rücksprung am anderen Ende geformt und unter Erhitzung getrocknet. Zwei dieser halbquadratischen zylindrischen Formkörper wurden zu einem außenquadratischen, innenzylindrischen Hohlkörper zusammengesetzt; dieser besaß eine innere Seitenlänge von 50 mm, eine äußere Seitenlänge von 80 mm und eine länge von 300 mm. Der Körper wurde mit einem Stahlnetz mit quadratischen Maschen von 5 mm Abstand abgedeckt. Die Innenfläche, die Fläche des Yorsprunges und die Fläche des Rücksprunges des Körpers wurden mit einem Molybdänmetallüberzug mit einer Dicke von 0,3 mm versehen; dazu wurde Molybdänmetall mit einer Korngröße von 250 Maschen einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Plasmastrahlflamme, welche Argon als Arbeitsgas verwendete, zugeführt* Auf diese Weise wurde der C>. RohBstein hergestellt. "■■".;■'-.".

Das Iriohterrohr und der Rahrstein, der gemäß den Beispielen 1 und 2 hergestellt worden war, wurden mit bekannten KIrienterrohren und Rohrsteinen aus Schamotte bei der Produktion von 1 t-Stahlblöcken durch steigenden Guß unter gleichen Bedingungen untersucht.

Es ergaben sich die folgenden Ergebnisse:

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Tabelle

Erzeugnis	Trichterrohr und Röhrstein	Gespann platte Nr.	Einfluß auf das Gießen des ge schmolzenen Stahls (Nr.)	0
quadratischer			kein unregel- Stei- mäßiges gen Steißen	0
1 t-Stahlblock (6 Blöcke je Gespannplatte)	gemäß der	1	0	3
	Erfindung	9	0	2
Schamotte	3	1.
4	0

Bei Verwendung des Innengerinnes und des Rohrsteines gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung von Blöcken verminderte sich der Wärmeverlust am Trichterrohr und am Rohrstein im Vergleich zum: Wärmeverlust von Schamottesteinen; außerdem ergaben sich keine Abspaltungen am Trichterrohr und am Rohrstein gemäß der Erfindung. Entsprechend liegen die Ergebnisse in der vorstehenden Tabelle.

Das feuerfeste Material, das in der feuerfesten und wärmeisolierenden Formmasse zu verwenden ist, sollte einen Anteil von 75 bis 90 Gew,-# und eine Korngrößenabmessung unter 1 mm aufweisen. Sobald das feuerfeste Material eine Korngröße iron mehr als 1 mm besitzt, hält der !Formkörper häufig nicht die statischen und dynamischen Drücke aus. Die oben angegebene Begrenzung der Korngröße ist erforderlich, um die notwendige Glätte der Innenfläche des Formkörpers herbeizuführen. Um einen Formkörper mit guten feuerfesten und wärmeiso3a-ierenden Eigenschaften zu erhalten, muß eine geeignete Menge an Faser-

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stoff und Bindemittel verwendet werden. Daraus ergibt sieh die angegebene Grenze.

Der Paserstoff, der aus organischen oder anorganischen Fasern bestehen kann und in dem feuerfesten und wärmeisolierenden Formmaterial verwendet wird, sollte in Mengen von 3 bis 10 Gew. -/ό, insbesondere in Mengen von 4 bis 7 Gew. -°ß> zur Erzielung der geeigneten Porosität und zur Steigerung der wärmeisolierenden Eigenschaft verwendet werden. Wird ein organisches Fasermaterial in einer Menge von mehr als 10 Gew.-^- benutzt, sq ergibt sich häufig ein Aufreißen des Formkörpers durch das Gas, das bei Aufheizung des Formkörpers durch den geschmolzenen Stahl entsteht und auf diese/Weise wird die Druckfestigkeit häufig herabgesetzt, "wird der Faserstoff in einer Menge von weniger als 3 Gew.-$ benutzt, so ergibt sich andererseits keine ausreichende Feuerfestigkeit. Wird ein anorganischer Faserstoff in einer Menge von mehr als 10 Gev/.->& verwendet, so schmilzt er oft in einer Atmosphäre mit hoher Temperatur, und folglich wird die feuerfeste "Eigenschaft nennenswert herabgesetzt? wird er in einer Menge von weniger als 3 Gew.-$ benutzt, so ergibt sich auf der anderen Seite, daß. die gewünschte -Wirkung nicht erzielt wird.

Die Menge des organischen Binders, insbesondere eines warmeaushärtenden Harzes, das in feuerbeständiger und wärmeisolierender Formmasse verwendet wird, sollte auf 4 bis 15 Gew.-^ begrenzt werden. "Kird es in einer Menge von mehr als 15 Gew.-£ angewendet, so entsteht eine große Gasmenge und demzufolge werden die wärmeisolierenden Eigenschaften versohleentert. Wird es in einer Menge von weniger als

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4 Gew.-fo angewendet, ergibt sich auf der anderen Seite eine Herabsetzung der Festigkeit des Formkörpers.

Wie oben erläutert, könne« mit dem Trichterrohr und dem Rohrstein gemäß der vorliegenden Erfindung sehr gute Ergebnisse erzielt werden," Bs hat sich gezeigt, daß kein Steigen und kein unregelmäßiges Steigen des geschmolzenen Stahls bei der Herstellung von Blöcken und steigendem Guß, wie es beim Stande der Technik der Fall ist, auftritt. Gemäß der Erfindung treten keine Einschlüsse aus nichtmetallischen Substanzen im Stahlblock auf, wie sie bei der Verwendung von Trichterrohren oder Rohrsteinen aus Schamottesteinen entstehen. Diese Verbesserungen lösen ein sehr wichtiges Problem, so daß das Trichterröhr und der Röhrstein gemäß der Erfindung große Vorteile bieten.

Patentansprüche

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Claims

Pat e η t a η s ρ rü.ch e

1. Trienterrohr und Röhrstein für die Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken durch, steigenden Guß , g e k e η η ζ eic h η e t d u r c h einen zylindrischen Hohlkörper aus miteinander verbundenen Segmenten, die aus feuerbeständigen und wärmeisolierenden Formungen bestehen, wobei die Oberfläche des Körpers gänzlich mit einer perforierten Stahlplatte und seine Innenfläche gänzlich mit einer Aufschweißung aus einem Werkstoff versehen ist, der einen über der Temperatur vosn geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt besitzt, und der feuerbeständige und wärmeisolierende Formling zu 75 bis 90 Gew.-^ aus feuerfestem Material mit einer Korngröße unter 1 mm, zu 3 bis 10 Gew.-$,vorzugsweise zu 4 bis 7 Gew.-^ aus Faserstoff und zu 4 bis 15 Gew.-% aus einem organischen Bindemittel, vorzugsweise einem wärmeaushärtenden Harz besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß des zylindrischen Hohlkörpers kreisförmig bis quadratisch ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet , daß ein Ende des zylindrischen Hohlkörpers einen Vorsprung und das andere Ende einen Rücksprung aufweist. ■

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Stahlplatte mit einem Stahlnetz verwirklicht ist.

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5. . Vorrichtung nach Anspruch 1 , d a d u r c h ge -

kennzeichnet, daß der Vor- und der Rticksprung mit einem aufgeschweißten Mantel aus einer Substanz versehen sind, deren Schmelzpunkt über der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegt.

6. Vorrichtung nach .Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß das: feuerfeste Material aus Kieselerde, Quarz, feuerfestem Ton, Aluminium oder Magnesium ausgebildet ist. - -

7. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das ITasermaterial aus organischen Faserstoffen, wie Pulpe, gestampftem Papier und Baumwolle oder anorganischen Faserstoff en,' wie Asbest, Steinwolle, Schlackenwolle oder keramischer Wolle ausgewählt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das organische Bindemittel aus Phenolformaldeiiyd, Cresol-Formaldehyd_e Resorcin-Formaldehyd, Phenol-Furfural, Furfurylalkohol, Methaxylenformaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und Melamin-Formaldehydharz ausgewählt ist.

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L e e r s e i t e