DE2138481B2

DE2138481B2 - Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formkorpern fur Steiger oder Blockkopfe fur den Metallguß sowie Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2138481B2
Application number: DE2138481A
Authority: DE
Inventors: Miki Mitaka Tokio Masamitsu (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-09-07
Filing date: 1971-07-31
Publication date: 1973-12-13
Also published as: GB1339483A; DE2138481C3; FR2106342A1; DE2138481A1; FR2106342B1; US3776992A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Platten oder Formkörpern für Steiger oder Biockköpfe für den Metallguß, bei dem eine Masse aus feuerfesten Stoffen, Bindemittel, 5 bis 30 Gewichtsprozent organischen, 15 bis 60 Gewichtsprozent anorganischen Fasern und gegebenenfalls exothermen Zusätzen mit Wasser gemischt und unter Druck ausgeformt wird. Derartige Platten und Formkörper wie Muffen werden insbesondere für Blockköpfe und Steiger an Gußstücken aus Gußstahl, Gußeisen und anderen. Metallguß benötigt. Außerdem werden solche Platten für die Auskleidung von Blockköpfen in Blockkokillen benutzt.

Derartige Verfahren sind in folgenden Veröffent-

in lichungen beschrieben: deutsche Offmlegungsschrift 1458 190, französische Patentschriften 1 43''557, 1491488, 1 500 4S3 und 1563 091. Die bekannten Verfahrensweisen gehen jeweils so vor, daß durch Wasserzusatz eine pastöse oder schlammige Konsistenz erreicht wird. Dies bedeutet, daß in der Formstufe eine große Menge Wasser entfernt werden muß. Die Entfernung des YVassers kann unter Verwendung einer Vakuumeinrichtung erfolgen, was jedoch für eine Serienproduktion unerwünscht ist. Außerdem haben bekannte Platten und Formkörper trotz der Verwendung von Faserstoffen noch ein vergleichsweise hohes spezifisches Gewicht.

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Aufbereitung \cn Stoffgemischen zur Herstellung von Blockkopf-

=5 auskleidungen od. dgl. mit einem hohen Anteil an Faserstoffen, daß die bisher erforderliche große Wassermenge entfallen kann. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die festen Bestandteile in trockenem Zustand in eine mit Schncidtlügeln versehene Mischeinrichtung eingebracht und unter Aufschluß der Fasern vermischt werden, danach in einer wehren Mischeinrichtung mit weniger als 150 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf die Trockenbestandteile, vermischt werden und das daraus erhaltene pulverförmige Gemisch einer Preß- oder Schießeinrichtung zugeführt und ausgeformt wird.

Der nach der Erfindung vorgesehene Faseraufschluß verleiht den Fasern eine hohe Bindefähigkeit. Infolge dieses Faseraufschlu'>es reicht ein vergleichsweise geringer Wasserzusatz für die Verarbeitung der Masse aus. Bei einem Wasserzusatz bis zu 150 Gewichtsprozent, bezogen auf die Trockenbestandteile, vorzugsweise zwischen 75 und 100 Gewichtsprozent, behält das Gemisch eine pulverförmige oder granulatförmige Konsistenz. Das Gemisch ist in dieser Konsistenz verarbeitbar, insbesondere in einer Kernblasmaschine.

Je höher der Gesamtgehalt an Fasern ist, um so geringer ist das spezifische Gewicht der fertigen Platten oder Formkörper. Wenn man ein spezifisches Gewicht kleiner als I wünscht, so muß der Anteil an organischen und anorganischen Fasern mindestens 30 Gewichtsprozent betragen.

Nach der Erfindung wird eine Mischung der Ausgangsstoffe faseraufgeschlossen und in trockenem Zustand gut durchgemischt, bevor eine Durchknetung mit Wasser erfolgt. Infolgedessen bleibt die Mischung im gleichen Zustand. Das Ausgangspulver oder -granulat wird durch den Zusatz von weniger als 150",, Wasser, vorzugsweise zwischen 75 und 100% Wasser, beim Durchkneten nicht flüssig. Infolgedessen kann die Preßformung ohne besondere Maßnahmen zur Entfernung überflüssigen Wassers durchgeführt werden. Man kann ein Preßformverfahren anwenden, so

6s daß eine Serienproduktion von Muffen unter Verwendung einer Kernherstellungsmaschine od. dgl. möglich ist. Außerdem werden die Muffen fest und wärmeisolierend.

Im RahiiiL-n tier Erfindung und unter Anwendung der Einrichtung der Erfindung kann man leicht und kontinuierlich Muffen oder Tafeln mit einem scheinbaren spezifischen Gewicht kleiner als 1 herstellen. Das Verfahren nach der Erfindung ist jedoch nicht auf die Herstellung solcher Muffen oder Tafeln eingeschränkt. Man kann auch Muffen oder Tafeln mit einem scheinbaren spezifischen Gewicht größer als 1 herstellen, auch wenn große Anteile von Faserstoffen den feuerfesten Stoffen zugeführt sind. Auch in diesem m Fall kömmt der Verfahrensschritt nach der Erfindung zum Aufschluß der Fasern der zugesetzten Faserstoffe zum Tragen. Es erfolgt eine sorgfältige Durchmischung mit den anderen Bestandteilen wie den feuerfesten Stoffen, damit die erhaltene Mischung ohne Wasser- ij entfernung preßgeformt werden kann, obgleich eine Durchknetung mit einem gewissen Wasserzusatz erfolgt ist. Damit kann man serienmäßig Produkte durch Preßformung herstellen, die eine verstärkte Festigkeit haben. i.->

Muffen und Tafeln nach der Erfindung /eigen nur eine geringe Wasserahsorpiion. Infolgedessen ist kein Schutzüberzug zum Feuchtigkeit;· chuiz erforderlich. Die Muffen können ohne weitere Behandlung sofort in Formen eingesetzt werden. Sie können auch für längere Zeil gelagert werden. Infolge ihres geringen Gewichts lassen sie sich ohne Schwierigkeiten handhaben und transportieren. Infolge ihrer guten VVärmeisolation auf Grund des geringen Gewichts kann ein Gießkopf seine Temperatur während einer langen Zeitdauer beibehalten. Infolge der geringen Wärmeaufnahme geben sie nur langsam Wärme an, so daß man ein im wesentlichen rauchfreies Gemisch erhält. Dieses ist zur Verhinderung von Luftverschmutzung sehr wichtig. Die Erfindung bringt überraschende Vorteile für die kontinuierliche und automatische Herstellung von Muffen zu weitgehend verringerten Herstellungskosten.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Untcraiii.prüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen stellt dar

F i g. 1 ein Schaubild zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2(A) einen sehen.atischen Schnitt durch die Preßformeinrichtuing im Rahmen der Erfindung,

F i g. 2 (B) eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts 11 B in Fig. 2(A),

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer Muffe und einer Tafel entsp^rechend der Erfindung und

Fig. 4 jeweils Schnittbilder \on Blockköpfen, die unter Verwendung von Muffen nach der Erfindung und herkömmlichen Muffen erhalten sind.

Die Arbeitsweise nach der Erfindung wird an Hand der F i g. I unter Bezugnahme auf eine kontinuierliche Einrichtung erläutert. Im Rahmen der Erfindung ist eine solche kontinuierliche Einrichtung nicht erforderlich, vielmehr ist auch ein chargenweiser Betrieb möglich.

Die Bestandteile

Gewichtsprozent

a) feuerfeste Stoffe 10 bis 50

b) anorganische Faserstoffe 15 bis 60

c) organische Faserstoffe 5 bis 30

d) Bindemittel 5 bis 30

und für wärmeabgebende und wärmeisolierende Formkörper exotherme Zusätze und ein Oxydationsmittel werden in vermengtem oder imvermengtem Zustand mit Flilfe eines Kübelaufzugs I in einen Fülltrichter 2 eingefüllt. Die Stoffe werden dann durch eine Schneideinrichtung 3 chargenweise aus dem Fülltrichter 2 ausgetragen. Die Charge kommt für die zweite Verlahrensstufe in eine Mischeinrichtung 4 für den Faseraufschluß. Die rste Verfahrensstufe kann ausgelassen werden, so da..i dann die Ausgangsstoffe unmittelbar in die Mischeinrichtung 4 eingefüllt werden, wie dies durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Mischeinrichtung 4 ist mit einer Mischschraube 5, die Schneid-Hügel trägt, ausgestattet, damit die Faserstoffe zerschnitten und aufgeschlossen werden. Außerdem ist ein Rührbalken 6 \orhanden. Die Mischeinrichtung 4 ist von einem kopfseilig angeordneten Motor 7 angetrieben; sie zerhackt die Mischung der Ausgangsstoffe und schließt die Fasern sehr gut auf. und zwar in trockenem Zustand Die aufgeschlossenen Faserstoffe werden mit den ;'':deren pulser- und granulatförmigen Bestandteilen gut vermischt. Der Aufschluß der Fasern in dieser zweiten Behandlungsstufe ist neuartig gegenüber herkömmlichen Verfahren. Sodann erreicht die Mischung mit den aufgeschlossenen Faserstoffen das Fußende der Mischeinrichtung 4 und gelangt in einen Einfülltrichter 9 am einen Ende eines Kneters S. Der Einfülltrichter 9 ist zum Vermischen mit Wasser eingerichtet. Mittels einer Pumpe 10 werden dem Gemisch weniger als 150",,, vorzugsweise zwischen 75 und 100",, Wasser zugeführt. Die Durchknetung erfolgt mit Hilfe einer Förderschnecke 11, die \on einem Motor 12 am linken Ende des Kneters 8 angetrieben ist. Am rechten Ende fällt die Mischung in einen weiteren Fülltrichter 13.

Die pulver- oder granulatförmige Mischung innerhalb des Fülltrichters 13 gelangt über eine Ablenkplatte 14 wechselweise in einen Fülltrichter 17 oder 18, die jeweils zu einer Formmaschine 19 bzw. 20 gehören. Die Formung in dieser Formmaschine 19 bzw. 20 im Rahmen der vierten Bearbeitungsstufe erfolgt gemäß F i g. 2 (A). Da die beiden Formmaschinen jeweils in gleicher Weise gebaut sind, wird -ureine Formmaschine erläutert. Die pulver- und granulatförmige Mischung 25 wird in eine Form 22, 23 eingefüllt, deren Inhalt dem Volumen einer Charge gleich ist, die durch einen Schieber 26 abgetrennt ist. Wenn die Form mit der Mischung 25 gefüllt ist, wird der Schieber 26 geschlossen. Die eingefüllte Mischung wird von oben nach unten unter einem Druck von 5 oder 6 kp/'cm² durch Druckluft verpreßt.

Die Druckluft strömt aus der Mischung 25 durch eine große Anzahl von Öffnungen 24, 24' ab, die in den Formteilen 22 und 23 angeordnet sind. Die Formung erfolgt in einfacher und schneller Weise ebenso wie bei der Herstellung von Gießkernen. Wenn mehr Wasser als notwendig in der zu pressenden Mischung vorhanden ist, tritt dieses überschüssige Wasser zusammen mit der Luft durch die Öffnungen 24 aus. Doch muß nur eine sehr kleine Wassermenge entfernt werden, wenn die Arbeitsweise nach der Erfindung zur Anwendung kommt. Nach F i g. 2 (B) bes'eht jede Öffnung 24 aus einer Gruppe einer großen Anzahl kleiner Durchgänge 24', durch die die Pulver- oder Granulatmischung nicht austreten kann.

Eine solche Preßformung ist mit einem geringen

Druck inöclich. entweder vnn Hjinrl nrlpr mir Hilfe

einer Maschine, womit die Verwendung von Druckluft umgangen wird.

Die in der beschriebenen Weise formgepreßten Muffen werden bei einer Temperatur von etwa 180° C innerhalb einer Trockeneinrichtung im Rahmen der fünften Verfahrensstufe getrocknet, Während dieser Trocknung schmilzt das zugemischte Bindemittel, beispieisweise ein Phenolharz, und umschließt die Granuli des pulverförmigen Materials, damit dieselben zusammenbinden und man eine feste Muffe erhält. Außerdem macht ein Überzug dieses Bindemittels die fertige Muffe wasserabstoßend, so daß dieselbe feuchtigkeitsabweisend ist.

Die physikalischen Eigenschaften einer derartigen wärmeisolierenden Muffe gemäß F i g. 3, I sind: »5 Biegefestigkeit etwa 20 kp/cm^z; scheinbares spezifisches Gewicht 0,7 bis 0,8; im wesentlichen keine Feuchtigkeitsaufnahme.

Das Verfahren nach der Erfindung ist auch für die Herstellung von Tafeln anwendbar, die unter Venvendung einer Einrichtung gepreßt werden können, die zur Herstellung von Tafeln gemäß F i g. 3, Ii geeignet ist.

Als feuerfeste Stoffe in Granulatform sind brauchbare Silicastein, Tonerde, Schamotte, Ziegelpulver, Flugasche, Kieselerde. Erforderlichenfalls kann man exotherme Stoffe wie Aluminium und ein dafür erforderliches Oxydationsmittel beifügen. Die Korngröße aller dieser Bestandteile muß zwischen 0,2 und 1 mm liegen. Als anorganische Faserstoffe lassen sich benutzen Gesteinswolle, Glaswolle, Schlackenwolle, Asbest jeweils mit Größenabmessungen von 3 bis 5 mm in Längsrichtung. Als organische Faserstoffe lassen sich benutzen Holzspäne, Holzmark, Fasern und/oder Papier jeweils mit Größenabmessungen zwisehen 0,5 und 5 mm in Längsrichtung. Als Bindemittel läßt sich ein wasserunlösliches Kunstharz benutzen, beispielsweise ein Phenolharz.

Die feuerfesten Stoffe machen das Produkt feuerfest und verleihen ihm im Gebrauch eine Formstabilitat; die anorganischen Faserstoffe wie Asbest oder Schlackenwolle machen das Produkt fest und leicht; die organischen Faserstoffe wie Holzpulver und Holzmark machen das Produkt leicht und porös. Wenn das scheinbare spezifische Gewicht kleiner als 1 sein soll, muß der Gesamtanteil der anorganischen und organischen Faserstoffe mindestens 30 Gewichtsprozent der Mischung ausmachen. Ein Bindemittel wie ein Phenolharz wird zugegeben, damit dasselbe in der Formungsstufe schmilzt und die genannte Mischung umkleidet. Die kornförmigen Teile werden dadurch gebunden, und die Formkörper werden wasserabstoßend und feuchtigkeitsbeständig.

Im Rahmen der Erfindung werden große Anteile anorganischer und organischer Faserstoffe gemischt, damit das scheinbare spezifische Gewicht des Endprodukts kleiner als 1 ist. Außerdem soll dadurch die Festigkeit des Endprodukts erhöht werden. Infolge des leichten Gewichts hat das Endprodukt eine hohe^Wärmeisolation; infolge der Verwendung eines Bindemittels ist die Feuchtigkeitsbeständigkeit gut. Dadurch \verden die günstigen Einflüsse des Erzeugnisses auf Blockköpfe nicht nur gesteigert, sondern auch die Herstellungskosten gesenkt.

Im folgenden ist ein Einzelbeispiel der Erfindung erläutert. Die angegebenen Prozentsätze sind jeweils Gewichtsprozent, wenn nichts anderes vermerkt ist.

Mischung (A) (zur Herstellung von wärmeisolierenden Muffen A)

Kieselerde (0,2 bis L mm

Durchmesser) 30 %

Feuerfeste Ziegelstücke (bis zu

0,149 mm Maschenweite) 20%

Asbest (kleiner als 3 bis 5 mm im

Durchmesser und in Längsrichtung) 40% Holzspäne (bis zu 0 84 mm

Maschenweite) LO %

Zusätze:

Phenolharz 6%

der genannten Mischung

Wasser 75%

der genannten Mischung

Mischung (B)

(zur Herstellung adiabetischer, wärmeabgebender Muffen B)

Kieselerde 25%

Aluminiumpulver 18 %

Mangandioxid 15 %

Asbest (kleiner als 3 bis 5 mm im

Durchmesser und in Längsrichtung) 42 % Zusätze:

Fhenolharz 6%

der genannten Mischung

Wasser 100%

der genannten Mischung

Mit diesen Mischungen (A) und (B) werden Muffen / nach F i g. 3 mit einem Außendurchmesser von 170 mm, einem Innendurchmesser von 120 mm und einer Höhe von 120 mm hergestellt. Das Zusatzvolumen an Wasser zum Einkneten in der dritten Verfahrensstufe beträgt 75 bis 100%. Die Preßformung erfolgt mittels einer Kernherstellungsmaschine mit der gleichen Taktgeschwindigkeit wie die Herstellung von Gußkernen. In einem Gastrockengerät erfolgt während einer Dauer von 2 Stunden eine Trocknung bei einer Temperatur von 180⁰C. Man erhält eine wärmeisolierende Muffe A und eine wärmeabgebende, wärmeisolierende Muffe B mit ausreichender Festigkeit.

Das scheinbare spezifische Gewicht der Muffen nach der Formel: Muffengewicht/Muffenvolumen ist:

Scheinbares spezifisches
Gewicht

Probe

0,85

0,88

Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Muffen ist gut. Selbst nach 30 Tagen beträgt die Wasseraufnahme nur etwa 2%. Beim Eintauchen in Wasser verhalten sich die Muffen wasserabstoßend, so daß sie im Wasser schwimmen.

Festigkeit: Ein Probekörper von 25 mm Breite und 25 rnm Dicke sowie 140 mm Länge wird aus jeder Muffe ausgeschnitten. Die Biegefestigkeit wird an den Probekörpern (A) und (B) gemessen:

Probekörper (A) 20 bis 25 kp/cm²

Probekörper (3) 20 bis 25 kp/cm²

3663

Wärmeisolation: Ein Probekörper von 210mm Länge 210 mm Breite 30 mm Dicke wird aus jeder Muffe ausgeschnitten. Die Wärmeisolation wird an zwei Probekörpern gemessen. Eine Oberfläche wird auf 900 bis 1000° C erhitzt. Der Temperaturanstieg der gegenüberliegenden Oberfläche wird gemessen, jeweils in Abhängigkeit von der Zeit. Es ergibt sich eine übcraschend gute Wärmeisolation.

Weitere Verbuche: Das Ergebnis der Verwendung

der Muffe B nach der Erfindung beim Gießen von Gußstahl ist so gut, daß man nach F i g. 4 einen Gießkopf F erhält, der im wesentlichen kein Aufkochen der Stahlschmelze zeigt. Die Oberfläche ist gleichmäßig, die Lunkerhohlräume 28 sind klein. Im Vergleich zu den Gießkörpern E und G, die unter Verwendung von herkömmlichen Muffen erhalten sind, zeigt sich im wesentlichen kein Aussintern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 809 550/278

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Platten oder Formkörpern für Steiger oder Blockköpfe für den Metallgut, bei dem eine Masse aus feuerfesten Stoffen, Bindemittel, 5 bis 30 Gewichtsprozent organischen, 15 bis 60 Gewichtsprozent anorganischen f-asern und gegebenenfalls exothermen Zusätzen mit Wasser gemischt und unter Druck ausgeformt wird, d a tlurc h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die festen Bestandteile in trockenem Zustand in eine mit Sehneidflügeln versehene Mischeinrichtung eingebracht und unter Aufschluß der Fasern \ermischt werden, danach in einer weiteren Mischeinrichtung mit weniger als 150 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf die Troekenbestan J-teile, vermischt werden und das daraus erhaltene pulverförmige Gemisch einer Preß- oder Schießeinrichtung zugeführt und ausgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gcsamtanteil der anorganischen und organbc ien Faserstoffe \on mehr als 30 Gewichtsprozent der Trockenbestandteile.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Trockenhestandteile vor Einbringung in die Mischeinrichtung in einem mit einer .Schneideinrichtung versehenen Fülltrichter behandelt wird.

4. Veifahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 75 bis 100 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf die Trockenbestandteile, zu_jirjscht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßformung unter Verwendung von Dr ckluft mit einem Druck von 5 bis 7 kpcm² durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfeste Stoffe Silicastein, Tonerde, Schamottesteinpulver, Flugasche und/oder Kieselerde mit einer Korngröße von etwa 0,2 bis 1 mm verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Faserstoffe Gesteinswolle, Glaswolle, Schlackenwolle und/oder Asbest mit Längenabmessungen zwischen 3 und 5 mm verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Faserstoffe llolzspä'nc, Holzmark, Fasern und/oder Papier in einem Lä'ngenberei:h zwischen 0,5 und 5 mm verwendet werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus Mischeinrichtung und Prcßformeinrichtung, gekennzeichnet durch einen Fülltrichter (2) mit einer Einrichtung zum Dosieren und Zerschneiden der Ausgangsstoffe, einer Trockenmischeinrichtung (4) mit Mischllügeln (5) zum gleichmäßigen Aufschluß der Fasern, einem Schneckenmischer (8) mit Wasserzufuhr und einer Preßformeinrichtung (19, 20) unter Verwendung von Druckluft.