DE2357874C3 - Rahmenförmiger Schwimmer zum Vergießen von Stahl bei fallendem Guß - Google Patents
Rahmenförmiger Schwimmer zum Vergießen von Stahl bei fallendem GußInfo
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
- B22D7/12—Appurtenances, e.g. for sintering, for preventing splashing
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Description
Die Erfindung betrifft einen rahmenförmigen 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 Schmelzenfläche 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, Kohlenstoffpulver,
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 hineingespült wird. Dies führt zu Verunreinigungen im Gußblock und zu
einer Beeinträchtigung der Güte seiner Oberfläche.
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 Benannten 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.
Schwimmkörper verschiedener Art zur Verwendung auf der Schmelzenoberfläche innerhalb einer
Kokille sind bekannt, obwohl deren Verwendung zu
ι ο dem vorstehend angeführten Zweck nicht beschriebe η
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 DE-PS 12 20561 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.
J5 Aus der FR-OS 2135 057 ist zur Verhinderung des
Spritzens ein wabenf örmiger 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 DE-AS 1257367. Diese Schwimmplatte besteht aus WeIlpappe
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 985 272 beschriebener Schwimmer
besteht aus nicht näher bezeichnetem vernichtbaren oder nicht vernichtbaren, hitzebeständigen Material
oder aus einem langsam verbrennbaren Material,
z. B. Holz.
Die DE-OS 18 13 549 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
b5 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
3262669 beschrieben. Bei diesem Schwimmer wertien keine Schmelzflußabdeckmittel verwendet. Über
seine Zusammensetzung sowie über seine Entfernung vom fertigen Gußblock fehlen nähere Angaben.
Die CH-PS 475810 beschreibt einsn Schwimmer aus exothermem und/oder isolierendem Material,
dessen Rand in Kokillennähe angeordnet und der mit einer flexiblen, brennbaren Manschette zur Aostandswahrung
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 leicht 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 Stahlschmelze 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 Halte der Schwimmeroberfläche und die notwendige Feuerfestigkeit
gewährleistet. Anschließend wird der Schwimmer getrocknet.
Als Grundmaterial des Schwimmers, das die notwendige Leichtigkeit und wärmeisolierenden Eigenschaften
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.% AI2O3, 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 um, in der
das Verhältnis von Feststoff zu Wasser 80:20 beträgt,
verwendet.
Im einzelnen wird der zum beabsichtigten Zweck
ι ο 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.%
Wärmeisolierendes anorganisches
Fasermaterial 15 Gew.%
J5 Mineralwolle und Asbest (4:1)
Brechbares organisches
Fasermaterial
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 Bindematerial 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
bo 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.
b5 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
deckmittel 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 Was-
Werkstoff gefertigt sein und auch das Schmelzflußab- -, sergehalt von 0,5% oder weniger auf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Rahmenförmiger 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 Schmelzenfläche in einer Kokille, gekennzeichnet durch einen Formkörper, dessen Trockensubstanz aus 60 Gew.% Mineralwolle und 15 Gew.% Asbest in einer Gesamtzusammensetzung von 53,4 Gew.% SiO,, 9,3 Gew.% Al2O3, 9,3 Gew.% Fe2O3, 24 Gew.% MgO und 4 Gew.% CaO sowie aus 20 Gew.% 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.
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