DE2301812C3 - Thermal insulation plate for risers of casting molds - Google Patents
Thermal insulation plate for risers of casting moldsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmeisolationsplatte für Steiger von Gießformen mit 60 bis 80Gew.-% feuerfestem Füllstoff, 5 bis 10 Gew.-% wärmezersetzbarem Bindemittel und 15 bis 30Gew.-°/o Zellulosefüllmarerial. The invention relates to a thermal insulation plate for risers of casting molds with 60 to 80 wt .-% refractory filler, 5 to 10% by weight heat-decomposable binder and 15 to 30% by weight cellulose filler material.
Es ist bereits bekannt, eine wärmeisolierende Platte aus 2 bis 20% fasrigem Zellulosematerial, aus 4 bis 10% wärmezersetzbarem Bindemittel und aus feuerfestem Füllstoffmaterial als Rest herzustellen. Die Platten sollen nach dem Gebrauch, wenn sie der Wärme des geschmolzenen Metalls ausgesetzt waren, leicht zerfallen, so daß sie bequem entfernt werden können. Ihre Herstellung erfolgt aus einer wäßrigen Aufschlämmung durch Entwässern auf einer Siebfläche und durch Trocknen des erhaltenen plattenförmigen Formkörpers auf einer Trocknungsunterlage (GB-PS 8 88 857 zitiert in DE-AS 14 83 571).It is already known to use a heat-insulating sheet made from 2 to 20% fibrous cellulose material, from 4 to 10% heat-decomposable binder and refractory filler material as the remainder. The plates should disintegrate easily after use when exposed to the heat of the molten metal, so that they can be easily removed. They are produced from an aqueous slurry by dewatering on a sieve surface and by drying the plate-shaped molded body obtained on a drying pad (GB-PS 8 88 857 cited in DE-AS 14 83 571).
Für die Herstellung von Wärmcisolationsplatten, die nicht so leicht zerfallen, also nach dem Gießvorgang zusammenhängend bleiben, wird deshalb nach der DE-AS 14 83 571 ein Schlamm aus feuerfestem Material, Zellulosefasern, Alkalisilikat, niedrig schmelzendem Silikat bzw. einer in situ niedrig schmelzenden Silikat erzeugenden Mischung von Siliziumdioxid und Alkalioder Erdalkalisalz verwendender nach dem Entwässern auf einer lochfreien Trocknungsunterlage getrocknet wird. Die der Trocknungsunterlage zugekehrte Seite der Platte ist später dem Metall zugewandt, da die Silikatanreicherung auf dieser Seite bei der gewählten Trocknung stärker ist. Dieses Silikat schmilzt durch die von flüssigen Metall abgegebene Wärme und sorgt für ein Sintern der dem Metall zugewandten Plattenoberfläche, so daß sie glatt wird und sauber von dem erstarrten Gußstück ohne Erzeugung von Staub abgestreift werden kann. Als feuerfester Füllstoff wird unter anderem Sand eingesetzt. Eine bevorzugt verwendete Masse hat in Gew.-% 4 bis 10% Zellulosefasern, 4 bis 10% Bindemittel, 95 bis 90% feuerfeste Füllstoffe und 5 bis 10% niedrig schmelzendes Silikat.For the production of thermal insulation panels that do not disintegrate easily, i.e. after the casting process remain coherent, therefore, according to DE-AS 14 83 571, a sludge made of refractory material, Cellulose fibers, alkali silicate, low melting silicate or an in situ low melting silicate generating mixture of silicon dioxide and alkali or alkaline earth salt used after dehydration is dried on a hole-free drying pad. The side facing the drying mat the plate is later turned towards the metal, since the silicate accumulation on this side with the selected Drying is stronger. This silicate melts due to the heat given off by liquid metal and ensures a sintering of the plate surface facing the metal so that it becomes smooth and clean of the solidified casting can be stripped without generating dust. Used as a refractory filler among other things sand used. A preferably used mass has in wt .-% 4 to 10% Cellulosic fibers, 4 to 10% binder, 95 to 90% refractory fillers, and 5 to 10% low melting point Silicate.
Die auf diese Weise hergestellten Wärmeisolationsplatten ermöglichen zwar ein sauberes Abtrennen von dem erstarrten Metall, ihre Herstellung ist jedoch insbesondere im Hinblick auf den speziellen Trocknungsprozeß sehr aufwendig. Außerdem haben die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Platten eine relativ hohe Dichte.The thermal insulation panels produced in this way allow clean separation of the solidified metal, but their production is particularly important with regard to the special drying process very expensive. In addition, the plates produced by the known method have a relatively high density.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, bei einer Wärmeisolationsplatte der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der guten Wärmedämmungseigenschaften und dei leichten Lösbarkeit von dem erstarrten Gußstück eine äußerst einfache und billige Herstellung bei gleichzeitiger erheblicher Reduzierung der Dichte zu ermöglichen.The object on which the invention is based is, in the case of a thermal insulation panel, of the initially introduced named type while maintaining the good thermal insulation properties and easy solvability an extremely simple and cheap production of the solidified casting with a simultaneous considerable reduction to allow the density.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der Wärmeisolationsplatte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, ίο daß der feuerfeste Füllstoff Perlit ist, und daß die dem Metall ausgesetzte Plattenseite mit 2 bis 50Gew.-% Siliziumdioxid in gelöster Form imprägniert istBased on the thermal insulation panel of the type mentioned at the outset, this object is achieved by ίο that the refractory filler is perlite, and that the dem Metal exposed plate side is impregnated with 2 to 50 wt .-% silicon dioxide in dissolved form
Bevorzugt wird die dem Metall ausgesetzte Plattenseite mit 5 bis 12Gew.-% Siliziumdioxid in gelöster Form imprägniertThe side of the plate exposed to the metal is preferably dissolved with 5 to 12% by weight silicon dioxide Impregnated form
Als günstig hat sich ein weiterer Zusatz erwiesen, der aus 3 Gew.-% Ton, wie Kaolin, besteht.Another additive which consists of 3% by weight of clay, such as kaolin, has proven to be beneficial.
Die erfindungsgemäße Wärmeisolationsplatte fürThe thermal insulation panel according to the invention for
Steiger hat den Vorteil, daß sie äußerst leicht ist und eine Dichte von 0,14 bis 0,22 g/cm3 hat, von dem erstarrten Gußmaterial leicht gelöst werden kann und aufgrund ihrer Herstellung sehr billig ist, so daß sie nach dem Gebrauch weggeworfen werden kann. Dadurch, daß die Platten sehr leicht sind, kann ihre Positionierung sehr einfach vorgenommen werden, wobei trotz des geringen Gewichts die erforderliche Wärmeisolierung gewährleistet ist.Steiger has the advantage that it is extremely light and has a density of 0.14 to 0.22 g / cm 3 , can be easily detached from the solidified casting material and, because of its manufacture, is very cheap, so that it is thrown away after use can be. The fact that the plates are very light means that they can be positioned very easily, with the required thermal insulation being ensured despite their low weight.
Der Stand der Technik erwähnt zwar die Verwendung von Perlit bei der Herstellung von Wärmeisolationsplatten, nicht jedoch in den erfindungsgemäßen eingesetzten Mengen zusammen mit einer Siliziumdioxidimprägnierung. The prior art mentions the use of perlite in the manufacture of thermal insulation panels, but not in the amounts used according to the invention together with a silicon dioxide impregnation.
Zu diesem Stand der Technik zählt eine wärmeisolierende Masse (DE-OS 15 83 632), die zum Auskleiden von Steigtrichtern verwendet werden kann, und, wenn sie zu Platten verpreßt und getrocknet ist, in Gew.-% aus 75% Holzkohle, 6% Perlit und 19% Bindemittel besteht sowie eine Dichte von 0,35 g/cm3 hat. Der Masse können außerdem bis zu 10% organische Faserstoffe zugesetzt werden.This prior art includes a heat-insulating compound (DE-OS 15 83 632), which can be used to line riser funnels, and, if it is pressed into plates and dried, in% by weight of 75% charcoal, 6% Perlite and 19% binder and has a density of 0.35 g / cm 3 . Up to 10% organic fibers can also be added to the mass.
Bei einer weiteren bekannten feuerfesten Masse (DE-OS 15 83 598) werden 21 bis 35 Gew.-% Perlit als Zusatzstoff zu feinkörnigem feuerfestem Quarz oder Sand, organischem Fasermaterial, wie Papierfaserbrei, organischem Bindemittel und einem weiteren anorganischen feuerfesten Zusatzstoff in Form von Asbest oder Steinwolle zugegeben. Der Perlit hat ein Schüttgewicht zwischen 0,7 und 0,95 g/cm3. Genannt wird eine Mischung von 63 Gew.-% Sand, 8 Gew.-% Papierfaserbrei, 6 Gew.-% organischem Bindemittel und 23 Gew.-% feuerfesten Zusatzstoffen, von denen ein Teil Perlit sein kann.In another known refractory mass (DE-OS 15 83 598) 21 to 35 wt .-% perlite as an additive to fine-grain refractory quartz or sand, organic fiber material such as paper pulp, organic binder and another inorganic refractory additive in the form of asbestos or stone wool added. The perlite has a bulk density between 0.7 and 0.95 g / cm 3 . A mixture of 63% by weight of sand, 8% by weight of paper pulp, 6% by weight of organic binder and 23% by weight of refractory additives, some of which can be perlite, is mentioned.
Schließlich hat man zur Verminderung des Gewichts von Gießköpfen aus einem körnigen feuerfesten Material bereits wärmeisolierende Massen verwendet (DE-OS 19 22 597), bei denen auch Perlit verwendet wird. Dieses Material wird erhitzt und mit einem Teer imprägniert, anschließend abgekühlt und mit Quarzsand versetzt. Dieser Masse werden dann organische Bindemittel zugesetzt. Anschließend wird die Masse durch Stampfen verdichtet. Anstelle von körnigem Perlit können zur Gewichtsverringerung der Gießköpfe auch Kieselerde, Hochofenschaumschlacke und Schamottmahlgut als feuerfestes Material eingesetzt werden. Eine Siliziumdioxidimprägnierung, wie sie erfindungseemäß verwendet wird, ist dem Stand der Technik nicht als bekannt zu entnehmen. So kennt man wärmeisolierende Materialien (DE-OS 21 03 028), die auf der derFinally, one has to reduce the weight of watering heads from a granular refractory Material already used heat-insulating masses (DE-OS 19 22 597), in which pearlite is also used will. This material is heated and impregnated with a tar, then cooled and covered with quartz sand offset. Organic binders are then added to this mass. Then the mass compacted by pounding. Instead of granular perlite, the watering heads can be used to reduce the weight Silica, blast furnace slag and refractory fireclay can also be used as refractory material. A silicon dioxide impregnation as in accordance with the invention is used, is not to be inferred from the prior art as being known. This is how we know heat-insulating Materials (DE-OS 21 03 028) based on the
Metallschmelze zugekehrten Seite mit einer feuerfesten Außenschicht aus Schamottmehl, Quarzitpulver oder Dolomitpulver versehen sind. Von diesen Materialien, die einen hohen Schmelzpunkt haben, bleiben jedoch beim Entfernen der Aufsätze Teile am Gußblock haften, was zu Walzfehlern führen kann. Deshalb wird eine durch Bindemittel zusammengehaltene Mischung a"* puiverförmigem porösen Beton und Holzmehl und einem anderen organischen Fasermaterial verwendet, das außerdem Sand enthält, der bei der Temperatur der Metallschmelze schmilzt und dadurch auf der Seite des flüssigen Metalls eine dünne glasartige mineralische Schicht bildet In der Masse wird somit Sand, also Siliziumdioxid, in der ganzen Mischung verteilt. Gewöhnlich werden erfindungsgemäße Wärmeisolationsplatten mit Stärken zwischen 12 und 38 mm verwendet, die, wenn dickere Platten erwünscht sind, aufeinandergestapelt werden können. Die Festigkeit der Platten ist derart, daß sie bei ihrem Einsatz nicht brechen und während der Lagerung forinstabil bleiben. Wenn die Wärmeisolationsplatten im Herstellungsprozeß getrocknet sind, werden sie bis zu einer Tiefe von etwa 6,5 mm mit Siliziumdioxid imprägniert, wobei die gewünschte Imprägnierungstiefe durch Wahl der entsprechenden Verfahrensparameter erreicht werden kann. Das Imprägnieren kann durch Eintauchen in eine Siliziumdioxid enthaltende Lösung oder durch Aufsprühen einer Siliziumdioxidlösung erfolgen. Als Siliziumdioxidlösung kann eine Dispersion von Siliziumdioxid in einem flüssigen Medium wie Wasser, kolloidales Siliziumdioxid oder eine kolloidale Suspension von sehr kleinen Siliziumdioxidteilchen in Wasser verwendet werden. Den Lösungen können Ätzmittel zugesetzt werden. Es hat sich gezeigt, daß mit zunehmender Siliziumdioxidimprägnierung die Wärmeisolationseigenschaft der Platte abnimmt. Für einen Steiger von 90 kg genügt eine Imprägnierungstiefe von 0,8 mm der Platte, für einen Steiger von 1800 kg eine Imprägnierungstiefe von 3,2 mm. Nach der Imprägnierung wird die Platte vor ihrem Einsatz bei Raumtemperatur oder in einem Ofen bei erhöhter Temperatur getrocknet.Metal melt facing side with a refractory outer layer made of fireclay powder, quartzite powder or Dolomite powder are provided. Of these materials, however, which have a high melting point, remain When removing the attachments, parts stick to the ingot, which can lead to rolling defects. Therefore becomes a mixture held together by binding agent a "* powder-shaped porous concrete and wood flour and another organic fiber material are used, which also contains sand that is at the temperature of the Molten metal melts and thereby a thin vitreous mineral on the side of the liquid metal Layer forms In the mass, sand, i.e. silicon dioxide, is distributed throughout the mixture. Usually heat insulation panels according to the invention with thicknesses between 12 and 38 mm are used used, which, if thicker panels are desired, can be stacked on top of one another. The strength of the Panels are designed so that they do not break in use and remain unstable during storage. When the thermal insulation panels are dried in the manufacturing process, they are to a depth of about 6.5 mm impregnated with silicon dioxide, the desired impregnation depth by choosing the corresponding process parameters can be achieved. The impregnation can be done by immersion in a Silicon dioxide-containing solution or by spraying on a silicon dioxide solution. As a silicon dioxide solution can be a dispersion of silicon dioxide in a liquid medium such as water, colloidal Silicon dioxide or a colloidal suspension of very small particles of silicon dioxide in water is used will. Etching agents can be added to the solutions. It has been shown that with increasing Silicon dioxide impregnation decreases the thermal insulation property of the plate. For a riser of 90 kg an impregnation depth of 0.8 mm of the plate is sufficient, for a riser of 1800 kg an impregnation depth of 3.2 mm. After impregnation, the board is at room temperature or before use dried in an oven at an elevated temperature.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawings. It shows
F i g. 1 schematisch im Schnitt eine erste Anordnungsmöglichkeit von erfindungsgemäßen Wärmeisolationsplatten in einem Steiger,F i g. 1 schematically in section a first possible arrangement of thermal insulation panels according to the invention in a riser,
F i g. 2 im Schnitt eine zweite Anordnungsmöglichkeit, F i g. 2 in section a second arrangement option,
F i g. 3 eine dritte Anordnungsmöglichkeit undF i g. 3 a third possible arrangement and
Fig.4 eine vierte Anordnungsmöglichkeit mit Abdeckung. 4 shows a fourth possible arrangement with a cover.
In F i g. 1 ist eine Gießform 10 gestrichelt eingezeichnet, auf welcher durch Flansche 12 und 13 ein quadratisches Steigergehäuse 11 aus Gußeisen gehalten ist, da-; auf allen vier Seiten mit Wärmeisolationsplatten 14 ausgekleidet ist, die eine Imprägnierungsschicht 14a aus Siliziumdioxid an ihrer Innenseite aufweisen. Die Wärmeisolationsplatten 14 und das Steigergehäuse 11 sitzen auf einer ringförmigen Wärmeisolationsplatte 15, die auf der dem Metall zugewandten Seite ebenfalls eine imprägnierte Siliziumdioxidschicht 15a aufweist. Anstelle der Wärmeisolationsplatte 15 kann auch eine Abschreckplatte 15b verwendet werden. Das Steigergehäuse 11 hat Zapfen 16 und 17, die nach der Aushärtung des Gußstücks 18 das Entfernen des Steigergehäuses 11 von der Gießform 10 ermöglichen. In dem Steiger bildet sich ein Schrumpfhohlraum 19 aus.In Fig. 1 a casting mold 10 is shown in dashed lines, on which a square riser housing 11 made of cast iron is held by flanges 12 and 13 is there-; with thermal insulation panels on all four sides 14 is lined, which have an impregnation layer 14a made of silicon dioxide on their inside. the Thermal insulation plates 14 and the riser housing 11 sit on an annular thermal insulation plate 15, which also has an impregnated silicon dioxide layer 15a on the side facing the metal. Instead of a chill plate 15b can also be used for the heat insulation plate 15. The riser housing 11 has pins 16 and 17 which, after the casting 18 has hardened, enable the riser housing 11 to be removed from the mold 10 allow. A shrink cavity 19 is formed in the riser.
Da die Wärmeisolationsplatten starr sind und miteinander auf einfache Weise verbunden werden können, ist das in Fig. I gezeigte Steigergehäuse 11 nicht erforderlich. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, genügt die Anordnung von einen Steiger umschließenden Wärmeisolationsplatten 20, die auf ihrer Innenseite die Siliziumdioxidimprägnierungsschicht 20a aufweisen und an einem Flansch 21 der Gießform 22 aufsitzen. Der Steiger des Gußstücks 23 hat einen Schrumpfhohlraum 24.Since the thermal insulation panels are rigid and can be connected to one another in a simple manner is the riser housing 11 shown in FIG not mandatory. As in Fig. 2 is shown, the arrangement of a riser enclosing thermal insulation panels is sufficient 20, which have the silicon dioxide impregnation layer 20a on their inside, and sit on a flange 21 of the casting mold 22. The riser of the casting 23 has a shrink cavity 24
Wenn — wie in F i g. 3 gezeigt — das Gußstück 33 in der Form 31 unter Bildung eines Schrumpfhohlraums erstarren darf, können die Wärmeisolationsplatten 30 zur Auskleidung der Gießform 31 in deren oberen Teil so angeordnet werden, daß ihre Siliziumdioxid-imprägnierten Innenseiten 30a dem Metall zugewandt sind, das zunächst durch die Wärmeisolationseigenschaften der Platten 30 im geschmolzenen Zustand 32 bleibt, während das Gußstück 33 erstarrt.If - as in FIG. 3 - the casting 33 in the mold 31 with the formation of a shrink cavity allowed to solidify, the heat insulation plates 30 for lining the casting mold 31 in its upper part are arranged so that their silicon dioxide-impregnated inner sides 30a face the metal that initially remains in the molten state 32 due to the thermal insulation properties of the plates 30, while the casting 33 solidifies.
Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform ist der obere Teil der Gießform 42 mit jeweils zwei aufeinanderliegenden Wärmeisolationsplatten 40 und 41 ausgekleidet, die miteinander verklebt sind, wobei die dem Metall zugewandten Seiten 40a mit Siliziumdioxid imprägniert sind. Während das Gußstück 45 erstarrt, bleibt aufgrund der Wärmeisolationseigenschaften der Platten 40 und 41 das Metall im oberen Teil der Gießform 42 im Schmelzzustand 44 erhalten. Die Gießform und die Platten 40 und 41 sind mit einer Platte 43 abgedeckt, die auf der dem Metall zugewandten Seite 43a mit Siliziumdioxid imprägniert ist.In the case of the in FIG. 4 is the upper part of the mold 42 with two each superimposed thermal insulation panels 40 and 41 lined, which are glued together, the the metal facing sides 40a are impregnated with silicon dioxide. While the casting 45 solidifies, Due to the thermal insulation properties of the plates 40 and 41, the metal remains in the upper part of the Casting mold 42 obtained in the melted state 44. The mold and the plates 40 and 41 are with a plate 43 covered, which is impregnated with silicon dioxide on the side 43a facing the metal.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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