DE1948886B2

DE1948886B2 - Trichterrohr und Rohrsteine für die Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken durch steigenden GuB

Info

Publication number: DE1948886B2
Application number: DE19691948886
Authority: DE
Inventors: Masaru Tokio Takashima
Original assignee: AIKOH Co Ltd TOKIO
Current assignee: AIKOH Co Ltd TOKIO
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1969-09-27
Publication date: 1975-04-17
Also published as: DE1948886C3; FR2019856A1; DE1948886A1; SE367936B

Description

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Die Erfindung betrifft Trichterrohre bzw. Rohrsteine für die Herstellung von Eiser- und Stahlblöcken durch steigenden Guß, bestehend aus einem zylindrischen Hohlkörper aus einem feuerbeständigen und wärmeisolierenden Material, dessen Innenfläche gänzlich mit einem Werkstoff versehen ist, der einen über der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt aufweist.

Als Trichterrohr und Rohrstein für die Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken durch steigenden Guß wu d;n Schamottesteine benutzt, da diese eine gute Fiuerbeständigkeit, eine hohe Druckfestigkeit und eii e 1 starken Erosionswiderstand aufweisen.

D e zur Herstellung von Kanalsteinen verwendeten Scham attesteine weisen jedoch nur ein unbefriedigendes Wärmeisolationsvermögen, also ein ungenügendes Vermögen, Wärme zurückzuhalten, auf. In solchem Material geführtes geschmolzenes Eisen oder Stahl kühlt daher merklich ab, ehe es in die Gußform gelangt. Die Wärmeverluste im Schamottekanalstein sind relativ groß.

Außerdem fällt der Einguß in die Blockform bzw. in die Gußform häufig auch ungleichmäßig aus, da sich das Trichterrohr und die Rohrsteine durch das Auftreten von Absplitterungen bzw. Abtragungen verengen oder gar verschließen. Abgesplitterte Partikeln d .τ Schamottesteine werden zusammen mit der Schmelze in die Gußform überführt, was zur Verunreinigung der Gußstücke mit nichtmetallischen Fremdstoffen führt.

Bekannte Trichterrohre und Rohrsteine sind außerde η einstückig ausgebildet, wodurch sie nicht nur aufwendiger herzustellen und zu montieren sind, sondern auch in erhöhtem Maß insbesondere beim Gießen Spannungen ausgesetzt sind.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Trichterrohre bzw. Rohrsteine zu schaffen, die ein hohes Wärmeisolationsvermögen haben, ein gleichmäßiges Steigen des Gusses gewährleisten und die gegossenen Formlinge nicht verunreinigen sowie auch die anderen Nachteile der bekannten Steine nicht aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden Tnchterrohre bzw Rohrsteine der eingangs genannten Art vorgeschlaeen, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet sind, daß der Hohlkörper aus miteinander verbundenen Segmenten gebildet ist, deren Oberfläche gänzlich mit einer perforierten Stahlhülse umschlossen ist, und zu 75 bis 90 Gewichtsprozent aus feuerfestem Material mit einer Korngröße unler 1 mm, zu 3 bis 10 Gewichtsprozent aus Faserstoff und 4 bis 15 Gewichtsprozent aus einem organischen Bindemittel besteht.

Die Trichterrohre bzw. Rohrsteine enthalten nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung 4 bis 7 Gewichtsprozent Faserstoffe. Als organische Bindemittel werden vorzugsweise in der Wärme aushärtende Harze eingesetzt.

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 wärmeisolierenden Form 1 asse hergestellt sind.

Die feuerbeständige und wärmeisolierende Formmasse läßt sich durch Zusammenmischen des genannten feuerbeständigen Materials des Faserstoffes und des organischen Binders herstellen; der nach dem Formen entstandene Formkörper wird i 1 der Wärme getrocknet.

Beispiele für feuerfestes Material mit einer Korngröße unter 1 mm sind Kieselerde, Quarz, feuerfester Ton, Aluminium und Magn.-siuin.

Beispiele für Jen Faserstoff sind organische Fase η aus Pulpt.·, gestampftem Papier oder Baumwolle sowie anorganische Faserstoffe, wie Asbest, Steinwolle, Schlackenwolle und keramische Wolle.

Als organisches Bindemittel, insbesondere wärmeaushärtende Harze, sind beispielsweise verwendbar Phenoiformaldehyd, Cresol-Formaldehyd, Resorcin-Formaldehyd, Phenol-Furfural, Furfurylalkohol, Methaxylen-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und Melamin-Formaldehydharze.

Der zylindrische Hohlkörper kann mit einem Vorsprung an einem seiner Enden und einem Einsprung am anderen Ende versehen sein. Der Vorsprung eines zylindrischen Hohlkörpers 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 Frage Metalle, wie Molybdän (Schmelzpunkt 2620⁰C) und Wolfram (Schmelz-

punkt 3370⁰C); außerdem Metalloxyde, ζ. Β. Chromoxyd (Schmelzpunkt 1990°C), Aluminiumoxyd (Schme'zpunkt 2015 C), Zirkonoxyd (Schmelzpunkt 2715''C), Siliciumdioxyd (Schmelzpunkt 2230⁰C) und Magnesiumoxyd (Schmelzpunkt 2800¹³C); ferner Metallcarbide, ζ. B. Silikoncarbid (Schmelzpunkt > 2700-C) und Titancarbid (Schmelzpunkt 3400 C); schließlich Meiallsilikate, wie z. B. Zirkon"ilikat (Schmelzpunkt 243O¹³C) 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 Körpers zu fusionieren, kann jede bekannte Vorrichtung zur Versprühung der Substanz im Schmelzfluß, ζ. B. ein Brenner zum Schmelzflußversprühen von Metall-Keramik-Werkstoffen, Sprilzpistolen für Aufschweißungen und Plasmastrahlen verwendet werden.

Lin Tnchterrohr und Rohrsteine für die Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken durch steigenden Guß gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen; es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Rohrslein gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Rohrstein gemäß der Erfindung mit rundem Umriß,

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Rohrstein gemäß der Erfindung mit eckigem Umriß,

F i g. 4 einen Längsschnitt zur Verdeutlichung des gegenseitigen Anschlusses zweier Rohrsteine gemäß der Erfindung,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines Rohrsteines gemäß der Erfindung mit rundem Umriß und

Y i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines Rohrsteines gemäß der Erfindung mit eckigem Umriß.

Gemäß F i g. 1 setzt sich ein außen runder, hohler, zylindrischer Hohlkörper aus zwei halbrunden Zylindersegmenten 1 und Γ zusammen, die aus einem feuerbeständigen und wärmeisolierenden Formmaterial hergestellt sind. Die Außenfläche des Körpers ist mit perforierten Stahlplatten 2 und 2' abgedeckt, während die Innenfläche des Körpers mit einem aufgeschweißten Überzug aus einer Substanz3 versehen ist, welche einen oberhalb der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt besitzt. Vor- und Einsprünge des Körpers sind mit 4 und 5 bezeichnet. Auf d:n Vorsprung 4 und den Rücksprung S sind in ententsprechender Weise die mit 6 und 7 bezeichneten Substanzen aufgeschweißt.

Gemäß F i g. 2 besitzen die Segmente 1 und Γ einen halbkreisförmigen Umriß. Mit 2 und 2' sind die beiden perforierten Stahlplalten bezeichnet. Bei 3 befindet sich eine aufgeschweißte Abdeckung ai.s einem Werkstoff mit einem oberhalb der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt. 8 und 8' bezeichnen eine Mutter, während 9 und 9' die dazugehörigen Schrauben identifizieren. Bei 10 berühren sich die beiden halbkreisförmigen Segmente 1 und Γ.

In F i g. 3 bezeichnen 1 und Γ jeweils die Hälfte eines Quadrates bildende Zylindersegmente. 2 und 2' bezeichnen ein Stahlnetz Bei 3 befindet sich der aufgeschweißte Überzug aus der Substanz mit einem oberhalb der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt. 8 und 8' sind entsprechend gebogene Teile, während 9 und 9' die diesen entsprechenden gebogenen Teile bezeichnen. Diese gebogenen Teile 8 und 8' werden mit den gebogenen Teilen 9 und 9' verbunden. Bei 10 berühren sich c'ii beiden, jeweils ein halbes Quadrat im Querschnitt bildenden Zylindersegmente 1 und Γ.
Aus F i g. 4 ist die gegenseitige Verbindung zweier Rohrsteine zu ersehen. 1 und 1' bezeichnen wiederum die halbkreisförmigen Zylindersegmente. 2 und 2' geben die betreffenden, perforierten Stahl platten wieder. 3 bezeichnet den Überzug aus einer Substanz

ίο mit einem oberhalb der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt. 10' ist die Berührungsfläche der beiden halbkreisförmigen Zylindersegmente 1 und V.

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

Beispiel 1
(Trichterrohr)

Zusammensetzung des feuerfesten und wärmeisolierenden Formmaterials:

Gewichtsprozent Kieselerde (Korngröße 0,5 bis 1 mm) 85,5

Papierpulpe 4,0

Asbest 5,0

Phenolformaldehydharz 5,5

Die genannten Materialien wurden zu einer homogenen Mischung verarbeitet. Aus der Mischung wurde ein halbrunder, zylindrischer 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 Länge von 300 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 Teilchenabmessung 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 Rohrstein hergestellt. Diese Rohrsteine wurden miteinander verbunden und bildeten so ein Trichterrohr mit der gewünschten Länge.

Beispiel 2 (Rohrstein)

Zusammensetzung des feuerbeständigen und wärmeisolierenden Formmaterials:

Gewichtsprozent Aluminium (Korngröße 0,2 bis 5,0 mm) 90

Zerstampftes Papier 6

Phcnolfonmaldehydharz 4

Die obigen Stoffe wurden zu einer homogenen Mischung verarbeitet. Aus der Mischung wurde ein halbquadratischer, 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 Seitenlange von 50 mm, eine äußere Seitenlänge von 80 mm und eine Länge von 300 mm. Der Körper wu$e mit einem Stahlnetz mit quadratischen Maschen von 5 mm Abstand abgedeckt. Die Innenfläche, die Fläche des Vorsprunges 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 Rohrstein hergestellt.

Das Trichterrohr und der Rohrstein, der gemäß den Beispielen 1 und 2 hergestellt worden war, wurden mit bekannten Trichterrohren und Rohrsteinen aus Schamotte bei der Prodi lctiin von 1-t-Stahlblöcken durch steigenden Guß unter gleichen Bedingungen untersucht.

Es ergaben sich die folgenden Ergebnisse:

	Trichterrohr	Gespann-	Einfluß auf das	kein	unregel
	und	platte	Gießen des ge	Steigen	mäßiges Steigen
	Rohrstein		schmolzenen Stahls	0	0
Erzeugnis			(Nr.)	0	0
		(Nr.)
	gemäß der	1
	Erfindung	2	1	3
Quadra-			0	2
tiicher
1-t-Stahl-	Schamotte	3
block		4
(6 Blöcke je
Gespann
platte)

Bei Verwendung des Rohrsteines gemäß der vorliegenden Erfindong, 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 Gewichtsprozent und eine Korngrößenabmessung unter 1 mm aufweisen. Sobald das feuerfeste Material eine Korngröße von mehr als 1 mm besitzt, hält der Formkörper häufig nicht die statischen und dynamischen Drücke aus. Die ίο oben angegebene Begrenzung der Korngröße ist erforderlich, um die notwendige Glätle der Innenfläche des Formkörpers herbeizuführen. Um einen Formkörper mit guten feuerfesten und wärnieisolierenden Eigenschaften zu erhalten, muß eine geeignete Menge an Faserstoff und Bindemittel verwendet werden. Daraus ergibt sich die angegebene Grenze.

Der Faserstoff, der aus organischen oder anorganischen Fasern bestehen kann und in dem feuerfesten und wärmcisolierenden Formmaterial verwendet wird, sollte in Mengen von 3 bis 10 Gewichtsprozent, insbesondere in Mengen von 4 bis 7 Gewichtsprozent zur Erzielung der geeigneten Porosität und zur Steigerung Jer wärnieisolierenden Eigenschaft verwendet werden. Wird ein organisches Fasermaterial in einer Menge von mehr als 10 Gewichisprozent benutzt, so 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 Gewichtsprozent benutzt, so ergibt sich andererseits keine ausreichende Feuerfestigkeit. Wird ein anorganischer Faserstoff in einer Menge von mehr als 10 Gewichtsprozent 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 Gewichtsprozent benutzt, so ergibt sich auf der anderen Seite, daß die gewünschte Wirkung nicht erzielt wird.
Die Menge des organischen Binders, insbesondere eines wärmeaushärtenden Harzes, das in feuerbeständiger und wärmeisolierender Formmasse verwendet wird, sollte auf 4 bis 15 Gewichtsprozent begrenzt werden. Wird es in einer Menge von mehr als 15 Gewichtsprozent angewendet, so entsteht eine große Gasmenge, und demzufolge werden die wärmeisolierenden Eigenschaften verschlechtert. Wird es in einer Menge von weniger als 4 Gewichtsprozent angewendet, ergibt sich auf der anderen Seite eine Herab-Setzung der Festigkeit des Formkörpers.

Wie oben erläutert, können mit dem Trichterrohr and dem Rohrstein gemäß der vorliegenden Erfindung sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Es 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 Rohrstcnen aus Schamottesteinen entstehen. Diese Verbesserungen lösen ein sehr wichtiges Problem, so daß das Trichterrohr und der Rohrstein gemäß der Erfindung große Vorteile bieten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Trichterrohr bzw. Rohrstein für die Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken durch steigenden Guß, bestehend aus einem zylindrischen Hohlkörper aus einem feuerbeständigen und wärmeisolierenden Material, dessen Innenfläche gänzlich mit einem Werkstoff versehen ist, der einen über der Temperatur von geschmolzenem Stahl liegenden Schmelzpunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus miteinander verbundenen Segmenten (1,1') gebildet ist, deren Oberfläche gänzlich mit einer perforierten Stahlhülse umschlossen ist, und zu 75 bis 90 Gewichtsprozent aus feuerfestem Material mit einer Korngröße unter 1 ram, zu 3 bis 10 Gewichtsprozent aus Faserstoff und zu 4 bis 15 Gewichtsprozent aus einem organischen Bindemittel besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen Gehalt von 4 bis 7 Gewichtsprozent Faserstoff.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Bindemittel ein in der Wärme aushärtbares Harz ist.