DE2223264C3 - Gußeiserne Bodenplatte für Kokillen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gußeiserne Bodenplatte für Kokillen, die in ihrer dem Kokilleninneren zugewandten Seite eine Höhlung aufweist, in der das feuerfeste Material verankert is!.

Alle metallischen Gußbiöcke werden aus Formen gegossen. Eine gebräuchliche Form stellt die sogenannte »big end down«-Form dar. Diese Formen ruhen auf Gerüsten, die man üblicherweise als »Stühle« bezeichnet. Die Stühle sind große, normalerweise rechteckige, flache Metallplalten, die normalerweise aus Gußeisen hergestellt sind und als Unterstützung für die Seiten der Form verwendet werden und auch natürlich den Bodenteil der Form darstellen. Die Seiten der Form verjüngen sich im allgemeinen im Durchmesser vom Boden bis zur Spitze. Andere Formtypen sind unter dem Namen »big end up«-Formen bekannt. Sie stellen gußpFannenartige Behältnisse für das geschmolzene Metall dar, deren Bodenteil ein integraler, nicht entfernbarer Teil dei Gesamtform ist.

Verschiedenartige Probleme entstehen üblicherweise bei der Verwendung dieser Formen, insbesondere im Hinblick auf die Oberfläche ihrer Grundbauteile. Die ungeschützte Metalloberfläche wird in Gegenwart von geschmolzenen Metallen, die auf ihre Oberfläche aufgesprüht werden, schnell angefressen und ausgebeult In den Grundbauteilen werden große Unebenheiten durch die Kraft und hohe Temperatur hervorgerufen, die durch das fließende, geschmolzene Metall entwickelt wird, das mit der Oberfläche des Stuhles in Berührung kommt. Da viele Schmelzen im allgemeinen ungefähr 1,50 bis 3,0 m (5 bis 10 Fuß) hoch sind, muß das Metall zumindest aus dieser Höhe und ziemlich häufig aus sogar größeren Höhen gegossen werden. Hierdurch wird ein beträchtlicher Druck entwickelt. Durch eine derartige Kraft und bei einer Temperatur, die zumindest die Verflüssigungstemperatur des geschmolzenen Metalls ist, bewirkt das heiße geschmolzene Metall lochartige Vertiefungen in den Grundbauteilen. Darüber hinaus wird das Problem der Bildung von Gruben oder Löchern in den Grundteilen der Formen, die durch die vorstehend genannten Faktoren hervorgerufen werden, dadurch verschlimmert, daß das geschmolzene Metall, besonders in der Nähe des Bodens der Form, in seinem erodierenden, heißen, nüssigen Zustand für eine beträchtliche Zeit, nach dem Gießer^verbleibt.

Das geschmolzene Metall hat nach Verfestigung zu einem Metallbarren eine Bodenform, die der unerwünschten, erodierten Oberflächenkonfiguration des Stuhles oder des Grundbuuteiles der Form entspricht. Ein beträchtlicher Teil von Metallbarren geht deshalb durch das Abschneiden der unregelmäßig geformten Endstücke der Metallplatten verloren, wenn die Gußteile von der Form gezogen werden und anschließend zu Platten oder Walzenblöcken weiterverarbeitet werden. Dies ist natürlich in hohem Maße unerwünscht, da dies einen unerwünschten Verlust von verwendbarem Metall und ein Ansteigen von Aus-

zo schußmetal/ bewirkt, das anschließend wieder neu bearbeitet werden muß.

Ein anderes äußerst ernstes und kostspieliges Problem entsteht, wenn sich der Guß in der Form zu einem solchen Grad verfestigt hat, daß er sowohl von den Seiten der Form als auch von seinem Grundbauteil oder Stuhl entfernt werden kann. In vielen Fällen, wenn die Oberfläche des Stuhles ungeschützt oder ungenügend geschützt ist, tritt Erosion, wie vorstehend beschrieben, ein, und der Gußblock hat eine größere Neigung an dem Stuhl fest anhaftend zu bleiben. Somit muß, nachdem die Seiten der Form von dem Gußblock entfernt sind, was man normalerweise wirksam durch einen minimalen Oberzugsfilm ai's Überzugsmaterialien erreichen kann, der Gußblock unter Kraftanwendung von dem Stuhl gelöst werden. Dies wird normalerweise dadurch erreicht, daß der Gußblock mit dem anhaftenden Stuhl angehoben wird und gegen einen anderen größeren Gegenstand geworfen wird, wodurch der Gußblock losgestoßen wird. In vielen Fällen werden Stuhl und Gußblock lediglich aus geeigneter Höhe auf den Boden fallen gelassen. In solchen Situationen wird der Stuhl oft in zwei oder mehrere kleinere Teile zerbrochen und kann anschließend nicht mehr zum Gießen anderer Gußblöcke verwendet werden. Auch hier sind die Ersatzkosten dieser Stühle hoch, was diesen Aspekt des Gußverfahrens unvorteilhaft macht. Das gleiche Problem existiert auch im Hinblick auf die sogenannten »big end up«-Formen, in denen die Gußblöcke ankleben, insbesondere an ihrem Grundteil. Neue Formen dieses Typs sind besonders gegen Ankleben empfindlich, was mit ihrer glatten Oberfläche zusammenhängt, die durch keine Metalloxidschicht oder durch Hammerschlag geschützt ist.

Dann entsteht eine feste Metallbindung zwischen dem unteren Teil der Form und den Metallblöcken'. Das Reißen der Formen, insbesondere ihrer Grundteile, was auf die vorstehend besprochene rohe Behandlung zurückzuführen ist, die jedoch durch das Verkleben der Grundteile mit den Gußblöcken erforderlich ist, wird auch durch den Hitzeschock während der Bildung der Gußblöcke vergrößert. Ungeschützte oder ungenügend geschützte Formgrundoberflächen sind besonders empfindlich gegen solch zerstörerische Schockeinwirkung.

Der bisherige Stand dei Technik umfaßt viele Lösungen, um die vorstehend beschriebenen Probleme im Zusammenhang mit dem Erodieren der Grund-

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bauteile der Gußformen zu mildern. Eine Anzahl von werden au< ati folgenden Beschreibung zusammen

feuerfesten Überzügen ist vorgeschlagen worden, aber mit den Zeichnungen offenbar:

diese sind nicht völlig befriedigend. Eine frühere F i g. 1 ist eine horizontale Querschnitls-Seiten-

Lösung betreffend das Erodieren der Guliformsiühle ansicht einer erodierten Form, aie nach dem eriin-

schlug vor, feuerfeste Einsätze in den Boden der 5 dungsgemäßen Verfahren repariert worden ist;

Form einzubringen, wobei dieser feuerfeste Einsatz F i g. 2 stellt eine Draufsicht auf einen erodierten

das Erodieren verringern soll. Derartige Lösungen Grundbauteil einer Gußform dar;

sind beispielsweise in dem deutschen Patent 545 513 F i g. 3 stellt eine horizontale Sicht einer Höhlung

und der österreichischen Patentschrift 44 048 be- dar und zeigt Z-förmige Metallankerelemente, die in

schrieben. Keramische Einsätze konnten nicht mii io der Höhlung befestigt sind.

wirtschaftlichem Erfolg verwendet werden. Ihr Haupt- In den Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit

nach teil besteht darin, daß infolge von Kapillar- gleichen Nummern bezeichnet sind, ist eine gußeiserne

wirkung das geschmolzene Metall in. den Raum Bodenplatte 10 einer Kokille von im wesentlichen

zwischen dem Einsatz und der Form eintritt und dazu rechteckiger Form gezeigt. Diese Bodenplatte oder

neigt, den keramischen Einsatz aus seiner Höhlung 15 Stuhl ist normalerweise von großer Dimension. Ty-

herauszuzwingen. Wenn dies eintritt, befindet sich der pische derartige Stühle können eine Dicke von 30 cm

keramische Einsatz oberhalb der oberen Oberfläche oder mehr und eine Länge von 1,20 bis zu 1,80 m

des Stuhles und hat die Neigung, von dem Gußbarren erreichen. Stark erodierte Stühle können auf einen

eingeschlossen zu werden. Dies bewirkt metallische Durchmesser von etwa 90 cm und auf eine Tiefe von

Einschlüsse in den Gußblock, was wiederum die teure 20 etwa 25 cm erodiert werden. Im Falle derartiger

Operation des »Endabschneiden:.« erforderlich macht. Erosion werden solche Stühle normalerweise als nicht

Ein zur Einbringung in den Boden von Kokillen mehr brauchbar verworfen.

geeignetes feuerfestes Material wird in der USA.- Wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt wird, hat der Stuhl

Palentschrift 2 499 729 beschrieben. Dies besteht aus 10 eine Höhlung 12, die auf der Oberseite des Stuhls 14

einem pulverförmigen trockenen Gemisch feuerfester 25 gebildet ist.

Substanzen, wie Siliziumdioxid, Siliziumkarbid, Car- Die Zeichnungen zeigen zwei oder mehr unregelborundurn. Zirkon, Chromit oder deren Gemischen mäßig geformte Ankerelemente 18 in ihrer bevor- und Na₂SiO₃ · 9 H₂O. Nachdem eine Befestigung zugten Z-förmigen Konfiguration, die an den Seitendieses Gemisches jedoch lediglich durch schwalben- wänden 16 der Höhlung 12 befestigt sind. Die Z-schwanzartige Kanäle oder Zinken erfolgt, werden die 30 Schrauben der Zeichnung sind an den Seitenwänden 16 Vorteile des Erfindungsgegenstandes nicht erhalten. der Höhlung 12 mit Hilfe von Gewindeschrauben 20, In diesen Kanälen oder Zinken kann nämlich keine die im größeren Detail in F i g. 3 gezeigt sind, verausreichende Befestigung des feuerfesten Materials ankert. Ein bequemes Verfahren der Verankerung der erfolgen, und dieses wird dann bei der Entnahme des unregelmäßig geformten Z-Elemente besteht in der Gusses aus den Höhlungen ausgerissen. Versuche 35 Verwendung von durch Zündpalronen betriebenen haben ergeben, daß ein derartiger feuerfester Einsatz Nageleinschlagwerkzeugen, welche die rasche Verlediglich für einen einzigen Gießvorgang verwendet ankenmg der Z-Elemente innerhalb der Höhlung werden konnte. Eine Reinigung und Neuauskleidimg erlauben.

der teilweise ausgerissenen Höhlungen führte jedoch Obgleich die Metallankerelemente in Z-förmiger

zu einem erheblichen Kostenaufwand. Des weiteren 40 Form gezeigt sind, können sie auch in anderer unregel-

ist gemäß der Lehre dieser Druckschriften ein Zusatz mäßiger Form schlangenförmiger Art vorliegen. So

von Aluminiumoxid schädlich, da hierdurch feuerfeste können z. B. korkenzieherar*ige Form, L-Form,

Einschlüsse in dem Guß erhalten werden. Dies stellt V-Form und ähnliches verwendet werden,

eine unerwünschte Einschränkung der verwendbaren Es wird bevorzugt, die unregelmäßig geformten

feuerfesten Massen dar. Auch ist das Verfahren tcch- 45 Ankerelemente so zu verankern, daß ihr Grundteil,

nisch aufwendig, da pulverförmige, trockene Massen der die Höhlung des Stuhles berührt, mehr in der

ohne Anfeuchtung mit Wasser schwierig einzustampfen Ebene der Oberfläche als senkrecht dazu liegt. In

sind. anderen Worten ausgedrückt, es ist nicht wünschens-

Die Möglichkeit, verbesserte Grundbauteile von wert, Gewindeschrauben mit ihrem spitzen Ende in

Gußformen herzustellen, oder die Möglichkeit, ero- 50 dem Grundbauteil zu befestigen, da das Ende der

dierte Stühle zu reparieren, wodurch erhöhte Lebens- Schraube punktförmig die Wärme überträgt, wodurch

dauer erreicht würde, ergäbe einen erheblichen Fort- ein heißer Fleck oder ein Brenneffekt hervorgerufen

schritt gegenüber dem Stand der Technik. würde, wenn der Oberteil einer derartigen Schraube

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gußeiserne mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommt. Bodenplatte für Kokillen, die in ihrer dem Kokillen- 55 Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, berührt der inneren zugewandten Seite eine Höhlung aufweist, Grundteil des Z-Elementes die Wandung der Höhlung, in der feuerfestes Material verankert ist, die dadurch wodurch eine größere Wärmeübertragungsfläche ergekennzeichnet ist, daß an der Wandung der Höhlung zeugt Vv ird, um ein lokalisiertes, punktförmiges Erzumindest zwei unregelmäßig geformte, in die Höhlung hitzen der Form auf ein Minimum herabzudrücken, hineinragende Metallankerelemente fest angeordnet 60 Nachdem die unregelmäßig geformten Metallankersind. elemente 16 in der Höhlung der Gußform angebracht

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf i_!nc sind, wird die HöHung mit keramischem Material

gußeiserne Bodenplatte der eingangs genannten Art, gefüllt, das in der Zeichnung die Nummer 22 trägt,

die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mctallanker- Dieses plastische, feuerfeste Material soll hitze-

elemente Z-förmig sind und mit dem Unterteil des 65 resistent und härtbar sein, um eine dichte keramische

Z-förmigen Elementes an der Gußformoberfläche Oberfläche zu bilden, die fähig ist, gegossenes, ge-

anliegen. schmolzenes Metall wie z. B. flüssigen Stahl aufzu-

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung nehmen.

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Wie bereits angegeben, haben die unregelmäßig Höhlung der Form eingestampft, die zuvor mit den

geformten Metallankerelemenle 18 vorzugsweise eine unregelmäßig geformten Metallankerelementen ver-

Z-Iorm. Sie können innerhalb der Höhlung 12 in sehen worden waren. Zusätzlich zu den keramischen

einer Vielzahl von Konliguralionen angebracht werden. Materialien der vorstehenden Art können im Rahmen

Ihre /ahl sollte genügend groß sein, um cir.cn guten Λ der I rlindung auch andere keramische Materialien

Verankerungseffekt /wischen tier Oberfläche der verwendet werden, soweit diese derait thermisch

Höhlung 12 und dem plastischen, feuerfesten Material resistent sind, um mil dem geschmolzenen Metall in

22 /M erreichen. Berührung zu kommen.

Die plastischen, feuerfesten Materialien, die Nachdem die Höhlung 12 gefüllt worden ist, wird

außergewöhnliche Frgebnisse in der Anwendung der m das plastische, feuerfeste Material 22 mit Wärme

I rlindung ergaben, sind überwiegend aus Aluminium- behandelt, um das feuerfeste Material in einer einheit-

oxid zusammengesetzt und können andere Bestand- liehen Form zu binden. Derart behandelte Formen

teile, wie /.. B. anorganische Phosphate, kleinere sind weder in den Dienst gestellt worden und haben

Wassennengen, lon und ähnliches enthalten. Diese in vielen Fällen eine weitaus höhere Lebensdauer er-

sogenannlen Aluminitinioxid-Siampfgemisehe werden 15 reicht, als bei Verwendung von neuen gußeisernen

in der USA.-Patentschrift 3 547 664 beschrieben, Stühlen erreicht wird.

wobei hier auch einige der gegen sie gerichteten (λ ist offenbar, daß die Verfahren, die für die

Fntgcgenhaltungen besprochen sind. Fin bevorzugtes Reparatur erodierter Stühle beschrieben sind, für

Stampfgemisch des Typs, wie er in dieser Patent- die Herstellung neuer Stühle verwendet werden können,

schrift beschrieben wird, hat die folgende Zusammen- ao Zur Herstellung neuer Stühle wird ein gußeiserner

Setzung: Stuhl hergestellt, der in seinem oberen Teil eine ge-

(icwidiisprivcnt eignete Höhlung, ähnlich der zuvor genannten

Tafelförmiges Aluminiumoxid 3,33 mm 60 Höhlung 12 enthält. Innerhalb der Höhlung werden

Kalziniertes Aluminiumoxid 0,044 mm 28 die unregelmäßig geformten Metallankcrelemente 18

Zyanit 0,295 mm 5 25 befestigt, und anschließend wird das plastische,

Kaolinionerde 3 feuerfeste Material 22 in die Höhlung eingebracht.

Phosphorsäure (X5"/„ig) I-IjPO₄ 4 Sofern geeignete Gießvorrichtungen vorhanden sind,

Keramische laser 0,12 können die unregelmäßig geformten Melallankcr-

Wasser 4 elemente in die vorgebildete Höhlung eher durch den

30 ursprünglichen Cüeßprozeß als durch die Verwendung

Zusammensetzungen des vorstehenden Typs werden eines nachfolgenden Verankerungsprozesses einge-

mit pneumatischen Mitteln oder ähnlichem in die bracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gußeiserne Bodenplatte für Kokillen, die in ihrer dem Kokilleninneren zugewandten Seite eine Höhlung aufweist, in der feuerfestes Material verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Wandung der Höhlung zumindest zwei unregelmäßig geformte, in die Höhlung hineinragende Metallankerelemente fest angeordnet sind.

2. Gußeiserne Bodenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallankerelemente Z-förmig sind und mit dem Unterteil des Z-förmigen Elements an der Gußformoberlläclie anliegen.

3. Gußeiserne Modenplatte nuch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallankerelemente in der Höhlung der Platte aus Gußeisen angegossen sind.

4. Gußeiserne Bodenplatte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet·, daß das hitzeresistente, feuerfeste Material eine gehärtete Aluminiumoxidstampfmasse ist.