DE2406856A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF FIRE-RESISTANT COVERS FOR CONTAINERS - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF FIRE-RESISTANT COVERS FOR CONTAINERSInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Überzügen fürProcess for the production of refractory coatings for
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Behältercontainer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Überzügen für Behälter wie Gießpfannen, Schmelztiegel, Öfen, usw.The invention relates to a method for producing refractory coatings for containers such as ladles, crucibles, Ovens, etc.
Es ist bereits bekannt, daß innere überzüge auf Grundlage von Siliciumdioxid häufig in Behältern angewandt werden, die zur Aufnahme von Gußeisen oder flüssigem Stahl bestimmt sind und deshalb große thermische Schockeinwirkungen mshalten müssen. Solche überzüge erlauben ein rasches Abkühlen von'Behältern, ohne .daß wesentliche Risse auftreten.It is already known that inner coatings are based on of silicon dioxide are often used in containers designed to hold cast iron or molten steel and therefore withstand large thermal shock effects have to. Such coatings allow the containers to cool down quickly without significant cracks occurring.
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Es ist bereits eine Arbeitsweise zur Herstellung von feuerfesten Überzügen auf Grundlage von Siliciumdioxid oder Quarz bekannt. Diese Arbeitswdse wird ausschließlich bei elektrischen Induktionsöfen angewandt und verwendet als Ausgangsmaterial naturreines Siliciumdioxid (99 % Siliciumdioxid) oder Ouartzit. Ein solcher gebrochener oder zerkleinerterA procedure for producing refractory coatings based on silicon dioxide or quartz is already known. This working process is only used in electric induction furnaces and uses naturally pure silicon dioxide (99% silicon dioxide) or quartzite as the starting material. Such a broken or crushed one
Boden de.s es
Quartzit wird in den /Gefaß/und m den kreisringformigen
Zwischenraum eingeführt, welcher zwischen der Innenwand des zu überziehenden Behälters und einer innenli.egenden und zuBottom de.s es
Quartzite is introduced into the / vessel / and m the circular space between the inner wall of the container to be coated and an inner region and to
XJ3tXJ3t
dem Behälter koaxialen Metallform angebracht/und den Innenhohlraum hiervon begrenzt. Anschließend wird eine solche Form gerüttelt oder festgestampft, um das Trockenverdichten des Quartzites sicherzustellen. Die Quartzitmasse wird dann durch Sintern durch die Hitzefreisetzung verfestigt, welche von in dieser Metallform induzierten Foucalt*sehen Strömen, entwickelt wird. Eine solche Form verschwindet bei der erstmaligen Einwirkung im Ofen, da man sie nicht zuvor zurückziehen kann, weil der Überzug dann noch nicht ausreichend verfestigt ist. Bei einem auf diese Weise erhaltenen Überzug wandelt sich das Siliciumdioxid in seine allotropen Formen, Tridymit und Kristobalit um, wodurch der Überzug einen Schmelzpunkt in der Größenordnung von 176O°C erreichen kann, der ausreicht, damit das Schmelzen des Eisen und des Stahles möglich wird.attached to the container coaxial metal mold / and the inner cavity limited by this. Such a shape is then shaken or tamped down to ensure the dry compaction of the Ensure quartzites. The quartzite mass is then solidified by sintering from the heat release generated by in This metal form induced Foucalt * see currents, developed will. Such a shape disappears the first time it is exposed to the oven, as it cannot be withdrawn beforehand, because the coating is then not yet sufficiently solidified. In the case of a coating obtained in this way, the silicon dioxide changes into its allotropic forms, tridymite and crystallite um, which allows the coating to reach a melting point of the order of 1770 ° C, which is sufficient for the Melting of iron and steel becomes possible.
Diese Arbeitsweise zeigt beträchtliche Nachteile. Zunächst kann sie nur in Induktionsöfen durchgeführt werden, da es erforderlich ist, die innenliegende Form durch elektrische Induktion aufzuwärmen. Darüberhi.naus verschwindet die Form bei der ersten Anwendung, so daß der Gestehungspreis des Überzuges um den Preis der Form erhöht wird. Hierdurch wird in den meisten Fällen der Gestehungspreis verdoppelt.This procedure shows considerable disadvantages. Initially, it can only be carried out in induction ovens, as it is necessary is to warm up the internal mold by means of electrical induction. In addition, the form disappears with the first one Application so that the cost price of the coating is increased by the price of the mold. In most cases this will result in the Cost price doubled.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde bereits eine Verfahrensweise vorgeschlagen, bei welcher man ein feuchtes Material auf Grundlage von Quartzit und verschiedenen Zusatzstoffen in den Boden des Behälters.und in den kreisringförmigen Zwischenraum einführt, der zwischen der Innenwand des Behälters und einer herausnehmbaren, im Behälter konzentrisch angeordneten und seinen Innenraum beschränkenden innenform ausgebildet wurde, wobei das Material anschließend gerüttelt, getrocknet und gebrannt wird.In order to avoid these disadvantages, a procedure has already been developed proposed in which a moist material based on quartzite and various additives in the Bottom of the container. And in the annular space introduces the between the inner wall of the container and a removable, concentrically arranged in the container and its inner space limiting inner shape was formed, wherein the material was then vibrated, dried and fired will.
Die Durchführung einer solchen Verfahrensweise ergibt ausgezeichnete Ergebnisse, insbesondere für Überzüge für Gießpfan- " nen, Schmelztiegel, usw.. Dennoch weist sie einen Nachteil auf, der ihre Anwendung auf elektrische öfen betrifft. Der Überzug enthält nämlich Wasser, welches beim ersten Inbetriebsetzen des Ofens nach den kalten Teilen des Ofens zu wandert und auf den elektrischen Spulen hiervon eine Kondensation hervorrufen körnte, wodurch die Gefahr von elektrischen Überschlagen gegeben sein könnte. In der französischen Patentanmeldung 72.04835 ist von den Anmeldern eine Verfahrensweise beschrieben, wodurch es möglich ist, die in einem solchen Material enthaltene Wassermenge stark zu reduzieren. Selbst bei einer solchen Verfahrensweise besteht die oben beschriebene Gefährdung jedoch fort.Carrying out such a procedure gives excellent results Results, especially for coatings for pouring ladles, crucibles, etc. However, it has a disadvantage concerning their application to electric ovens. The coating contains water that is released when the Oven moves to the cold parts of the oven and could cause condensation on the electrical coils, which creates the risk of electrical flashovers could be. In French patent application 72.04835 a procedure is described by the applicants, whereby it is possible that contained in such a material To greatly reduce the amount of water. Even with such a procedure there is the hazard described above however continued.
Die Erfindung behebt die Nachteile dieser beiden vorbeschriebenen Arbeitsweisen. Sie ermöglicht die Herstellung von Siliciumhaltigen Überzügen mit vergleichbarer Qualität zu denjenigen, welche nach den zuvorgenannten Methoden erhalten wurden, wobei die Sicherheit vollständig für beliebige Behälter und insbesondere auch elektrische öfen gegeben ist.The invention overcomes the disadvantages of these two modes of operation described above. It enables the production of silicon-containing products Coatings of comparable quality to those obtained by the aforementioned methods, with the security is completely given for any container and especially electric ovens.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von feuerfesten, inneren Überzügen für Behälter wie Gießpfannen, Elektroschmelzöfen oder analoge Einrichtungen, wobei man ein Material aufThe method according to the invention for the production of refractory, inner coatings for containers such as ladles, electric melting furnaces or analog devices, one being a material on
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Grundlage von Quartzit auf den. Boden dieses Behälters und in den kreisringförmigen Zwischenraum einführt, der zwischen seiner Innenwand und einer herausnehmbaren, zu diesem Behälter konzentrischen und seinen Innenhohlraum begrenzenden, inneren Form ausgebildet ist, und wobei das Material anschließend kompaktiert bzw. verdichtet und gebrannt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß.dieses Material außemei Quartzit von 0,5 "bis 1,5 Gew.-^ wenigstens eines hitzehärtbaren Stoffes, wie z.B. eines Formaldehyd-Phenolharzes enthält, und daß dieses Material nach dem Kompaktieren bzw. Verdichten einer Vorerhitzung auf eine Temperatur zwischen 10O0C und 280°C unterworfen wird, wonach man die Form herausnimmt und das Brennen des Materials durchführt. Die Dauer einer sichen Vorerhitzung ist selbstverständlich in Abhängigkeit von der Dicke bzw. Stärke des Überzuges variierbar, ohne daß sie jedoch zwei Stunden überschreitet, um die mechanischen Eigenschaften des hitzehärtbaren Stoffes aufrechtzuerhalten.Quartzite based on the. The bottom of this container and introduces into the annular gap which is formed between its inner wall and a removable inner shape which is concentric to this container and delimits its inner cavity, and wherein the material is then compacted or compressed and fired, is characterized by: that this material except quartzite from 0.5 "to 1.5 wt .- ^ contains at least one thermosetting substance, such as a formaldehyde-phenolic resin, and that this material, after compacting, is preheated to a temperature between 10O 0 C. and 280 ° C., after which the mold is removed and the material is fired The duration of a safe preheating can of course be varied depending on the thickness of the coating, but without exceeding two hours by the mechanical Maintain properties of the thermosetting substance.
Das Kompaktieren bzw. Verdichten des Materials wird trocken durchgeführt, wobei die Dichte eines gemäß der Erfindung fertiggestellten Überzuges größer als 2,2 ist, dies bedeutet eine Porosität von lediglich 9 bis 10 #. Dank dem Vorerhitzen ermöglicht der hitzehärtbare Stoff die .Sicherstellung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit bei dem kompaktierten Material, wodurch das Zerfallen während oder nach dem Entformen oder dem Abbau dieser Form vermieden wird.The compaction of the material becomes dry carried out, wherein the density of a coating finished according to the invention is greater than 2.2, this means one Porosity of only 9 to 10 #. Thanks to preheating made possible the thermosetting material the .Sicherungs a sufficient mechanical strength in the compacted Material that prevents it from disintegrating during or after demolding or dismantling of this mold.
Um das Herausnehmen der Innenform aus der Gießform zu erleichtern, kann sie herausnehmbar in Form eines einzigen Stückes oder in mehreren Teilstücken demontierbar ausgeführt werden. Ihre äußere Oberfläche, welche sich mit dem zuvor beschriebenen Material in Kontakt befindet, soll mit einem die Haftung verhindernden Schutzmittel bedeckt sein, z.B. mit einem Silikonharz. Es kann vorteilhaft sein, eine solche Form vor ihrerTo make it easier to remove the inner mold from the mold, it can be made removable in the form of a single piece or dismantled in several parts. Their outer surface, which is in contact with the material described above, is said to have adhesion preventive protective means, e.g. with a silicone resin. It can be advantageous to have such a shape in front of it
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Einführung in den Behälter auf Temperaturen zwischen 15O°C und 25O0O zu erhitzen, um sie durch Zerstäuben mit dem Antihaftmittel zu bedecken.Introduce into the container to heat between 150 ° C and 25O 0 O in order to cover it with the anti-adhesive agent by spraying.
TJm die mechanische Festigkeit des Überzuges noch zu steigern, ist es vorteilhaft, den Materialien Flußmittel für das Siliciumdioxid, z.B. Boroxid zuzusetzen. Um den Schmelzpunkt des Gemisches nicht zu sehr zu erniedrigen, wobei er jedoch eine große Festigkeit beibehalten soll, muß der Gewichtsanteil solcher Oxide zwischen 0,1 und 2 fo liegen.In order to further increase the mechanical strength of the coating, it is advantageous to add flux for the silicon dioxide, for example boron oxide, to the materials. In order not to lower the melting point of the mixture too much, while maintaining a high strength, the proportion by weight of such oxides must be between 0.1 and 2 fo .
Beim Erhitzen des Materials schmilzt das Boroxid, sobald die Temperatur 236 0 erreicht hat, und wirkifcmit dem zuvorgenannten hitzehärtbaren Stoff ab dieser Temperatur zusammen, um die Festigkeit des Überzuges sicherzustellen. Diese Festigkeit wird daher bei niedrigen Temperaturen ^bis zu etwa 500 G) durch den hitzehärtbaren Stoff und von da an durch diese Flußmittel für Siliciumdioxid sichergestellt, wobei der hitzehärtbare Stoff dann verschwindet.When the material is heated, once the temperature has reached 236 0, the boron oxide melts and acts with the aforesaid thermosetting material from this temperature together to ensure the strength of the coating. This strength is therefore at low temperatures ^ up to about 500 G) through the thermosetting material and from there through this Flux for silica ensured, the thermosetting substance then disappears.
Der auf diese Weise erhaltene Überzug kann eine Dichte oberhalb von 2,2 und einen Schmelzpunkt von wenigstens gleich 0C besitzen.The coating obtained in this manner can have a density above 2.2 and a melting point of at least equal to 0 C.
Anhand der Zeichnung wird die Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens näher erläutert.Based on the drawing, the implementation of the erfindungsge is according to the procedure explained in more detail.
Die Figuren 1 und 2 der Zeichnung zeigen im axialen Teilschnitt einen Induktionsschmelzofen in zwei verschiedenen Stadien bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figures 1 and 2 of the drawing show in axial partial section an induction melting furnace in two different ways Stages in the implementation of the method according to the invention.
Ein solcher Ofen weist eine konzentrische Metallumhüllung 1 und einen konzentrischen Sicherheitsüberzug 3 auf, welche durch einen Leerraum 13 getrennt sind, der zum Belüften undSuch a furnace has a concentric metal envelope 1 and a concentric safety coating 3, which are separated by an empty space 13, which is used for ventilation and
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für den elektrischen Anschluß der Spulen 14 erforderlich ist. In diesem Ofen gießt man aus einer Schüttrinne 4 ein trockenes Material 5 (niit weniger als 0,5 Gew.-# Feuchtigkeit), das 96,5 bis 99,4 Gew.-$ Quartzit, 0,5 bis 1,5 Gew.-^ eines Formaldehyd—Phenolharzes und 0,1 bis 2 Gew.-;3 Boroxid · enthält. Auf diese Weise bildet sich eine Bodenschicht 6, welche bis zur vollständigen Entgasung verdichtet wird, entweder unter Zuhilfenahme einer Vibriereinrichtung 7 oder auf manuelle Weise. Eine Form 8, welche in mehreren· Teilstücken 8a, 8b und 8c demontierbar ist, wobei diese durch Schraubenbolzen 9 zusammengehalten werden, und deren äußere Oberfläche z.B. mit einem Silikonharz bedeckt ist, wird anschließend koaxial zu dem Überzug 3 angeordnet, um den inneren Hohlraum des Ofens zu begrenzen. Diese Form ruht auf der verdichteten Schicht 6, und bildet zwischen sich selbst und dem Überzug 3 einen kreisringförmigen Zwischenraum 10.for the electrical connection of the coils 14 is required. A pouring chute 4 is poured into this furnace dry material 5 (with less than 0.5 wt .- # moisture), the 96.5 to 99.4 weight percent quartzite, 0.5 to 1.5 weight percent of a formaldehyde-phenolic resin and 0.1 to 2 wt .-; 3 boron oxide · contains. In this way, a soil layer 6 is formed, which is compacted until it is completely degassed, either with the aid of a vibrating device 7 or manually. A mold 8 which can be dismantled in several parts 8a, 8b and 8c, these are held together by screw bolts 9, and the outer surface of which is covered with, for example, a silicone resin, is then placed coaxially with the coating 3 to delimit the internal cavity of the furnace. This form rests on the compacted layer 6, and forms between itself and the coating 3 an annular gap 10.
In diesen kreisringförmigen Zwischenraum 10 wird dann aus der Schüttrinne 4 das Material 5 eingeschüttet, das auch zur Bildung der Bodenschicht 6 diente. Je nach Maßgabe seines Aufschüttens wird das Material 5 in dem kreisringförmigen Zwischenraum 10 mit Hilfe einer wegnehmbaren Vibriereinrichtung 11 verdichtet, welche sich auf die Innenwände der Form 8 unter Zwischenschaltung von Holzklötzen aufstützt. Das Kompaktieren bzw. Verdichten wird bis zu einer vollständigen Entgasung durchgeführt. 'In this annular gap 10, the material 5 is then poured from the chute 4, which also served to form the bottom layer 6. Depending on the extent to which it is poured, the material 5 becomes in the circular ring-shaped Gap 10 is compacted with the aid of a removable vibrating device 11, which is located on the inner walls the form 8 is supported with the interposition of wooden blocks. The compacting or compressing is up to a complete Degassing carried out. '
Anschließend wird der Ofen während einer Stunde, wobei diese Vorerhitzungsdauer selbstverständlich von der Stärke des Überzuges abhängig ist, auf eine zwischen 1OO°C und 2800G liegende Temperatur durch Heißluftbrenner oder -trockner vorerhitzt. Das Formaldehyd-Phenolharz dient daher als Bindemittel für den Quartzit und erteilt dem Material in dem kreisringförmigen Zwischenraum 10 eine ausreichende mechanische Festig-Subsequently, the furnace for one hour, which Vorerhitzungsdauer is of course dependent on the strength of the coating is preheated to a temperature between 1OO ° C and 280 0 G temperature by hot air burner or dryer. The formaldehyde-phenolic resin therefore serves as a binder for the quartzite and gives the material in the annular gap 10 sufficient mechanical strength.
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keit, um das Demontieren der Form 8 zu ermöglichen. Ab übernimmt das "Boroxid die Aufgabe des Formaldehyd-Phenolharzes, um diese Festigkeit sicherzustellen.speed to enable the dismantling of the form 8. away the "boron oxide takes over the task of the formaldehyde-phenolic resin, to ensure this strength.
Nach dem Herausnehmen der !Form 8 wird der Überzug des Ofens fortschreitend bis auf 110O0G erhitzt, ui das Brennen des Überzuges durchzuführen.After removal of the mold 8! The coating of the furnace is progressively heated up to 110o 0 G to perform ui burning of the coating.
fortschreitend bis auf 11000G erhitzt, um in bekannter Weiseheated progressively up to 1100 0 G in a known manner
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