DE2357874B2 - Rahmenfoermiger schwimmer zum vergiessen von stahl bei fallendem guss - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen rahmenförmigen Jo Schwimmer zum Vergießen von Stahl bei fallendem Guß, aus hitzefestem Material geformt, zum Abgrenzen des die Auftreffstelle des Gießstrahls enthaltenden Teils der Schmelzenfläche gegen den ein Abdeckmittel enthaltenden Teil der Schnielzenfläche in einer Kokille.

Bei der Durchführung eines steigenden Gusses ist es bekannt, die Oberfläche der Stahlschmelze innerhalb der Kokille mit einem anorganischen Abdeckflußpulver, beispielsweise aus Flugasche, Kohlen-Stoffpulver, Kalk, Siliziumoxid und Aluminiumoxid, abzudecken, um die Oberfläche und die innere Reinheit des Eingusses bzw. des Gußblockes zu verbessern. Bei der Durchführung eines fallenden Gusses stellt sich jedoch eine Schwierigkeit ein, weil das Schmelzflußabdeckmittel vom Stahlschmelzestrom, der aus der Gußpfanne nach unten fällt, erfaßt und in das Innere des erstarrenden Gußblocks hineingespult wird. Dies führt zu Verunreinigungen im Gußblock und zu einer Beeinträchtigung der Güte seiner Oberfläche, so

Bisher hat man daher bei der Durchführung des fallenden Gusses einen schwimmfähigen Gießtrichter verwendet, dessen Wände mehrere öffnungen aufweisen und dessen Boden auf der Oberfläche der Stahlschmelze zu schwimmen vermag. Die Stahlschmelze wird in den schwimmfähigen Gießtrichter eingegossen, wobei fortlaufend deoxidierende und reinigende Flußmittel in den Gießtrichter eingebracht werden, so daß die Stahlschmelze innerhalb der Kokille ruhig und ohne Spritzen ansteigt und verfestigt wird. Bei diesem Verfahren ergibt sich jedoch auch der Nachteil, daß die Zusätze innerhalb des schwimmfähigen Gießtrichters leicht in den turbulenten Strom der Stahlschmelze gelangen können und somit diese verunreinigen. Daher besteht das Bedürfnis, einen Weg zu finden, um den fallenden Guß unter wirkungsvoller Verwendung des Schmelzabdeckmittels ohne den genannten Nachteil zu verwenden.

Es erscheint möglich, die Auftreffstelle des Gießstrahls auf der Schmelzenoberfläche in der Kokille mit einem rahmenförmigen Schwimmer derart zu umgeben, daß das außerhalb des Schwimmers befindliche Schmelzflußabdeckmittel zurückgehalten und daran gehindert wird, vom Gießstrahl erfaßt zu werden.

Scnwimmkörper verschiedener Art zur Verwendung auf der Schmelzenoberfläche innerhalb einer Kokille sind bekannt, obwohl deren Verwendung zu dem vorstehend angeführten Zweck nicht beschrieben ist.

Die FR-PS 1144334 beschreibt Schwimmer aus Pappe, deren Oberfläche mit Wasserglas imprägniert sein kann und die als Schutz der Kokillenwand oder zur Trennung verschiedener Zusätze auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls verwendet werden.

Nachteile von Schwimmern dieser Art werden in der DT-PS 1220561 erwähnt. Entweder verbrennt der Schwimmer zu schnell und verliert seine Wirkung oder er verbrennt zu langsam, so daß Pappstücke in der erstarrenden Schmelze eingeschlossen werden. Diese Druckschrift berücksichtigt das Problem der nach der Erstarrung des Gußblocks zurückbleibenden Reste des Schwimmers und sieht einen schwimmenden Schirm zum Schutz der Kokillenwand vor, der außen aus brennbarem Material und innen aus Metall besteht, welches nach dem Abbrennen der Außenschicht schmilzt und sich mit dem gegossenen Metall vermischt.

Ein Schwimmer dieser Art kann jedoch auch Schwierigkeiten bereiten, indem er entweder zu schnell verbrennt und schmilzt, so daß ungeschmolzene Teile im Gußblock verbleiben.

Aus der FR-OS 2135 057 ist zur Verhinderung des Spritzens ein wabenförmiger Schwimmer bekannt, der auch mit Reinigungszusätzen versehen sein kann. Dieser Schwimmer besteht jedoch wieder aus Pappe oder aus nicht näher beschriebenem ähnlichen Material.

Die Verwendung einer wärmeisolierenden Schwimmplatte, die in den Innenquerschnitt der Kokille locker eingepaßt wird, beschreibt die DT-AS 1257367. Diese Schwimmplatte besteht aus Wellpappe oder vorzugsweise aus Sägemehl, Wasserglas und Mineralien in nicht spezifizierter Zusammensetzung. Die Entfernung der Schwimmplatte oder seiner nicht verbrannten Reste vom erstarrten Gußblock wird jedoch nicht erwähnt.

Ein lediglich zur Verhütung des Spritzens vorgesehener, in der FR-PS 985272 beschriebener Schwimmer besteht aus nicht näher bezeichnetem vernichtbaren oder nicht vernichtbaren, hitzebeständigen Material oder aus einem langsam verbrennbaren Material, z. B. Holz.

Die DT-OS 1813549 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlblocks mit Blockkopfbeheizung und Wasserabdeckung unter Verwendung eines Gießblockaufsatzes, der aus nicht näher bezeichnetem feuerfesten, isolierenden oder exothermem Material besteht. Die Materialdichte dieses schwimmenden Gießblockaufsatzes beträgt etwa 0,96-1,60 g/cm³. Die Verwendung von Zusätzen wird bei diesem Verfahren nicht beschrieben. Es verbleibt unklar, wie der Gießblockaufsatz nach dem Erstarren der Schmelze vom Gußblock entfernt wird.

Ein besonders ausgebildeter Schwimmer aus hitzeresistentem Material, z. B. Keramik, oder auch aus

verbrennbarem Material zur Verhinderung des Spritzens auf die Kokillenwand wird in der US-PS

3 262669 beschrieben. Bei diesem Schwimmer werden keine Schmelzflußabdeckmittel verwendet. Über seine Zusammensetzung sowie über seine Entfernung vom fertigen Gußblock fehlen nähere Angaben.

Die CH-PS 475 810 beschreibt einen Schwimmer aus exothermem und/oder isolierendem Material, dessen Rand in Kokillennähe angeordnet und der mit einer flexiblen, brennbaren Manschette zur Ab- '" Standswahrung versehen ist. Der Schwimmer kann einen Asbestkern sowie einen Überzug aus feuerfestem Material, z. B. Schamotte, Zirkon und Asbest, aufweisen. Die Oberfläche ist nicht imprägniert.

Aufgabe der im Anspruch gekennzeichneten Erfindung ist es demgemäß, einen rahmenförmigen Schwimmer der gattungsgemäßen Art vorzusehen, der zur Verhinderung des Hineinspülens von Schmelzflußabdeckmittel in das Innere des Gußblocks geeignet ist, der bis zur Beendigung des Gießvorgangs seine ursprüngliche Form beibehält, dann jedoch vom erstarrten Gußblock ieicht entfernt werden kann.

Der erfindungsgemäße Schwimmer besteht aus einem leichten Material, das feuerfest und leicht brechbar ist. Bei seiner Verwendung wird dieser innerhalb der Kokille angeordnet, was noch vor dem Eingießen der Stahlschmelze geschehen kann. Dem Bereich zwischen dem Schwimmer und den Kokillenwänden wird fortlaufend das Schmelzflußabdeckmittel zugeführt. Dies kann dadurch geschehen, daß die Außenseite des Schwimmers mit dem Schmelzflußabdeckmittel bepflastert wird, welches während des Schmelzvorgangs nach und nach auf die Schmelzenoberfläche abfällt. Das Abdeckmittel kann jedoch auch auf andere Weise eingeführt werden. Der auf der Oberfläche der Stahl- J5 schmelze befindliche Schwimmer steigt zusammen mit der Stahlschmelze nach oben, wobei die gesamte Oberfläche der Stahlschmelze zwischen dem Schwimmer und den Kokillenwänden mit einer ausreichenden Menge des Schmelzflußabdeckmittels bedeckt bleibt. Nach dem Vergießen kann der Schwimmer leicht, beispielsweise durch mechanische Stoßeinwirkung, beim Herausnehmen des Gußkörpers aus der Kokille restlos aus dem Gußkörper herausgebrochen werden, wozu kein aufwendiger Arbeitsvorgang erforderlich ist. Es entsteht hierbei ein Stahlgußkörper mit hervorragenden Oberflächeneigenschaften und von guter Materialqualität.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schwimmers erfolgt durch Zusammenmischen leichter, feuerbeständiger und leicht brechbarer Werkstoffe, denen ein Bindemittel die notwendige Viskosität verleiht, um in hohlzylindrischer Gestalt geformt zu werden. Durch Eintauchen des geformten Zylinders in ein Imprägniermittel wird eine ausreichende Härte der Schwimmeroberfläche und die notwendige Feuerfestigkeit gewährleistet. Anschließend wird der Schwimmer getrocknet.

Als Grundmaterial des Schwimmers, das die notwendige Leichtigkeit und wärmeisolierenden Eigenschäften verleiht, dient ein wärmeisolierendes anorganisches Fasermaterial, das zu 80 Gew.% aus einer Mischung von Mineralwolle und zu 20 Gew.% aus Asbest besteht. Die chemische Zusammensetzung dieses Materials ist: 53,4 Gew.% SiO₂, 9,3 Gew.% _b5 Al₂O₃, 9,3 Gew.% Fe₂O₃, 24 Gew.% MgO und

4 Gew.% CaO. Diesem Grundmaterial wird zur Gewährleistung der notwendigen Porosität und Brechbarkeit ein brechbares organisches Fasermaterial, bestehend aus Holzspänen, zugesetzt.

Als Bindemittel dient ein organisches Bindermaterial aus Phenolharz und Stärke, und zum Imprägnieren wird eine wäßrige Suspension aus Zirkonerdepulver mit einer Korngröße von weniger als 53 μιη, in der das Verhältnis von Feststoff zu Wasser 80:20 beträgt, verwendet.

Im einzelnen wird der zum beabsichtigten Zweck geeignete Schwimmer wie folgt hergestellt. Dem wärmeisolierenden anorganischen Fasermaterial wird das brechbare organische Fasermaterial zugesetzt. Mit 100% dieser Mischung werden als organisches Bindermaterial 4% Phenolharz und 1 % Stärke vermengt. Der Mischung wird Wasser hinzugegeben, so daß ein Brei mit einer Konzentration von 20 Gew.% entsteht. Die Zusammensetzung dieses Breis, aus dem der Schwimmer geformt wird, ist in der Tabelle dargestellt. Durch Eingießen des Breis in eine Metallform und nachfolgender Filterung unter vermindertem Druck wird der Schwimmer geformt. Bei einem Ausführungsbeispiel hatte die Metallform einen Durchmesser von 250 mm, eine Dicke von 50 mm und eine Höhe von 200 mm. Nach dem Trocknen wird der Schwimmer in einen luftdichten Behälter eingebracht, in dem er in das härtende und feuerbeständige Imprägniermittel eingetaucht wird. Das Imprägnieren dauert drei Minuten bei einem verminderten Druck von 300 Torr im Behälter. Danach wird der Schwimmer aus dem Behälter herausgenommen, 24 Stunden lang bei Raumtemperatur und anschließend 3 Stunden lang bei 150° C getrocknet.
Wärmeisolierendes anorganisches
Fasermaterial 15 Gew.%

Mineralwolle und Asbest (4:1)
Brechbares organisches
Fasermaterial

Holz 4 Gew.%

Organisches Bindermaterial 1 Gew.%

Phenolharz und Stärke (4:1)
Wasser 80 Gew.%

Der erfindungsgemäße Schwimmer kann in verschiedenen Ausführungsformen hergestellt werden. Er kann eine zylindrische oder rohrförmige Gestalt und einen elliptischen oder polygonalen Querschnitt aufweisen. Der Boden des Schwimmers kann mit mehreren Ausnehmungen oder anderen geeigneten Mitteln versehen sein, um das Fließen des eingegossenen flüssigen Stahls zu erleichtern.

Die Fig. 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Schwimmers, der die Form einer kurzen Röhre aufweist. Eine imprägnierte Schicht 1 umfaßt den inneren Kern 2. Während des Stahlgusses wird das Birdermaterial im Kern 2 vergast oder verflüchtigt und das Gas teilweise verbrannt. Hierdurch geht die Bindekraft verloren. Die feuerfeste, imprägnierte Schicht 1 behält jedoch ihre ursprüngliche Gestalt bei bis zum Ende des Gießvorgangs. Danach kann der Schwimmer leicht durch mechanische Stöße zerbrochen werden. Die erforderliche Tiefe der imprägnierten Schicht wird in Abhängigkeit von der Größe des herzustellenden Gußblocks bestimmt und beträgt beispielsweise 3 mm für einen Stahlblock von 3 Tonnen.

Die Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schwimmers, bei dem ein Flansch 3 mit Führungsbohrungen 4 vorgesehen ist. In der Kokille liegt der

Flansch 3 auf der Oberseite des Schwimmers. Durch die Führungsbohrungen laufen senkrecht in der Kokille angeordnete Führungsstäbe, die den ansteigenden Schwimmer führen und aus leicht schmelzbarem Werkstoff gefertigt sein und auch das Schmelzflußabdeckmittel enthalten können.

Ein Schwimmer der erfindungsgemäßen Art weist eine Porosität von 75%, ein spezifisches Gewicht von 0,6, eine Biegefestigkeit von 16 kg/m² und einen Wassergehalt von 0,5% oder weniger auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rahmenförmiger Schwimmer zum Vergießen von Stahl bei fallendem Guß, aus hitzefestem Ma- ^Γ) terial geformt, zum Abgrenzen des die Auftreffstelle des Gießstrahls enthaltenden Teils der Schmelzenfläche gegen den ein Abdeckmittel enthaltenden Teil der Schmelzenfläche in einer Kokille, gekennzeichnet durch einen Formkör- ^Iü per, dessen Trockensubstanz aus 60 Gew.% Mineralwolle und 15 Gew.% Asbest in einer Gesamtzusammensetzung von 53,4 Gew.% SiO₂, 9,3 Gew.% Al₂O₃, 9,3 Gew.% Fe₂O₃, 24 Gew.% MgO und 4 Gew.% CaO sowie aus 20 Gew.% i^r> Holzspänen, 4 Gew.% Phenolharz und 1 Gew.% Stärke besteht, dessen Oberfläche zusätzlich mit einer Suspension aus 80 Gew. % Zirkonerdepulver und 20 Gew. % Wasser imprägniert, und der nachfolgend getrocknet ist. -°