DE1960801C - Verfahren zum Aufschmelzen erstarrter Metallschmelze in keramischen Ausgüssen von metallurgischen Gefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auf- die Stahlschmelze im Gießgefäß bis an die zum Einschmelzen erstarrter Metallschmelze in keramischen frieren neidenden Dicht- und Gleitflächen der Schieber-Ausgüssen von metallurgischen Gefäßen, z. B. Gieß- verschlußieüe heranreicht, sondern sich im Abstand pfannen. wie es vorwiegend in Stühlwerken und bei des flüssigen Bleies bzw. des !unförmigen Bleches von solchen metallurgischen Gefäßen, angewendet wird, 5 diesen befindet. Auch diese Verfahren konnten keinen deren Ausflußöffnung mit einer Verschließeinrich- Eingang in die Praxis finden, weil einerseits Blei wegen timg, beispielsweise einem Schieberverschluü, in seiner wringen Oberflächenspannung das immerhin Wirk verbindung steht. bis ungefähr 20" „ Porigkeit aufweisende feuerfeste

Da es bekanntlich bei Metallgießvorgängcn der Material der Schieberplatte infiltrieren und durchversehiedensten Art. z. B. beim Kokillenguß, Strang- io dringen und dadurch den Stein sensibilisieren und für guß usw., immer wieder vorkommt, daß vornehmlich die im Gießgefäß befindliche Schmelze durchlässig beim Anguß die flüssige Schmelze in der Ausfluß- machen kann. Andererseils vermag ein in die Ausguß-Öffnung in unerwünschter Weise erstarrt ist, muß durchflußöffnung eingelegter hutförmiger Blecheinsat/ zum Beginn des Gießvorganges die erstarrte Schicht das Einfrieren des Ausgusses nicht zu verhindern, weil vorher aufgeschmolzer! werden. Zu diesem Zweck 15 die flüssige Schmelze zusammen mit diesem Einsatz ist es besonders in Stahlwerken bekannt und üblich, im Ausguß einfriert. Nachträgliches Aufbrennen mit den «eingefrorenen« Ausguß bzw. dessen Ausfluß- Sauerstoff ist auch hier unerläßlich.
öffnung mit Hilfe einer sogenannten Sauerstofflanze Durch die Erfindung sollen die geschilderten Nachdureh Zuführung von Sauerstoff aufzubrennen. Das teile vermieden und ein Verfahren geschaffen werden, feuerfeste keram sehe Material des Ausgusses bzw. 20 das ein spontanes Aufschmelzen erstarrter Metalled den Ausguß bildenden Teile unterliegt dabei schmelze im Bereich der Ausflußöffnung keramischer zu.ι Ige der hohen, im Bereich der Sauerstoffzufuhr Ausgußtcile, denen eine Verschlußeinrichtung nachherrschenden Temperaturen um 20C0C um, der geordnet ist, zuverlässig ermöglicht, ohne das feuerrelativ breiten Einwirkungszone der Sauerstoffflamme feste Material dieser Teile über normales Maß hinaus einer hohen thermischen Beanspruchung, welche zu 25 thermisch zu beanspruchen und vorzeitig zu erweichen, vorzeitigen Verschleit'erscheinungen führen kann. Zu diesem Zweck soll erfindungsgemäß ein exo-Diese nachteiligen Wirkungen wurden noch durch thermes Material mit unterhalb der Erstarrungsden hohen Schwierigkeitsgrad du s;s manuellen, mehr temperatur liegender Zündtemperatur, vorzugsweise gefühlsmäßig i>> visuell durchführbaren Aufbrenn- eine Mischung aus Aluminium und einem reduziervorganges mit Sauerstoff bep<">nstigt. Es hat zwar 3° baren Metalloxid höherer Oxydationsstufe, in die bei nicht an Versuchen gefehlt, dieses unerwünschte geschlossenem Ausguß freie Ausflußöffnung einEinfrieren durch zusätzliches Aufheizen von erstar- gebracht werden.

rungsgefährdeten Durchflußöffnurgen zu verhindern; Beim Öffnen der unter dem Ausguß angeordneten

wie die Praxis allerdings immer wieder ztijte, ohne Verschlußeinrichtung wird das exotherme Material

nennenswerten Erfolg. So wurde z. B. nach der 35 unmittelbar von der Strahlungswärme der erstarrten

britischen Patentschrift 968 693 dieses Aufheizen an Metallschmelze entzündet, so daß durch die frei

einem feuerfesten Gießpfannenausguß durch exo- werdende Verbrennungswärme von etwa 2500⁰C die

therme Reaktion von in einem im Bereich der Durch- erstarrte Schmelzenschicht aufgeschmolzen wird, ohne

flußöffnung angeordneten ungebrannten Magnesit- daß es eines äußeren Eingritfes hierzu bedarf,

einsatz in feinverteilter Form chemisch gebundenem 40 Bei Verwendung eines metallurgischen Gefäßes mit

metallischem Aluminium und Eisenoxid zu bewirken Schieberkerschluß zur Regulierung der Ausflußmenge

versucht, was aber die Widerstandsfähigkeit und aus dem Gefäß und zum völligen Abschluß der Aus-

das Verschleißverhalten des Magnesiteinsatzes gegen- flußöffnung ist es vorteilhaft, wenn das exotherme

über der durchfließenden Schmelze stark herabsetzt Material bei geschlossener Schieberstellung in die

und außerdem zu unerwünschten Kontaktreaktionen 45 Ausflußöffnung der beweglichen Schieberplatte ein-

des Ausgußtragkörpers, z.B. Schamotte, mit den gebracht wird. Als zweckmäßig hat sich hierbei gezeigt,

exothermen Bestandteilen des Magnesiteinsatzes füh- das exotherme Material in Form eines gepreßten oder

ren kann. gegossenen Körpers, vorzugsweise in Tablettenform,

In Würdigung dieser Erkenntnisse geht demgegen- in die Ausflußöffnung einzusetzen. Dem exothermen über aus der csterreichischen Patentschrift 267 095 50 Material als einer Mischung aus Aluminium und als bekannt hervor, eine exotherme Reaktion von reduzierbarem Metalloxid können in weiterer Ausaußen auf den im Boden einer Gießpfanne befind- bildung der Erfindung die Zündtemperatur erniedrilichen feuerfesten Stopfenstangenausguß zur Vermci- gende Oxydationsmittel, z. B. Kaliumperchlorat, Nadung des Einfrierens der durchfließenden Schmelze triumnilral oder Bariumperoxid, zugesetzt werden. Zur einwirken zu lassen, durch Anordnung halbzylin- 55 Verbesserung der Zünd- und Brennbarkeit können drischer, mit exothermer Masse gefüllter Schalen ferner dieser exothermen Materialmischung brennbare, von außen um den Ausguß herum. Dieser Gedanke exotherm reagierende Stoffe, wie Kohlenstoff und/oder ist für andere als Stopfenstangenausgüsse, z. B. mit Magnesium, beigegeben werden. Auch kann mit Schiebcrversi-hluCeinrichtungen zusammenwirkende Voiteil, um das exotherme Material in eine bestimmte Ausgüsse wegen der mangelnden äußeren Zugänglich- 60 Form pressen oder gießen zu können, der exothermen keit der feuerfesten Schieberteile nicht ohne weiteres Mischung ein leicht brennbares, vorzugsweise verübertragbar, dampibares Bindemittel, z. B. Paraffin, Kollophonium Schließlich zeigen die österreichischen Patent- oder ein Kunstharz, zugesetzt werden. Als besonders Schriften 274 266 und 275 063, wie mit Hilfe eines vor vorteilhaft hat sich nach der Erfindung als exothermes dem Füllen eines mit Schieberverschluß ausgerüsteten 65 Material eine Mischung aus 7 bis 15 Gewichtsprozent Gießgefäßes mit Stahlschmelze in den Ausguß von Kaliumperchlorat, 1,5 bis 4 Gewichtsprozent Kohlenoben eingeführten Füllstoffes, z. B. aus Blei bzw. hut- stoff, 5 bis 10 Gewichtsprozent Magnesium, 38 bis förmieem Blecheinsalz, verhindert werden soll, daß 41 Gewichtsprozent Aluminium und 38 bis 41 Ge-

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wichisprozeni Eisenoxid zuzüglich eines Bindemittels. 1 ragkörper 7, in v\e!c':em eine mit Durchflußoffnung vorzugsweise I'henolharz, ν on 4 bis 5 Gewichtsprozent. versehene Sc'leiterplatte 8 mit unten anschließender bezogen auf die (iesanUinisehung, erwiesen. Zur Ver- Auslaufhülse 9. je aus feuerstein Material, feuerfe-.t besserung der Zündbarkcit der exotheimen Material- eingebettet sind und bei dem mil Hilfe von in der mischung kann auf deren der Schmelze zugekehrten 5 Gehäuseplatte angelenkten Bolzenschrauben 10 mit Oberfläche eine dünne Schicht Baniimperoxid oder lederelementcn 11 imJ mit Muttern 12 die Schieber-Kuliumperciiloral vermischt mit Schwefel etwa im platte samt Tragkörper und AiislaLifiiüKe gegen die Verhältnis 2 : 1 aufgetragen werden. Lochplatte 6 gleitend und verschiebbar umstellbar

In w. ,terer Ausbildung der hrlindung kann vor dem sind. Tragkörper 7. Schieberplatte 8 und Auslauf-Fiillen des Gefäßes mit Metallschmelze bei gesehlos- io hülse 9 sind mit Hilfe eines am Tragkörper angrei-.senem Ausguß eine Schicht 1 isenspane und daran fenden. bei 13 angedeuteten hvdra;ilischen Antriebs anschließend eine Schicht Kalziumsilizium oder 1 erro- parallel zum Piannenboden linear verschiebbar. Mit Silizium in den bei gefülltem Gefäll unmittelbar von 14 ist eine aus einem exothermen Gemisch gepreßte der Metallschmelze beaufschlagten Teil der Ausfluß- Zündtablelie bezeichnet, welche vor dem /usammenöffnung (Hülse) eingefüllt werden. Dies hat den Vor- 15 bau und vor dem Anbringen des Schiebcrverschlusses teil, di.ß die den Ausguß hildi η len und angrenzenden am Pfannenboden von oben in die freie Durchlaßfjiierfeslen Teile durch die frei werdende Lösiings- öffnung 8' der Schieberplatte dichtllächenbündig einv»ännc aufgeheizt werden, um einem Wärmeentzug gelegt wird. Lm einen guter. Sitz der tablette in der aus der flüssigen Schmelze und damit dtm Frstarrungs- Bohrung zu gewährleisten, ist diese mit einem die Vorgang der Schmelze entgegenzuwirken. 20 Toleranz von Tablet» 1 in Durchflußoffnung aus-

Durch die deutsche Patentschrift 1 195 911 ist zwar gleichenden selbstklebenden Papierstreifen 14' um-Kalziumsilizium als metallurgisches Aufheizmittel zum wickelt. Nach Montage des Schieberverschlusses ver-Aufheizen der Metallschmelze im Verteiler von Mehr- bleibt die Schieberplatte in geschlossener Stellung, wie fachstranggießan'ajen bekannt, eine bloße Über- dargestellt. Vor dem Einbringen der flüssigen Schmelze tragung ohne gleichzeitige Verbindung mit dem er- as in die Gießpfanne werden mit Hilfe eines Trichters finderischen Hauptgedanken würde jedoch die er- zunächst eine etwa 2 cm hohe Schicht Fisenspäne 15 findungsgemäße Aufgabe zu lösen nicht imstande in die Durchflußoffnung der Lochplatte 6 und daran gewesen sein. anschließend, die Durchflußoffnung der Ausgußhiilse 4

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, vor dem ausfüllend, eine Schicht Kalziumsilizium (CaSi) 16 Füllen des Gefäßes mit flüssiger Schmelze bei ge- 30 eingefüllt. Beide Schichten können auch in eine mit schlossenem Ausguß zunächst eine Schicht Eisenspäne ihrem AußendurchmesserdemDurchmesserdcrDurch- und daran anschließend eine Schicht aus Aluminium flußöffnung entsprechenden Papphülse eingebracht und Eisenoxid, vermischt mit Eisenspänen, in den bei und demzufolge die Papphülse vor dem Anbringen der gefülltem Gefäß unmittelbar von der Metallschmelze Schieberplatte 8 von unten in die öffnung der Lochbeaufschlagten Teil der Ausflußöffnung (Hülse) ein- 35 platte 6 eingeführt werden. Beim Füllen der Pfar.nc zufüllen. Um diese Lösungswärme erzeugenden Mi- mit flüssiger Schmelze schmelzen die in Ausgußhülse schlingen vorteilhaft von außen durch die Gefäßwand und Lochplatte vorher eingebra~hten Schichten und hindurch in die Ausflußöffnung einbringen zu können, heizen durch ihre abgegebene Lösungswärme deren lassen sich die Schichten aus Eisenspänen und Kai- feuerfestes Material auf. Sie bilden dabei eine gute ziumsilizium oder Ferrosiliziun oder gegebenenfalls 40 Wärmebrücke zwischen flüssiger Metallschmelze und Aluminium, Eisenoxid und Eisenspänen in einer in Schieberplatte. Soll die Gießpfanne entleert werden, die Ausflußöffnung einsetzbaren Hülse leicht brenn- wird durch den hydraulischen Antrieb die Schieberbarem Material, z. B. Pappe, befindlich als vorge- platte in der Zeichnung nach links bewegt, so daß ihre fertigte Patronen, verwenden. Ausflußöffnung 8' und die darin befindliche exotherme

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 45 Zündtablette 14 sich mit der Durchflußoffnung von Zeichnung dargestellt und anschließend näher er- Lochplatte 6 und den darin befindlichen Metallläutert: pfropfen axial überdeckt. Etwa nach einer Minute hat

Mit 1 ist der Metallmantel im Bereich des Bodens das exotherme Material der Zündtablette die erforderciner teilweise im Längsschnitt dargestellten Gieß- liehe Zündtemperatur von etwa 400'C erreicht und pfanne mit Schieberverschluß bezeichnet, welcher ein 50 verbrennt unter Erzeugung einer Veibrennungswärme die Außenwand und den Boden bedeckendes fe>.es- von etwa 25OO°C. Dabei werden etwa in den Durchfestes Futter 2 trägt. Metallmantel 1 und Feuerfest- fluß öffnungen von Lochplatte und Ausgußhülse erfutter2 sind an einer Stelle des Pfannenbodens für stan;e Schmelzenteile wieder verflüssigt, so daß der den Auslauf der flüssigen Schmelze durchbrochen, an gewünschte Abguß aus der Pfanne reibungslos erder ein außen rechteckig ausgebildeter Bodenstein 3 55 folgen kann.

mit trichterförmigem Einlaufloch 3' und einer nach Z'ir Herstellung der Zündtablette werden zunächst

unten sich erweiternden öffnurg vorgesehen ist, in folgende pulverförmige Materialien gemischt: 11,8 Geweicher eine Ausgußhülse 4 ebenfalls aus feuerfestem wichtsprozent KClO₄, 39,0 Gewic'Usprozent Al, Material eingemortelt ist. 39,0 Gewichtsprozent Fe₅₁Oj,, 7,5 Gewichtsprozent Mg

Der zur Regulierung der Ausflußmenge und zum 60 und 2,7 Gewichtsprozent C. Diese Mischung wird mit völligen Abschluß der Ausflußöffnung dienende einem Phenolharzbinder von etwa 4,5 Gewichtspro-Schiebei Verschluß besteht im wesentlichen aus einer zent, bezogen auf die Gesamtmischung, gemischt und am Metallmantel 1 am Pfannenboden angeschraubten in einer entsprechenden Form zu einer Tablette gepreßt, (nicht näher dargestellt) gußeisernen Gehäuseplatte 5 Die Zündreaktion der Tablette wird durch drei nach-

mit abnehmbarem Deckel 5', einer mit einer mittleren 65 einander ablaufende Reaktionen gekennzeichnet, wo-Bohrung ve.jfthenen, von unten axial gegen Ausguß- bei jede Reaktion nacheinander durch ihre Wärmehülse und Bodenstein befestigten Lochplatte 6 aus tönung das Temperaturniveau der nachfolgenden feuerfestem Material sowie aus einem gußeisernen Reaktionen liefert.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufschmelzen erstarrter Metallschmelzc in keramischen Ausgüssen metallurgischer Gefäße, insbesondere Gießpfannen, die mit einer einem Ausgußstein nachgeordneten Verschlußeinrichtung ausgerüstet sind, gekennzeichnet durch Einbringen eines exother- ao men Materials mit unterhalb der Erstarrungstemperatur liegender Zündtemperatur, vorzugsweise einer Mischung aus Aluminium und einem reduzierbaren Metalloxid höherer Oxydationsstufe, in die bei geschlossenem Ausguß freie Ausfluß- as öffnung.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines Plattenschieberverschlusses zur Regulierung der Ausflußmenge aus dem Gefäß und zum völligen Abschluß der Ausflußöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß das exotherme Material bei geschlossener Schieberstellung in die Ausflußöffnung der beweglichen Schieberplatte eingebracht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das exotherme Material in Form eines gepreßten oder gegossenen Körpers, vorzugsweise in Tablettenform, in die Ausflußöffnung einsetzbar ist.

4. Zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 dienendes exothermes Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung aus Aluminium und reduzierbarem Metalloxid die Zündtcmpcralur erniedrigende Oxydationsmittel,

z. B. Kaliumpcrchlorat (KClO₄), Natriumnitrat (NaNO₃) oder Bariumperoxid (Ba₂O₂), zugesetzt sind.

5. Zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 3 dienendes exothermes Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung brennbare, exotherm reagierende so Stoffe, wie Kohlenstoff und/oder Magnesium, bei* gegeben sind.

6. Zur Durchführung des Verfahrens nach den

Ansprüchen 1 bis 3 dienendes exothermes Material nach den Ansprüchen 4 und S, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung ein leicht brennbares, vorzugsweise verdampfendes Bindemittel, z. B. Paraffin, Kolophonium oder ein Kunstharz, zugesetzt ist.

7. Zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 dienendes exothermes Material nach den Ansprüchen 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Mischung aus 7 bis 15 Gewichtsprozent Kaliumpcrchlorat (KCIO₄). 1.5 bis 4 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C), 5 bis 10 Gewichtsprozent Magnesium (Mg). 38 bis 41 Gewichtsprozent Aluminium (Al) und 38 bis 41 Gewichtsprozent Eisenoxid (Fe₂O₃) zuzüglich eine* Bindemittels, vorzugsweise Phenolharz, von 4 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung.

8. Zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 dienendes exothermes Material nach den Ansprüchen 4 bis 7, didurch gekennzeichnet, daß auf die der Schmelze zugekehrte Oberfläche der exothermen M iterialmischung eine dünne Schicht Barium->eroxid (Ba₂O₁) oder Kaliuirnerchlorat (KCIO₁) vermischt mit Schwefel im Verhältnis 2: 1 aufgetragen ist.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Füllen des Gefäßes mit Metallic im:lzc bei geschlossenem Ausguß eine Schicht Eisenspäne und daran anschließend eine Schicht Kalziumülizium (CaSi) oder Ferrasilizium (FcSi) in den bei gefülltem Gefäß unmittelbar von der Metallschmelze beaufschlagten Teil der Ausflußüffnung (Hälse) eingefüllt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, d iß vor dem Füllen de? G.f i^s mit flüssige Schmelze bei geschlossenem Ausguß zunächst ei ic mit Eis en spänen gemagerte Schicht am Aluminium (Al) und Eisenoxid (Fu₁Oj) und daran anschließen! eine Eisenspäneschicht in den bei gefülltem Gefäß unmittelbar von der Metallschmelze beaufschlagten Teil dir Ausfljßjffnuns (Hülse) eingebracht wird.

11. Herstellung der Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 9 und 10 dadurch gekennzeichnet, daü die Schichten au; Eisenspänen und Kalziumsilizium _vCaSi) odei Ferrosilizium (FeSi) oder gegebenenfalls Alu mi nium (Al) und Eisenoxid (Fe₁Oj) gemagert mil Eisenspänen in einer in die AusfluBofTnung ein· setzbaren Hülse aus leicht brennbarem Material z. B. Pappe, enthalten als vorgefertigte Patron« verwendbar sind.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen