DE1964433C3

DE1964433C3 - Verwendung von Kohlenstoffmaterial zur Herstellung von Stopfen und Ausgüssen

Info

Publication number: DE1964433C3
Application number: DE19691964433
Authority: DE
Inventors: Werner 4150 Krefeld Richter
Original assignee: Stoecker and Kunz GmbH
Current assignee: Stoecker and Kunz GmbH
Priority date: 1969-12-23
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE1964433B2; DE1964433A1; FR2072013A1; GB1335224A; FR2072013B1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Koh-Tensioffmaterial in einer Körnung von 0,1-1,5 mm zur Herstellung von Stopfen und Ausgüssen für metallurgische Schmelzen.

Die Gefäße: für metallurgische Schmelzen, insbesondere Gießpfannen für Stahlschmelzen enthalten als Absperrelement vielfach einen im Boden des Gefäßes eingesetzten Ausguß und einen darüber befindlichen Stopfen. Durch das Aufsetzen des an der Stopfenstange befestigten Stopfens auf den Ausguß und das Abheben des Stopfens vom Ausguß wird der Abfluß der Metallschmelze geregelt. Um die Betriebseigenschaften dieses Absperrelements zu verbesem und insbesondere die Temperaturwechselbeständigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit der Stopfen zu erhöhen sowie dem evtl. Kleben von Stopfen und Ausguß aneinander entgegenzuwirken, werden vielfach derartige keramische Formkörper unter Zusatz von feinieiligem Graphit hergestellt. Der Gehalt an feinteiligem Graphit, dem eine ausgerichtete kristalline Struktur bzw. Blättchenform eigen ist, führt jeuoch im Herstellungsprozeß beim Mischen, Pressen und nachfolgenden Brennen der feuerfesten Erzeugnisse zu vielfachen Schwierigkeiten, die ganz besonders bei relativ trocken verarbeiteten Grundmischungen mit nur geringem Tonanteil auftreten. Bei den halbtrocken und trocken verarbeiteten Massen war es außerdem nicht möglich, mehr als 4% Graphit einzusetzen. Die schlechte Vefärbeitbäfkeit äußert sich nach dem Pressen und insbesondere nach dem Brand in Rissen, welche die Betriebseigenschaften der Erzeugnisse in Frage stellen. Es ist zu vermuten, daß das ungünstige Verhalten graphithaltiger Massen durch die spezielle, den inneren Zusammenhang der Masse unterbrechende Wirkung des feinsten oder blättchenförmigen Graphits begründet ist. So wird beobachtet, daß bei intensiver Vermischung der Massen . die eingeschlickerten Festbestandteile mit Graphit .- umlagert werden und Kügelchen bilden. Die;bindende Wirkung des Tonanteils in der Masse und die Verzahnung der Feststoffe werden dadurch herabgemindert.

Nach dec FR-PS 857482 sind RohreifÜr Gießpfannen bekannt, die aus einer feuerfesten plastischen Mischung von Ton und Graphit, oder von Ton und einem anderen Kohlenstoffmaterial, wie z. B.. Steinkohle, Koksstaub, zerkleinerter. Koks, hergestellt werden.

ίο Der Anteil des Kohlenstoffmaterials kann 10-33 V₃ % betragen. Die Mischungen mit dem körnigen Kohlenstoffmaterial führen aber nicht in zufriedenstellender - Weise zu rißfreien Rohren^insbesondere nicht bei Mischungen mit geringem Tonanteil.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die bei den bisher üblichen Stopfen und Ausgüssen aus tonerdereichem feuerfesrem Material und Kohlenstoff leicht auftretenden Fehler zu beseitigen und gleichzeitig den Einsatz höherer Kohlenstoff gehalte zu ermöglichen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in der Verwendung von Kohlenstoffmaterial in Form von Koks, Petrolkoks oder graphitiertem Elektrodenbruch mit im wesentlichen ungerichteter kristalliner Struktur in einer Körnung von 0,1—1,5 mm zur Herstellung von Stopfen und Ausgüssen aus tonerdereichem feuerfestem Material und gegebenenfalls weiteren Zusätzen und Bindemitteln für metallurgische Schmelzen. Durch die Verwendung des beschriebenen Kohlen-

jo Stoffmaterials können leicht Mischungen für Stopfen und Ausgüsse mit wesentlich erhöhtem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden, ohne daß dabei irgendwelche Störungen durch Rißbildung an den Erzeugnissen auftreten. Das Kohlenstoffmaterial kann in einer Menge von bis zu 50 Gew.-% und insbesondere 5-30 Gew.-%, bezogen auf die Stopfen und Ausgüsse, ver-.wendet werden. Beiden höheren Anteilen von körnigem Kohlenstoff ist es zu empfehlen, zur Erzielung der gewünschten hohen Dichte des Formkörpers die

-ίο Körnung des Kohlenstoffs dem Kornaufbau der Masse anzupassen bzw. Teile der oxidischen körnigen Bestandteile, z. B. Schamotte, durch körnigen Kohlenstoff zu ersetzen. Die Abstimmung des geeigneten Kornaufbaus beim Vorliegen mehrerer körniger feuerfester Materialien entspricht dabei den auf dem Gebiet der Keramik üblichen Maßnahmen. Als vorteilhaft bezüglich der Verarbeitbarkeit der Mischungen und der guten Beschaffenheit der Erzeugnisse hat sich vor allem der Einsatz von Petrolkoks erwiesen. Insbesondere lassen sich jetzt auch Stopfen und Ausgüsse mit gesteigertem Kohlenstoffgehalt nach dem Trokkenpreßverfahren herstellen. Das Trockenpreßverfahren geht aus von Mischungen aus tonerdereichem gekörnten Material, wie z. B. Schamotte, etwa 5 Gew.-% feuerfestem Ton in Form von Schlicker, körnigem Kohlenstoffmaterial und einem eventuellen zusätzlichen Bindemittel, aus welchen Mischungen die Formkörper durch Pressen, Trocknen und anschließendes reduzierendes Brennen hergestellt werden.

bö Die bei graphithaltigen Stopfen und Ausgüssen erzielten Eigenschaften, insbesondere die Widerstandsfähigkeit gegen Abplatzen, werden allgemein auf die feinteilige Durchsetzung des keramisch gebundenen Formkörpers und die gute Wärmeleitung zurückgeführt. Es war nun nicht ohne weiteres zu erwarten, daß bei im keramischen Formkörper vorliegenden körnigen Kohlenstoffmaterial bis über 1 mm, dessen Feinanteile unter 0,1 mm also fehlten, noch eine gün-

stige Temperaturwechsel- und Infiltrationsbeständigkeit und insgesamt hohe Korrosionsfestigkeit vorliegt. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß trotz der bei dem erfindungsgemäßen Formkörper fehlenden Durchsetzung mit feinteüigem Graphit gute Betriebseigenschaften gegeben sind.

Um ferner eine Verbesserung der allgemeinen Verschleißeigenschaften der Stopfen und Ausgüsse zu erreichen, ist es nach der Erfindung vorteilhaft, wenn bei der Herstellung der Mischung alkalihaltige Stoffe, insbesondere femteiliger Feldspat und Glasmehl zugesetzt werden und der Alkaligehalt in den gebrannten Stopfen und Ausgüssen weniger als 4 Gew.-% und insbesondere 1—3 Gew.-% beträgt.

Die Erfindung wird durch das Beispiel 2 und die Vergleichsbeispiele 1 und 3 näher erläutert.

Es wurden Stopfen aus Mischungen auf der Grundlage von tonerdereichem Material (Schamotte mit mehreren Körnungen) und 15 Gew.-% Petrolkoks hergestellt, wobej der Petrolkoks im Beispiel 1 in der Körnung 0-0,1 mm, im Beispiel 2 in der Körnung 0,1-1,5 mm und im Beispiel 3 in der Körnung 1-8 mm verwendet wurde. Während die gebrannten Stopfen von Beispiel 2 ein gleichmäßiges dichtes Gefüge und keine Risse hatten, waren die Stopfen von Beispiel 1 teilweise rissig und die vea Beispiel 3 unregelmäßig im Gefüge.

Jeweils aus einem Stopfen, bei jedem Beispiel zwei Stopfen, wurden Tiegel mit 42 mm Tiegeldurchmesser herausgeschnitten, mit Roheisen gefüllt und in Stickstoffatmosphäre auf 1550° C erhitzt. Die Schnittflächen der aufgeschnittenen Tiegel von Beispiel 1 zeig-

ten quer durchlaufende Risse, dje Tiegel von

Beispiel 2 waren rissefrei und bei den Tiegeln von

Beispiel 3 waren Ausbrüche im Gefüge erkennbar.

Aus je einem Stopfen der Beispiele wurde ein qua-

derförmiges Probestück herausgeschnitten (kleinste

ίο Länge 7 cm, größte Länge 12 cm) und in Stahlschmelze von etwa 1570° C eingetaucht Die Schnittfläche der aufgeschnittenen Probe vom Beispiel 1 zeigte wiederum Risse, die allerdings schon während deü- Fertigung des Stopfens hätten entstehen können.

Die aufgeschnittene Probe von Beispiel 2 war rissefrei, während die Schnittfläche bei der Probe von Beispiel 3 am Rande ausgebrochen war. Insgesamt war das Gefüge der Probe von Beispiel 2 nach dem Tauchversuch eindeutig das beste der drei Proben.

Eigenschaften der Stopfen

Beispiel 12 3

Al₂O₃ Gew.% etwa 35 35 3!

Glühverlust Gew.% 16 15 16

Rohdichte g/cm³ 2,01 2,07 2,03

Porosität offene Vol.%. 17,7 15,1 15,8
Kaltdruckfestigkeit

N/mm² 24 32 29

Claims

Patentansprüche:. ·

1. Verwendung von Kohlenstoffmaterial in Form von Koks, Petrolkoks oder graphitiertem Elektrodenbruch mit im wesentlichen uhgerichteter kristalliner Struktur in einer Körnung von 0,1-1,5 mm zur Herstellung von Stopfen und Ausgüssen aus tonerdereichem feuerfestem Material und gegegenenfalls weiteren Zusätzen und Bindemitteln für metallurgische Schmelzen.

2. Verwendung von Kohlenstoffmaterial nach Anspruch 1 in einer Menge von bis zu 50 Gew.-% und insbesondere 5—30 Gew.-% bezogen auf die Stopfen und Ausgüsse.

3. Verwendung von Kohlenstoffmaterial nach Anspruch 1 oder 2 für nach dem Trockenpreß verfahren hergestellte Stopfen und Ausgüsse.

4. Verwendung von Kohlenstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche- zur Herstellung von Stopfen und Ausgüssen, wobei alkalihaltige Stoffe, insbesondere feinteiliger Feldspat und Glasmehl zugesetzt werden und der Alkaligehalt in den gebrannten Stopfen und Ausgüssen weniger als 4 Gew.-% und insbesondere 1—3 Gew.-% beträgt.