DE2301228B2 - Waermedaemmplatte zum abdecken der oberseite eines steigers, einer waermehaube o.dgl. - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmplatte zum Abdecken der Oberseite eines Steigers, einer Wärmehaube od. dgl. Solche Wärmedämmplatten dienen dazu, während des Gießens von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Stahl, die Oberfläche des flüssigen Metalls in dem Steiger oder in der Wärmehaube abzudecken und wärmezuisolieren.

Beim metallischen Formguß ist es wichtig, das geschmolzene Metall im Steiger hinreichend lange in geschmolzenem Zustand zu halten, um das schrumpfende Gußstück ;:u speisen. Der Steiger der Gießform ist üblicherweise verkleidet bzw. ein an die Form befestigter Steigerkasten ist mit einer oder mehreren Vcrklcidungen in Form von Einsätzen, Hülsen od. dgl. versehen.

Eine Wärmedämmplatte zum Abdecken der Oberseite eines Steigers ist beispielsweise aus der DT-OS 007 196 bekannt. Diese bekannte Wärmedämmplatte besteht aus zwei Schichten, von denen die äußere Schicht sich aus einer homogenen Masse zusammensetzt, welche ein stark wärmedchnbares Material.

wie z. B. Vermiculit enthält. Die innere Schicht, die gegen die Außenschicht gebunden ist, besitzt dagegen '/ein merkliches thermisches Expansionsvermögen. Die bekannte Wärmedämmplatte liegt mit der Außenschicht auf der Oberseite des Steigers auf, während sie mit der stufenförmig abgesetzten Innenscliicht in den Steiger hineinragt.

Die Wärmedämmplatte nach der genannten DT-OS bringt keine optimale Wärmeisolation. Da zwischen der Innenschicht der Wärmedämmplatte und der Steigerinnenwandung ein Ringspalt verbleibt und die Außenschicht selten bündig auf der Steigeroberseite aufliegen wird, stellen sich unvermeidliche Wärmeverluste ein, die der Erreichung des eingangs genannten Zieles entgegenwirken. Daß die Außenschicht der Wärmedämmplatte ein stark wärmedehnbares Material enthält, ist für die Abdichtung des Steigers ohne Bedeutung.

Wärmedämmplatten zur Abisolierung der flüssigen Metalloberfläche in einem Steiger sind auch in US-PS 2462255 und 2462256 beschrieben. Es handelt sich dort um sogenannte Schwimmplatten, die innerhalb der Steigeröffnung auf der flüssigen Metalloberfläche aufliegen. Diese Schwimmplatten enthalten neben einem Füllmittel und einem Bindemittel in homogener Verteilung wie die zuvor beschriebene Wärmedämmplatte ein stark wärmedehnbares Material, vorzugsweise Vermiculit. Die Schwimmplatten sollen auf Grund des in ihnen enthaltenen stark wärmedehnbaren Materials bei Einwirken der Gießhitze eine solche radiale Expansion ausführen, daß sich der Ringspalt zwischen Schwimmplatte und Steigerinnenwandung schließt.

Die Schwimmplatten der genannten US-PS haben keine stabile Heißfestigkeit, so daß sie nicht als starrer Deckel zum Abdecken der Oberseite eines Steigers verwendet werden könnten. Bestimmungsgemäß wird bei Einwirken der Gießhitze das Bindemittel in den Schwimmplatten aufgeweicht, um deren ungehinderte Expansion zu ermöglichen. Dieser Nachteil kann bei einer Schwimmplatte, die für einmaligen Gebrauch bestimmt ist, hingenommen werden, nicht jedoch bei einer in sich starren, selbsttragenden, deckeiförmigen Wärmedämmplatte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmedämmplatte zum Abdecken der Oberseite eines Steigers, einer Wärmehaube od. dgl. zu schaffen, die ein vollständiges Verschließen der Steigeröffnung erlaubt und der auf Grund ihres Aufbaus verbesserte Festigkeits- und Wärmedämmungseigenschaften gegeben werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer Wärmedämmplatte gelöst, die ein sich unter der Gießhitze stark ausdehnendes Material enthält, wobei erfindungsgemäß das Material hoher Wärmeausdehnung ausschließlich am Außenrand der Wärmedämmplatte angeordnet ist und zumindest einen Teil des Plattenrandes bildet.

Weil bei der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte das Material hoher Wärmeausdehnung ausschließlich in einer Randschicht angeordnet ist, kann die restliche Wärmedämmplatte ausschließlich nach Gesichtspunkten wie gute Isolierfähigkeit, gute KaIt- und Heißfestigkeit usw. konstruiert werden, ohne bei der Konstruktion und Herstellung der Platte durch ein Material hoher Wärmeausdehnung irgendwie behindert zu sein.

Auf Grund der Konzentrierung des Materials hoher Wärmeausdehnung in einer Randschicht ist es nicht

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erforderlich, die Wärmedämmplatte wie im Falle der J)T-OS 20071% aus Festigkeitsgründen als Mehrschichtplatte auszubilden. Schließlich ist die thermische Wärmeausdehnung einer ringförmigen Randschicht leichter zu beherrschen als eine insgesamt expandierende Wärmedämmplatte, ";ei der Spannungen entstehen können, die zum Bruch der Platte fühfen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Matrial hoher Wärmeausdehnung in einer Ausnehmung am Rand der Wärmedämmplatte anzuordnen. Wenn auch in den nachfolgenden Zeichnungen die Ausnehmung als eine Stufe oder eine Abschrägung am oberen Rand der Wärmedämmplatte dargestellt ist, so könnte dennoch im Rahmen der Erfindung das Material hoher Wärmeausdehnung am unteren Rand der Wärmedämmplatte vorgesehen werden.

Da der Durchmesser der Wärmedämmplatte vie) größer als ihre Dicke ist, so dehnt sich die in Kontaktberührung mit dem geschmolzenen Metall stehende platte im wesentlichen in einer Ebene aus, die senkrecht zu den Seitenflächen der Form steht. Hierbei wird jeder Spalt zwischen der Wärmedämmplatte und den Formwänden oder ihrer Verkleidung, einem Einsatz od. dgl. verschlossen, und die Oberfläche des flüssigen Metalls im Steiger wird vollständig abgedeckt.

Ausführungsformen der Erfindung werden π .ichfolgend an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch den oberen Teil eines Steigers od. dgl. einer Gießform mit einer die Oberseite des Steigers abdeckenden erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt einer Wärmedämmplatte nach einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 und 4 Schnitte anderer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte,

Fig. 5 einen Schnitt durch den oberen Teil des Steigers od dgl. einer Gießform mit einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte.

Eine Zusammensetzung des sich unter der Gießhitze stark ausdehnenden Materials, das im Rahmen vorliegender Erfindung Verwendung findet, ist nachfolgend angegeben:

5 bis 80 Gewichtsprozent eines natürlichen Minerals und/oder eines chemisch behandelten Stoffes hoher Wärmeausdehnung,

0 bis 92 Gewichtsprozent eines feuerfesten Materials,

Obis 30 Gewichtsprozent eines leicht oxydierbaren Metalls,

0 bis 30 Gewichtsprozent eines Oxydationsmittels,

Obis 40 Gewichtsprozent eines faserigen Materials,

0 bis 20 Gewichtsprozent eines Kohlenstoff enthaltenden Materials,

0 bis 10 Gewichtsprozent eines Oxydationsbeschleunigers und 3 bis 20 Gewichtsprozent eines Bindemittels.

Als natürliche Mineralien hoher Wärmeausdehnung können Vermiculit (schichtförmiges Hydrat-Silikat), Schiefer, Obsidian, Perlit, Pechstein. Blähton usw. verwandt werden.

Als chemisch behandelte Stoffe hoher Wärmeausdehnung kommen flockenförmiges Graphit, Pechblende u. dgl., vorbehandelt mit Säure und/oder einem oxydierenden Mittel, in Frage.

Die genannten Materialien hoher Wärmeausdehnung sind bekannt und bereits als Bestandteile für eine Wärmeisolation am Steiger verwendet worden.

Als feuerfeste Materialien bzw. Keramika, die einen Bestandteil der Wärmedämmplatte bilden können, seien beispielsweise genannt: nichtporöse Keramika wie Silikatsand, Quarz, Magnesia (Magnesiumoxyd), Aluminiumerde (Aluminiumoxyd), Olivin, Aluminiumasche, Dolomit, Magnesit, Eisenbitterkalk bzw. Kalkstein, Chamotte, Korund, Alundurn (Handelsname) u. dgl., und ferner poröse feuerfeste Materialien bzw. Keramika oder Steine wie Diatomeenerde, Lapilli, aufgelockertes Vermiculit, gelockerter Schiefer, gelockertes Obsidian, gelockertes Perlit, gelockerte Pechblende u. dgl.

Als leicht oxydierbare Metalle werden bevorzugt: Aluminium, Magnesium, Aluminium-Magnesiumlegierungen, Kalzium-SiJiziumlegierungen, Eisen-Siliziumlegierungen u. dgl. Diese Metalle reagieren mit einem Oxydationsmittel in einer exothermen Reaktion und heizen die Oberfläche des Steigers auf. Als Oxydationsmittel können folgende beispielsweise verwendet werden: Metalloxyde wie Eisenoxyde. Mangandioxyd, Chromoxyd u. dgl. und Nitrate wie Kaliumnitrat, Natriumnitrat, Bariumnitrat u. dgl.

Als faserige Materialien werden bevorzugt: feuerfeste, anorganische Fasermaterialien, wie Asbest. Steinwolle, Schlackenwolle, Glaswolle u. dgl., und organische Fasermaterialien auf Zellulosebasis, gewonnen aus Papier, Papierholz, Sägespänen, Holzmehl, chemischen Fasern u. dgl. Diese faserigen Materialien verstärken die Wärmedämmplatte derart, daß sie bei Stoß während der Behandlung, wie z. B. beim Transport oder beim Einsetzen in die Form nicht beschädigt werden kann. Bei Verwendung solcher faseriger Materialien erhält man ferner eine poröse Wärmedämmplatte, die ein niedriges spezifisches Gewicht hat und doch gut isoliert.

Als Kohlenstoff enthaltende Materialien kann man z. B. Koks, Feuerungskohle, Kohle allgemein, Graphit, verkohlten Werkstoff, z. B. verkohlte Kornstengel, Kornschrot und Graphitschwärze verwenden.

Als Oxydationsbeschleuniger kommen Natrium-Fluorid, Kalzium-Fluorid, Kryolit u. dgl. in Frage. Diese Stoffe beschleunigen die oxydierende Wirkung der obigen leicht oxydierbaren Metalle.

Als Bindemittel kann inan verwenden: Harz, z. B. Phenol-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Furanharze, Epoxyharze u. dgl. und Wasserglas, verschiedene Zementarten, verschiedene Tonarten, Dextrin, Stärke u. dgl.

Erfindungsgemäß wird das Metall hoher Wärmeausdehnung ausschließlich am Außenrand der Wärmedämmplatte angeordnet. Diese Platte in Form einer Gußplatte ist vorzugsweise einschichtig und von gleichmäßiger Zusammensetzung, sie kann aber auch eine zweischichtige Gußplatte sein, die eine in Kontaktbcrührung mit der Oberfläche des geschmolzenen Metalls stehende innere exotherme Schicht und eine äußere adiabatische Schicht aufweist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Wärmedämmplatte als einschichtig bzw. zweischichtig sind nachfolgend angegeben:

einschichtige Gußplatte

feuerfestes Material (Keramik) 20 bis 94 Gewichtsprozent

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Fiber- bzw. Fasermaterial 3 bis 40 Gewichtsprozent leicht oxydierbares Metall 0 bis 30 Gewichtsprozent Oxydationsmittel 0 bis 30 Gewichtsprozent

kohlenstoffhaltiger Werkstoff 0 bis 20 Gewichtsprozent

Oxydationsbeschleuniger 0 bis 10 Gewichtsprozent Bindemittel 3 bis 20 Gewichtsprozent

zweischichtige Gußplatte

(i) exotherme Innenschicht

!eicht oxydierbares Metall 3 bis 30 Gewichtsprozent Oxydationsmittel 3 bis 30 Gewichtsprozent

feuerfester Werkstoff (Keramik) H) bis 88 Gewichtsprozent

Fiber- bzw. Faserwerkstoff 3 bis 40 Gewichtspro zent

Kohlenstoff enthaltender Werkstoff 0 bis 20 Gewichtsprozent

Oxydationsbeschleuniger 0 bis 10 Gewichtsprozent Bindemittel 3 bis 20 Gewichtsprozent (ii) adiabatische äußere Schicht

feuerfester Werkstoff (Keramik) 40 bis 94 Gewichtsprozent

Fiber- bzw. Faserwerkstoff 3 bis 40 Gewichtsprozent

Bindemittel 3 bis 20 Gewichtsprozent

Einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte werden nunmehr im einzelnen an Hand der nachfolgenden Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt, daß eine Wärmedämmplatte derart in den Steiger einer Form 1 eingesetzt wird, daß der Hohlraum im oberen Teil der Form durch die Platte abgedeckt ist. Die Innenwand der Form 1 ist in ihrem oberen Bereich von einer Isolierplatte 2 verkleidet, um die Wärmeisolation des Steigers zu erhöhen. Die Wärmedämmplatte 3 kann gegossen sein und an ihrem Außenranu wird das Material 4 hoher Wärmeausdehnung aufgebracht. Dieses Material 4 enthält einen oder mehrere in der Gießhitze stark ausdehnbare Stoffe, wobei unter dem Ausdruck »in der Gießhitze stark dehnbare Stoffe« solche Stoffe zu verstehen sind, die mehr bzw. beachtlich mehr in der Hitze dehnbar sind als die Materialien der Platte 3 selbst. Die Platte 3 ist an der Form 1 mit Hilfe dünner Stahlbänder 5 oder Stahlstifte befestigt, die mit Hilfe einer Niet 6 oder eines Nagels an die Wärmedämmplatte befestigt sind.

In die Form 1 wird geschmolzenes Metall, insbesondere flüssiger Stahl, in bekannter Weise steigend eingegossen, bis die Oberfläche des geschmolzenen Metalls bzw. Stahls entweder die Wärmedämmplatte berührt oder sich nahe unter ihr befindet. Dann dehnt sich das Material 4 der Wärmedämmplatte unter der Einwirkung der Hitze des geschmolzenen Stahls aus und schließt den Spalt zwischen der Wärmedämmplatte 3 und der Isolierplatte 2. Hierdurch wird der atmosphärische Einfluß von der Oberfläche des geschmolzenen Materials ferngehalten und die Wärmeisolation im Bereich des Steigers verbessert.

Fig. 3 und 4 zeigen andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte. Gemäß Fig. 4 besteht die Wärmedämmplatte aus einer gegossenen Platte 3, welche aus zwei Schichten besteht, nämlich aus einer inneren exothermen Schicht 7. die in Berührung mit der Oberfläche des geschmolzenen Metalls steht, und aus einer adiabatischen äußeren Schicht 8.

Bei der Ausführungsform von Fig. 5 ist die Form 1 in ihrem oberen Bereich ebenfalls mit einer Auskleidung 2 versehen, um die Isolation der Seitenwände des Steigers zu verbessern. Die Wärmedämmplatte 3 deckt die Oberseile des Steigers ab. In der Wärmedämmplatte ist eine Durchgangsöffnung 9 vorgesehen, die durch einen Stopfen 10 verschiicßbar ist. Am Stopfen 10 ist ein Griff 11 angebracht, um ihn unmittelbar nach Eingießen des geschmolzenen Materials durch die Öffnung 9 in die Öffnung einsetzen zu können.

Beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 2 bis 5 ist das Material 4 hoher Wärmeausdehnung in einer Ausnehmung am Rand der Wärmedämmplatte 3 angeordnet. Während gemäß Fig. 3 und 5 diese Ausnehmung stufenförmig ist, ist bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 4 die Ausnehmung eine Abschrägung am oberen Rand der Wärmedämmplatte.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

(I) Ein Material 4 hoher Wärmeausdehnung füi den Außenrand der Wärmedämmplatte 3 weist folgende Bestandteile auf:

Natürliches Vermiculit

(schichtförmiges Silikat) 50 Gewichtsprozenl

Aus Papier gewonnener

Zellulosewerkstoff ft Gewichtsprozenl

Holzmehl 5 Gewichtsprozenl

Diatomeenerde 10 Gewichtsprozenl

Silikasand 23 Gewichtsprozenl

Phenol-Formaldehyd-Harz ft Gewichtsprozenl

(II) Die Wärmedämmplatte selbst wurde durcr Gießen unter Verwendung folgender Bestandteile hergestellt:

Aluminium 8 Gewichtsprozen

Eisenoxyd 16 Gewichtsprozen

Aluminiumasche 38 Gewichtsprozen

Aus Papier gewonnenes
Zellulosematerial K) Gewichtsprozen

Asbest 6 Gewichtsprozen

Verkohltes Reisschrot 12 Gewichtsprozen

Kryolith 3 Gewichtsprozen

Phenol-Formaldehyd-Harz 7 Gewichtsprozen

Herstellungsverfahren

Zu den Materialmischungen gemäß (I) und (II wurde Wasser zugesetzt, um die jeweilige Aufschläm mung herzustellen. Unter Verwendung einer Forn wurde das in der Mischung (II) enthaltene Wasser de Aufschlämmung entzogen, um einen plattenförmigei Gießgegenstand zu bilden. Die Aufschlämmung de Mischung (I) wurde auf den Außenrand des so herge stellten Formteils aufgetragen, wonach das Wasse entzogen wurde, um eine Platte zu bilden, deren Kor pus aus der Mischung (II) und deren Außenrand au der Mischung (I) zusammengesetzt war.

Nach dem Trocknungsvorgang wurde eine Wärme dämmplatte gemäß Fig. 2 erhalten, die eine Längi und Breite von jeweils 830 mm und eine Dicke voi 40 mm aufwies. Unter Einsatz dieser erfindungsge mäßen Wärmedämmplatte wurden sechs Stahlböcki von je 8 Tonnen Gewicht unter Verwendung der ii Fig. 1 gezeigten Formen steigend gegossen. De

Stahlblock, unter Einsatz der erfindungsgemäßci Wärmedämmplatte, wurde mit üblich hergestellte! Stahlblöcken (sechs Stahlblöcke) verglichen, bei de ncn lediglich eine Wärmedämmplatte aus der Mi

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schung (II) unter gleichen Bedingungen verwendet worden war. Folgende Ergebnisse wurden festgestellt: Das Ausbringen der gegossenen Stahlblöcke, unter Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte, wurde um 1,3% gegenüber dem Gießverfahren mit einer üblichen Platte verbessert. Dies geht auf die erhöhte Wärmedämmfähigkeit der erfindungsgemäßen Platte zurück, und zwar auf die einwandfreie Abdich lung des Spaltes zwischen der Platte und der Steiger auskleidung.

Unter Wärmedämmplatte sollen nicht nur rei plattenförmige Gebilde, sondern auch Bauteile ande rer Formgebung, wie deckeiförmige, brettförmigc stufenförmige Bauteile verstanden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 517/:

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Claims (3)

23 Ol Patentansprüche:

1. Wärmedämmplatte zum Abdecken der Oberseite eines Steigers, einer Wärmehaube od. dgl., die ein sich unter der Gießhitze stark ausdehnendes Material enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (4) hoher Wärmeausdehnung ausschließlich am Außenrand der Wärmedämmplatte (3) angeordnet ist und zumin- to dest einen Teil des Plattenrandes bildet.

2. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (4) hoher Wärmeausdehnung in einer Ausnehmung am Rand der Wärmedämmplatte (3) angeordnet ist.

3. Wärmedämmplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung stufenförmig ist.

4. Wärmedämmplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine Abschrägung am oberen Rand der Wärmedämmplatte ist.

5. Wärmedämmplatte nach einem der Ansprüche. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenrand der Wärmeplatte (3) ein Werkstoff folgender Zusammensetzung angeordnet ist:

5 bis 80 Gewichtsprozent eines natürlichen Minerals und/oder eines chemisch behandelten Stoffes hoher Wärmeausdehnung,

0 bis 92 Gewichtsprozent eines feuerfesten Materials,

0 bis 30 Gewichtsprozent eines leicht oxydierbaren Metalls,

0 bis 30 Gewichtsprozent eines Oxydationsmittels,

0 bis 40 Gewichtsprozent eines faserigen Materials,

0 bis 20 Gewichtsprozent eines Kohlenstoff enthaltenden Materials,

0 bis 10 Gewichtsprozent eines Oxydationsbeschleunigers und

3 bis 20 Gewichtsprozent eines Bindemittels.

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