DE2327251A1 - Verfahren zum abdecken einer oberflaeche geschmolzenen metalls in einem metallgiessverfahren - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-iNS. DR. IUR. . ΟΙΡΊ-.-ΙΝΟ.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 OSNABRDCK , 2 Q. Mai 1973

MDSERSTRASSE 2O/24 L/Th O Ί O TV r 1

ZOZ /ZO I

KINGSCLIFFE SUPER-REFRACTORIES LIMITED Sandiron House, Beauchief,
Sheffield S7 2RA, Yorkshire, England

Verfahren zum Abdecken einer Oberfläche geschmolzenen Metalls in einem Metallgießverfahren

i Die Erfindung bezieht sich auf das Gießen von Metallen, ζ. Β.

von Stahl. /

Beim Gießen von Metallen ist es bisweilen erforderlich, eine geschmolzene MetallMche mit Partikel-Material z. B. zum Verzögern der Metallabkühlung und zur Verringerung der Metalloxydation auf einen Mindestwert abzudecken.

Dieses Erfordernis stellt sich beispielsweise bei der Stahlherstellung, bei der geschmolzener Stahl aus dem Ofen in eine Gießpfanne gegossen werden kann, aus der er anschließend in eine Gießform bzw. Kokille gegossen wird. Beim kontinuierlichen bzw. Stranggießen kann ein al? Trichter bezeichnetes Zwischengefäß zwischen der Gießpfanne und der Form vorgesehen sein. Die im allgemeinen horizontale •S.tahloberflache kann bei der

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Gießpfanne, dem Trichter und der Form jeweils mit einer Schicht des Parti-kel-Materials bedeckt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abdecken einer Oberfläche geschmolzenen Metalls in einem Metallgießverfahren anzugeben, bei dem ein verbessertes Partikel-Material verwendet wird.

Beispielsweise in Kraftwerken wird pulverisierte Kohle als Brennstoff verbrannt, wobei etwa 75# der Asche durch die Abgase in Form eines feinen Pulvers, das als pulverisierte Brennstoffasche, abgekürzt PFA, bekannt ist, fortgetragen werden.

Häufig wird die pulverisierte Brennstoffasche in Form von Schlamm oder einer Trübe in eine Lagune bzw. einen Strandsee abgeführt. Hier sinkt der größte Teil der Aschenpartikel ab, wobei jedoch ein kleiner Anteil auf der Oberfläche der Lagune schwimmt. Dieser Anteil enthält hochgradig fließfähige, kleinste hohle Glaskugeln, die als Zenosphären (cenospheres) bezeichnet werden. Hinsichtlich einer allgemeinen Beschreibung von Zenosphären und deren Eigenschaften wird auf den Artikel "Cenospheres in pulverised fuel ash' von E. Raask, Journal of The Institute of Fuel, September I968, Seiten 339-3^, hingewiesen; auf den gesamten Offenbarungsgehalt dieses Artikels von Raa.sk wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen .

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Der Prozentsatz an Zenasphären in der pulverisierten Brennstoffasche beträgt z. B. zwischen 0 und 4,8 Gewichtsprozent und üblicherweise zwischen 0 und 3%· . *

Die Zenosphären der pulverisierten Brennstoffasche bestehen z. B. aus fließfähigen, hohlen Aluminosilikatkugeln mit folgenden
Merkmalen: ' "

spezifisches Gewicht: Raumgewicht: Partikelgröße: Siliziumdioxid als SiO. Aluminiumoxid als Al₀O. -Alkalien als Na^O,

Eisenoxide als

0,3 - 0,7

0,16 - 0,56 (vorzugsweise 0,2*1 - 0,40) g/cm³
5 - ¹OO (vorzugsweise 5 - 300) Mikron

50 - 70 (vorzugsweise 55 - 60) Gewichtsprozent
25 - 45 (vorzugsweise 25 - 30) Gewichtsprozent

höchstens 5 (vorzugsweise höchstens 4) Gewichtsprozent höchstens 4 Gewichtsprozent.

Es wurde gefunden, daß mit Vorteil eine Schicht"Partikel-Material₃ das reich an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche ist, zum Abdecken einer im wesentlichen horizontalen Oberfläche geschmolzenen Metalls in einem Metallgießverfahren verwendet werden, kann.

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Nach der Erfindung ist ein Verfahren zum Abdecken einer im wesentlichen horizontalen Oberfläche eines geschmolzenen Metalls in einem Metallgießverfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche mit einer Schicht eines Partikel-Materials, das reich an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasehe ist, abgedeckt wird,

Das an Zenosphären reiche Partikel-Material kann z. B. im wesentlichen 100$ Zenosphären oder Zenosphären,· denen andere Partikel-Materialien, z. B. exotherme Materialien, andere Anteile pulverisierter Brennstoffasehe oder andere verträgliche schwer schmolzbare Partikel-Materialien zugiemischt sind, umfassen. In den Fällen, in denen den Zenosphären andere Anteile pulverisierter Brennstoffasche oder ein anderes schwer schmelzbares Material zugemischt sind, umfaßt das. Partikel-Material mindestens 5% Zenosphären in bezug auf das Gesamtgewicht des Partikel-Materials.

Es kann z. B. eine unter der Bezeichnung "Finite" bekannte Form von Zenosphären verwendet werden, die von der Finite (Runcorn) Ltd., Runcorn, Cheshire, England, vertrieben wird.

Fillite besteht aus fließfähigen hohlen Aluminosilikatglaskugeln von weißer Farbe mit folgenden physikalischen Eigenschaften:

spezifisches Gewicht: 0,3 - 0,7

Raumgewicht: 0,18 - 0,40 g/cm³

Partikelgröße: 5 - 300 Mikron

Härte (Mohs'sche Härteskala): 5

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thermische Leitfähigkeit: ca. 0,087 kcal/m h ⁰C bei

einer mittleren Temperatur von 50⁰C (kalte Fläche 10⁰C, warme Fläche 9O⁰C)

Packungskonzentration: 60 - 70? - -

In FiUite für hitzebeständige Einsätze können alle Partike.l unter 30 Mikron oder selbst alle .Partikel unter 50 Mikron entfernt worden sein., wobei die chemische Gewichts zusammensetzung wie folgt ist: . .

Siliziumdioxid als SiO₃: 55 - 60%

Aluminiumoxid als AIoO,: 25 - 30JS

Alkalien als Na₂O, K₃O: 0,5 - H

Kalzium als CaO: 0,2 - 0,6%

Magnesium als MgO: 1 -' 2%

Eisenoxide als FeJ^-i'· höchstens k%

Kohlenstoff: 0,01 - 2%

Feuchtigkeit: · höchstens 0,335

Gegebenenfalls kann der Eisenoxidgehalt auf höchstens 1% und der Feuchtigkeitsgehalt auf höchstens O,l?j, z. B. 0,0555, reduziert werden.

Durch den niedrigen Feuchtigkeitsgehalt von Finite wird die Gefahr nachteiliger physikalischer und chemischer Wirkungen auf das Metall, hervorgerufen durch das Freiwerden von naszierendem

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Wasserstoff aus der Reduktion von Wasser, auf ein Minimum herabgesetzt.

Verschiedene Klassen von Füllte nach der Maschenweite und dem spezifischen Gewicht sind erhältlich, z. B. :

Klasse-	Maschenweite	maximale Par tikelgröße, Mikron	spezifisches Gewicht
52/7	52	300	0,7
100/T	100	150	0,7
200/7	200	75	.0,7
300/7	300	53	0,7

Der Kohlenstoffgehalt variiert ,ebenfalls zwischen verschiedenen Fillite-Klassen.

Im Falle der Klasse 52/7 sind Partikel unter 50 Mikron entfernt worden: unter anderem wird hierdurch die Silikosegefahr beträchtlich verringert.

Im unteren spezifischen Gewichtsbereich von 0,3 bis 0,5 werden die Fillite-Klassen nur durch das spezifische Gewicht gekennzeichnet .

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Abdecken einer im

wesentlichen horizontalen Oberfläche geschmolzenen Metalls in

einem Metallgießverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

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die Metalloberfläche mit einer Lage Partikel-Materials abgedeckt wird, das reich an fließfähigen hohlen Aluminosilikatkugeln mit folgenden Merkmalen ist.

spezifisches Gewicht; Raiungewicht: Partikelgröße: Siliziumdioxid als Aluminiumoxid als Alkalien als Na₂O,

0,3 - 0,7

0,16 - 0,56 g/cm³ 5 - 400 Mikron 50 - 70 Gewichtsprozent 25 - ^5 Gewichtsprozent höchstens 5'Gewichtsprozent.

Beim Gießen von beruhigten Stahlblöcken unter direktem bzw. fallendem Gießen ist es allgemeine Praxis, die Oberfläche geschmolzenen Stahls in der Block- bzw. Gießform mit einer Schicht Partikel-Materials abzudecken, das zu einer exothermen Reaktion fähig ist (im'f olgenden wird dieses Material als exothermes Ma- . terial bezeichnet). Da das exotherme Material in direkter Berührung mit der Metalloberfläche steht, hat es auch Isoliereigenschaften. Beim GießVorgang wird die exotherme Reaktion in der Partikelschicht durch die Wärme des geschmolzenen Metalls . eingeleitet, wobei die hervorgerufene Wärme dazu dient, die Gefahr einer vorzeitigen ungleichmäßigen Verfestigung des Stahls zu verringern. Das reagierte exotherme Material bildet eine Kruste, die noch eine Wärmeisolierfunktion auszuüben hat- Im Interesseeiner optimalen Wirkung soll diese Kruste leicht und dicht ohne Risse oder andere Unterbrechungen sein.

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In modernen Stahlwerken werden die Blöcke, die in auf Bodenplatten auf Zügen stehende Gießformen gegossen werden, nach Beendigung des Vergießens bewegt, um anderen Gießformen Platz zu machen. Während der Bewegung der Züge hat das noch geschmolzene Metall das Bestreben, sich in der Form in allen Richtungen zu bewegen, wodurch die Wärmeisolierkruste reißen und die Isolierfunkton beeinträchtigt werden kann und auch Stahlspritzer die Kruste eindrücken können. Diese Beeinträchtigung der Isoliereigenschaften der Kruste erhöht die Gefahr einer unregelmäßigen und 2U schnellen Abkühlung, die zur Lunker- bzw. Tütenbildung u. dgl. im Block flhrt. Hierdurch wird im Endergebnis der Ertrag beim Walzen der Blöcke aufgrund der erforderlichen Schrottzugabe für fehlerhaftes Metall verringert.

Es wurde gefunden, daß diese Nachteile beim Gießen beruhigter Stahlblöcke dadurch auf ein Minimum herabgesetzt werden können, daß die Schicht exothermen Materials mit einer Schicht Partikel-Materials bedeckt wird, das reich an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche ist. .

Falls bei sich bewegendem Zug Risse im exothermen Material gebildet werden, fließen die Zenosphären sofort ein und füllen sie, so daß ständig eire kompakte Isolierlage wiederhergestellt wird. Gegebenenfalls kann weiteres an Zenosphären reiches Material bei der Rißbildung hinzugef i|£ werden, jedoch ist die Notwenigkeit dieser Maßnahme unwahrscheinlich.

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Diejenigen Zenosphären, die den geschmolzenen Stahl bei Temperaturen über ihrem Schmelzpunkt berühren, fallen zusammen und schmelzen und bilden unmittelbar am geschmolzenen Stahl einen Damm.

Das exotherme Material umfaßt z. B. Aluminiumpulver oder -körnchen, Metalloxide, ζ. Β: ^ρβρ°3» schwer schmelzbare Füllstoffe, z. B. Siliziumdioxid/Aluminiumoxid,, Oxydationsmittel, z. B. Natriumnitrat oder Kaliumchlorat, und andere dem Fachmann bekannte Bestandteile, z. B. Kryolith.

Wenn z. B. die an Zenosphären reiche Schicht 100$ Zenosphären aufweist, kann eine geringere Menge oder Qualität des exothermen Materials als beim Fehlen von Zenosphären verwendet werden; z. B. kann 20 bis 30ί weniger exothermes Material verwendet werden. Das fortgelassene exotherme Material wird z. B. durch mindestens das äquivalente Volumen an Zenosphären ersetzt; z. B. kann das verwendete Volumen an Zenosphären das 2-fache des Volumens des fortgelassenen exothermem Materials betragen.

Beispielsweise können 150 bis 300 g (z. B. etwa 200 g) exothermes Material pro Quadratdezimeter Oberfläche geschmolzenen Stahls verwendet werden, auf die eine Schicht von 30 bis 200 g (z. B. 30 bis 120 g, vorzugsweise 50 bis 100 g)eines Materials von· 100? Zenosphären pro Quadratdezimeter Oberfläche geschmolzenen Stahls gelegt wird.

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Die an Zenosphären reiche Schicht kann ζ. Β. bei irgendeiner der folgenden Stufen hinzugegeben werden:

1. Wenn die exotherme Reaktion abgeschlossen ist, jedoch bevor eine wesentliche Abkühlung stattgefunden . hat. -

2. Wenn das exotherme Material zu einer harten Kruste abgekühlt ist.

3. Vor Beginn der exothermen Reaktion, z. B. unmittelbar nach dem Aufbringen der Schicht exothermen Materials . ...

4. Bei irgendeiner Zwischenstufe, während die exotherme Reaktion stattfindet.

Das aufeinanderfolgende Hinzufügen der Schicht exothermen Materials und der Schicht an Zenosphären reichen Materials kann z. B. durchgeführt werden, indem in die Gießform ein Kunststoffsack, der das exotherme Material enthält, und ein Papiersack, der das an Zenosphären reiche Material enthält, gehängt wird. Beide Säcke brechen unter der aus der Form kommenden Wärme auf. und geben somit ihren Inhalt frei, jedoch bricht der Kunststoffsack zuerst auf..-

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Gießen eines beruhigten Stahlblocks, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die im allgemeinen horizontale Fläche geschmolzenen Metalls in einer Gußform mit einer Schicht exothermen Materials in direkter Be-

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rührung mit der Metalloberfläche und die Schicht exothermen Materials mit einer Schicht Partikel-Materials,"das reich an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasehe ist, bedeckt wrrd.

Die Erfindung sieht ferner eine zweiteilige Partikel-Zusammensetzung mit einem Teil A, der exothermes Material aufweist, und einem Teil B₃ der an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche reiches Material aufweist, vor. ~-

Die Erfindung siht außerdem eine zweiteilige Partikel-Zusammensetzung vor, die gekennzeichnet ist durch einen Teil A, der exothermes Material aufweist, und einen Teil B, der ein Material aufweist, das reich an fließfähigen hohlen Aluminosilikatkugeln mit folgenden Merkmalen .ist:

Spezifisches Gewicht: ' 0,3-0,7 Raumgewicht:' 0,16 - 0,56 g/cm'

Partikelgröße: -5 - MOO Mikron 'Siliziumdioxid als SiO₃: 50 - 70 Gewichtsprozent Aluminiumoxid als Al₃O,: 25-45 Gewichtsprozent - Alkalien als Na₃O, K₃O: höchstens 5 Gewichtsprozent

Stattdessen können die Zenosphären auch im wesentlichen homogen mit dem exothermen Material gemischt werden, wobei das gemischte Material als eine einzige Schicht aufgetragen wird.

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Im Hinblick auf eine einfache Handhabung in der Praxis kann es vorteilhaft sein, die Zenosphären in einer homogenen Mischung mit dem exothermen Material aufzutragen, unter technischen'Gesichtspunkten kann es jedoch vorteilhaft sein, die an Zenosphären reiche Sicht dann aufzutragen, wenn das exotherme Material zu einer harten Kruste abgekühlt ist, um so ein zu starkes Schmelzen der Zenosphären zu vermeiden.

Die.Erfindung umfaßt demnach auch ein Verfahren zum Gießen eines beruhigten Stahlblocks, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die im allgemeinen horizontale Oberfläche geschmolzenen Metalls in einer Gießform mit einer Lage eines Partikel-Materials bedeckt wird, das ein im wesentlichen homogen mit einem an Zenosphären pulverisierter Brennstoff asche reichen Material,, gemischtes
exothermes Material aufweist.

Die Erfindung umfaßt auch eine im wesentlichen homogene Partikel-Zusammensetzung, die ein exothermes Material und ein an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche reiches Material umfaßt.

Außerdem umfaßt die Erfindung eine im wesentlichen homogene
Partikel-Zusammensetzung, die ein exothermes Material und ein
Material umfaßt, das" reich an fließfähigen hohlen Aluminosilikatkugeln mit folgenden Merkmalen ist:

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Spezifisches Gewicht: Raumgewicht: Partikelgröße: Siliziumdioxid äs Aluminiumoxid als Alk'alien als Na₃O,

0,3 - 0,7

0,16 - 0,56 g/cm³ 5 - 400 Mikron 50 - 70 Gewichtsprozent 25 -.^5 Gewichtsprozent .

höchstens 5 Gewichtsprozent

Vorzugsweise umfaßt das homogene Gemisch 5 bis ¹IO Gewichtsprozent Zenosphären, z. B. 10 bis 30 Gewichtsprozent.

Das homogene Gemisch kann auch zusätzliche pulverisierte Brennstoff asche als Füllstoff enthalten.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das an Zenosphären reiche Material allein verwendet, wobei das exotherme Material in Portfall kommt.

Zenosphären sind ein ungiftiges Material und haben die Wirkung, daß sichtbare Dämpfe, die in den Anfangsstufen der exothermen Reaktion erzeugt werden, ausgeschaltet werden.

Ein anderes Verfahren des Blockgießens erfolgt unter Anwendung des steigenden Gießens anstatt des feilenden Gießens. Beim steigenden Guß führt ein untergetauchtes Gießrohr zum Boden einer Gieß- bzw. Blockform und beim Gießen steigt der geschmolzene Stahl aus einem unteren Auslaß des Gießrohrs in der Form nach oben.,In diesem Fall wird allgemein so vorgegangen, daß (vom

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Gießbeginn an) die Oberfläche geschmolzenen Stahls mit einer ersten Schicht eines Partikel-Materials abgedeckt wird, und zwar wiederum zwecks Wärmeisolierung und einer Herabsetzung der Oxydation auf ein Minimum. Am Ende des Gießvorgangs, wenn eine isolierte Wärmehaube der Form erreicht worden ist, kann eine Schicht eines exothermen Materials hinzugefügt werden,-woraufhin eine exotherme Reaktion eingeleitet wird.

Es'wurde gefunden, daß mit Vorteil Zenosphären verwendet werden können, um die im allgemeinen horizontale Oberfläche geschmolzenen Stahls über dem Auslaß des untergetauchten Gießrohrs beim steigenden Gießen eines Stahlblocks abzudecken. Die Zenosphären können anstelle der ersten Schicht des Parti-kel-Materials, des exothermen Materials oder beider Materialien verwendet werden; falls die Zenosphären anstelle beider Materialien verwendet werden, können sie in zwei Stufen beim Beginn des Gießens und bei deäsen Ende, wie beschrieben, aufgetragen werden. Stattdessen können Zenosphären in ausreichender Menge zu Beginn aufgebracht werden, um das zusätzliche Aufbringen im späteren Stadium zu vermeiden, oder sämtliche Zenosphären können hinzugegeben werden,.. wenn die isolierte Wärmehaube erreicht ist.

Die Erfindung umfaßt demnach auch ein Verfahren zum Gießen eines beruhigten Stahlblocks nach dem steigenden. Gießverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die im allgemeinen horizontale Oberfläche geschmolzenen Metalls über dem Auslaß eines untergetauchten Gießrohres in der Blockform mit einer. Schicht eines an Zenos-

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phären pulverisierter·Brennstoffasche reichen Partikel-Materials abgedeckt wird.

Bei diesem Verfahren des steigenden Gießens können z. B. 50 bis 600 g (vorzugsweise 50 bis ¹IOO und noch vorteilhafter 100 bis 200 g) eines Materials von 100? Zenosphären pro Quadratdezimeter Oberfläche geschmolzenen Stahls verwendet werden.

Die Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche finden bevorzugt beim Gießenvon Stahl in Trichter und Gießpfannen bei der Stahlherstellung Anwendung. In diesem Fall wird eine an Zenosphären reiche Materialschicht zum Abdecken der Oberflächen geschmolzenen Stahls in den Gießpfannen und Trichtern verwendet. Diese Maßnahme findet nicht nur bei den herkömmlicheren Stahlhers teliungsverfahren technische Anwendung, sondern auch beim Stranggießen von Stahl entsprechend der britischen Patentschrift 1 200 535.-Wiederum kann eine an Zenosphären reiche Materialschicht verwendet werden, um eine Oberfläche geschmolzenen Stahls in- einer Stranggießform, z. B. rundum ein untergetauchtes Gießrohr, abzudecken. In letzterem Fall wirkt das Material als Formschmiormittel und erfüllt außerdem seine Funkt iorertier Isolierung und des Oxydationsschutzes.

Die Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche finden weiterhin in der Stahlgießereipraxis Anwendung, in der die im allgemeinen horizontale Oberfläche geschmolzenen Metalls in einer Gießpfanne mit einer Schicht Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche

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zu Wärmeisolierzwecken' abgedeckt werden kann.

Die Erfindung umfaßt demnach auch ein Verfahren zum Gießen'von Stahl in eine Gießpfanne, daa dadurch gekennzeichnet ist, daß die im allgemeinen horizontale Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der Gießpfanne'mit einer Schicht eines an Zenosphären pulverisierter Brennst off "as ehe reichen Partikel-Materials abgedeckt wird. ' ■

Vorzugsweise werden bei diesem Verfahren 50 bis 300 g eines Partikel-Materials mit 10055 Zenosphären pro Quadratdezimeter der Oberfläche geschmolzenen Stahls verwendet.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Gießen von Stahl aus einer Gießpfanne in einen Trichter vor, das dadurch gekennzeichnet ist', daß die im allgemeinen horizontale Oberfläche geschmolzenen Metalls im Trichter mit einer Schicht eines Partikel-Materials, das reich an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasch ist, abgedeckt wird.

Vorzugsweise werden bei diesem Verfahren 50 bis 300 g Partikel-Material mit 100? Zenosphären pro Quadratdezimeter der Oberfläche geschmolzenen Stahls verwendet. lh diesem Fall wird das gesamte

» Material vorzugsweise vor Gießbeginn in den Boden des Trichters e gebracht. Stattdessen können jedoch etwa 50? des Materials in den Boden des Trichters vor Gießbeginn eingebracht werden, wobei der Rest während des Gießens hinzugefügt wird.

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Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Stranggießen von Stahl, das dadurch ,gekennzeichnet ist, daß die im allgemeinen horizontale Oberfläche geschmolzenen Metalls in einer Stranggießform mit einer Schicht eines an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche reichen Partikel-Materials abgedeckt wird.

I-

Andere Anwendungsfälle von Zenosphären beim Metallgießen schließe das Abdecken anderer Oberflächen geschmolzenen Metalls als derjenigen von Stahl, z. B. von Kupfer, Aluminium und Messing, ein. Bei diesen Anwend'ungsflallen können Zenosphären allein oder mit anderen Bestandteilen, z. B. Eisen.schwarz bzw; Ruß oder Graphit, vemischt verwendet werden.

Es ist gezeigt worden, daß Zenosphären als ein Material mit bleibenden bzw. konsistenten physikalischen und chemischen Eigenschaf ten und in verschiedenen Klassen, die entsprechend den Erfordernisssen des besonderen technischen Anwendungsfalls bestimmt werden können, zur Verfügung stehen. Es ist ferner ersichtlich, daß Zenosphären ein fertig geschäumtes Material sind und zwar im Gegensatz zu z. B. Rohvermiculite, wo ein besonderer Schäumvorr . gang erforderlich ist. Auch beträgt das Raumgewicht von Zenosphären nur etwa 1/3 desjenigen von blattförmigem Vermiculite, was ein wichtiger Punkt bei knappem Lagerraum ist. Ferner hat sich gezeigt, daß Zenosphären nur in einer Menge von 2/3 der Vermiculitemenge aufgegeben werden können, was zu gleichen oder besseren Resultaten führt.

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Beispiel ,1
Fillite 52/7

Raumgewicht: ' 0,40 g/cm

Siliziumdioxid als SiOp: 60 Gewichtsprozent ,

Aluminiumoxid als Al-O-,: 30 Gewichtsprozent

Eisenoxide- als" Pe₂O,: 3 Gewichtsprozent

Kohlenstoff: weniger als 2 Gewichtsprozent

Feuchtigkeit: 0,2$

Freie Kieselerde bzw.

Siliziumdioxid (unverbun-

den mit Aluminiumoxid): weniger als 5 Gewichtsprozent

Cristobalit: Null

Eine Schicht von gleichmäßiger Dicke aus 800 g eines exothermen Materials bekannter Zusammensetzung wurde auf eine elektrisch beheizte Karborundplatte aufgebracht und mit einer Schicht von gleichmäßiger Dicke aus 500 g Füllte der Klasse 52/7 bedeckt. Die Temperatur der Platte wurde während des Versuchs aus 1420⁰C gehalten.

•Die exotherme Reaktion wurde eingeleitet und die erforderliche Leistung zum Aufrechterhalten einer Plattentemperatur von 1420 C 40 Minuten lang kontinuierlich gemessen.

Die Ergebnisse wurden mit einem Kontrollversuch verglichen,-bei dem 1000 g exothermes Material ohne Füllte verwendet wurden; die bedeutete 200 g exothermes Material pro Quadratdezimeter der Platt

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Der Versuch zeigte, daß das Fillite in alle während der exothermen Reaktion gebildeten Hohlräume einfloß und diese füllte, wodurc die Wärmeisoliereigenschaften vergrößert wurden. .

Die Wärmemessungen dienen nicht nur zur Veranschaulichung des
absoluten Wärmeverlustes zu irgendeinem Zeitpunkt, sondern auch der Änderungsgeschwindigkeit bzw. zeitlichen Änderung des Wärme~~ verlustes. Die Wärmeverlustwerte wurden auf einen Grundwert bezogen, bei dem sich die Platte auf l*»20°C. und das Material über der Platte ebenfalls auf 1420⁰C befindet. Dieser Grundwert ist
daher repräsentativ für die Wärmeverluste der Versuchseinrichtung selbst.

Auf dieser Grundlage betrug der absolute Wärmeverlust bei Abwesenheit von Pillite etwa das 2,5-fache des unter Verwendung von Pillite erhaltenen Wertes. Ferner erhöhte sich der Wärmeverlust nach 30 Minuten in Abwesenheit von Pillite um etwa 0,¹I Kalorien pro Quadratdezimeter pro Minute, wohingegen bei Verwendung von
Pillite dieser Wert auf etwa 0,15 Kalorien pro Quadratdezimeter pro Minute reduziert wurde. Die Versuche wurden dann auf 60, 90 und 120 Minuten ausgedeht", was weitere Verbesserungen bei der
Wärmeverlustgeschwindigkeit unter Verwendung von Pillite zeigte; diese Verbesserungen sind für Serienherstellungen in Stahlwerksbetrieben von beträchtlicher Bedeutung.

.Bei einer Wiederholung der Versuche unter Verwendung von Vermiculite anstelle von Pillite betrug die Verbesserung des absoluten

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Wärmeverlustes gegenüber dem Kontrolltest nur etwa 1,25 : 1 und bei der Wärmeverlustgeschwindigkeit nur etwa 1,33 : 1.

Beispiel II

28t Stahl wurden in,eine Blockform unter fallendem Gießen eingegossen. Eine Schicht aus ^5 kg exothermen Materials (gegenüber normalerweise 70 kg) wurde hinzugegeben -und die exotherme Reaktio eingeleitet. Unmittelbar bei Dampfbildung wurden 20 kg Pillite der Klasse 52/7 hinzugegeben_s wobei der Dampf unmittelbar aufgehoben wurde. Ein guter Ertrag des gewalzten Stahlerzeugnisses wurde aus dem Block erzielt. Auch die Einsparung an exothermem Material ist zu beachten.

Beispiel III

Beim steigenden Gießen eines Stahlblocks wurde die Oberfläche geschmolzenen Stahls nach Erreichen einer isolierten Wärmehaube der Form mit einer Schicht gleichmäßiger Dicke von Füllte der Klasse 52/7 in einer Menge von 280 g/dm Oberfläche des geschmolzenen Stahls abgedeckt; es wurde kein exothermes Material verwendet.

Es wurden ausgezeichnete Blöcke mit einem Ertrag nach dem Walzen erzielt, der gleich oder höher als der nach bekannten Verfahren erreichte war, bei denen eine Schicht exothermen Materials am Ende des Gießens verwendet wird.

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* Beispiel IV

Das Verfahren nach Beispiel I wurde im wesentlichen wiederholt, jedoch wurden 1000 g exothermes Material, bedeckt mit 500 g Füllte der Klasse 52/7, verwendet.

Wiederum zeigte der Versuch., daß das Pillite in alle bei der exothermen Reaktion gebildeten Hohlräume einfloß und diese ausfüllte. ~ . " '

Nach hO Minuten betrug der Wärme-verlust in Anwesenheit von Fillite etwa 5 cal/cm /min und in dessen Abwesenheit etwa lOcal/ cm /min. Nach 120 Minuten betrugen die entsprechenden Werte etwa 6 bzw. 15 cal/cm /min.

Beispiel V

Bei der Herstellung von Stahl im Stranggießverfahren wurden englische Tonnen Stahl aus einem Stahlschmelzofen in eine Gießpfanne mit einem Innendurchmesser von 4,1 m und einer Tiefe von 6,5 m gegossen. Die Oberfläche des geschmolzenen Stahls in der Gießpfanne wurde mit einer Schicht gleichmäßiger Dicke von Fillite der Klasse 52/7 mit "einer Gesamtmenge von l60 g/dm Oberfläche des geschmolzenen Stahls abgedeckte Das Fillite wurde in zwei Stufen hinzugegeben, 752 unmittelbar nach dem Ofenabstich und die verbleibenden 25? nach erfolgtem Verrühren des Metalls mit Stickstoff. Die Gießpfanne wurde zur Stranggießeinrichtung bei

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ο.

einer Temperatur von 1575 C überführt.

Durch die Verwendung von Fillite wurde nicht nur eine bess'ere Wärmeisolierung als bei der bekannten Verwehdung von blattförmigem Vermiculite erreicht, sondern auch die Güte der Stickstoff verrührung erschien im Vergleich zur Verwendung von Vermiculite verbessert. Das Fillite zeigte gegenüber Vermiculite» als Abdeckung auch dadurch Vorteile, daß Fillite bessere Fließeigenschaften besitzt. Ferner ergab sich weniger Schlackenangriff ander Gießpfannenauskleidung als im Falle yon Vermiculite; in diesem Zusammenhang wird angenommen, daß Vermiculite selbst Gießpfan nenauskleidungen angreift.

Beispiel VI

250 englische Tonnen Stahl aus der Gießpfanne nach Beispiel V wurden in einen Trichter gegossen und ergaben eine Gesamtoberfläche geschmolzenen Stahls von 6,3 m (7m χ 0,9m). Die Oberfläche des geschmolzenen Stahls im Trichter wurde mit einer Schicht gleichförmiger Dicke von Fillite der Klasse 52/7 in einer Menge von 100 g/dm Oberfläche geschmolzenen Stahls abgedeckt. Das gesamte Fillite wurde in einer einzigen Stufe hinzugegeben, indem es in den Boden des Trichters vor Gießbeginn eingebracht wurde. Das Fillite hob sich leicht mit dem geschmolzenen Stahl und breitete sich schnell aus, um die Oberfläche zu bedecken.

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- 23 - . 7327251

Der Teraperaturabfall während des Gusses war ähnlich wie im Falle einer vorherigen Verwendung von l60 g Blattvermiculite pro Quadaratdezimeter Oberfläche geschmolzenen Stahls. Die Trichtertemperatur wurde oberhalb 1525°C für die Dauer des Gusses, etwa 75 Minuten, gehalten.

Beispiel VII . .

Zwei englische Tonnen Stahl wurden in eine Gießpfanne gegossen und die Oberfläche des geschmolzenen Stahls in der Pfanne wurde mit einer Schicht gleichmäßiger Dicke von Füllte der Klasse 52/

'2
in einer Menge von 100 g/dm Oberfläche geschmolzenen Stahls abg deckt. Zur Kontrolle wurde ein gleicher Guß vorgenommen, bei dem die Oberfläche des geschmolzenen Stahls mit blattförmigem Vermiculite bedeckt wurde.

Fillite zeigte ein beträchtlich weniger schnelles"Schmelzen als Vermiculite und ergab eine bessere Abdeckung selbst bei Abstichtemperaturen in Höhe von 1700°C Finite" ergab ferner eine floßartige Decke, die nicht an den Seiten der Gießpfanne anhaftete,. als der Metallspiegel fiel, und eine verhältnismäßig saubere Pfannenwandung hinterließ. Andererseits zeigte sich, daß Vermiculite an den Pfannenwänden anhaftete.

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Claims (9)

. "Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abdecken einer im allgemeinen horizontalen Oberfläche geschmolzenen Metalls in einem Metall- (z. B. Stahlgießverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche mit einer Schicht eines Partikel-Materials, das reich zn Zeno-Sphären pulverisierter Brennstoffasche ist, abgedeckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Partikel-Material mit einem exothermen Material vermischte Zenosphären umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Partikel-Material eine Schicht in direkter Berührung mit der Metalloberfläche stehenden exothermen Materials und eine das exotherme Material, bedeckende, an Zenosphären reiche Materiälschicht umfaßt.

i|. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Partikel unter 30 Mikron aus den. Zenosphären entfernt worden sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Partikel unter 50 Mikron aus den Zenosphären entfernt worden sind.

309850/0 9'4 β

6. Zweiteilige Partielzusammensetzung, mit einem exothermes Material umfassenden Teil A und einem schwer schmelzbares Materials ,umfassenden Teil B, dadurch gekennzeichnet, daß das schwer schmelzbare Material reich an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche ist.

7. Dn wesentlichen homogene Partikelzusammensetzung, mit einem exothermen Material und einem schwer schmelzbaren Material, dadurch gekennzeichnet, daß das schwer schmelzbare Material reich an Zenosphären pulverisierter Brennstoffasche ist.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Partikel unter 30 Mikron aus den Zenosphären entfernt worden sind.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch'gekennzeichnet, daß alle Partikel unter 50 Mikron aus den Zenosphären entfernt worden sind.

3098S0/Q948