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Verfahren zur Auskleidung von Gießpfannen" Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Auskleidung von Pfannen, die beim Metallguß, usw. Verwendung
finden.
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Die herkömmliche Auskleidung einer Pfanne erfolgt in der Weise, daß
man ein Auskleidungsmaterial, das feuerfeste Materialien wie Magnesiumoxid und Chamotte
enthält, auSträgt, es erhitzt und trocknet. Es hat jedoch die nach
dem
herkömmlichen Verfahren ausgekleidete übliche Pfanne nur geringe Wärmeisolierung
und Wärmespeicherung und es ist die Temperatursenkung des geschmolzenen Materials
in der Pfanne gegen Ende des Gießverfahrens so groß, daß die Gefahr besteht, daß
die Temperatur des geschmolzenen Metalls für den Guß zu niedrig ist. Im Falle, daß
das geschmolzene Metall mit einer solchen gesenkten Temperatur in eine Form gegossen
wird, wird ein Fehlguß durch Mangel an Wärme verursacht. Es ist daher notwendig
Wärme abzuführen und dies führt zu einer Senkung der Ausbeute. Wenn beispielsweise
die Abstichtemperatur des geschmolzenen Eisens vom Kupolofen zur Pfanne 140O0C beträgt,
ist es üblich, daß sich die Temperatur in der Pfanne gegen Ende des Gießverfahrens
auf etwa 13000C senkt und im Falle des Gießens von kleinen Gegenständen ist es dann
allgemein üblich, auf ein Gießen bei dieser gesenkten Temperatur zu verzichten,
weil sonst, wenn bei einer solchen Wärme gegossen wird, ein Fehlguß durch die Wärme
verursacht wird.
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Weiterhin haftet bei den herkömmlichen Pfannen, wenn man bei hohen
Temperaturen, wie beim Gießen von Eisennickellegierungen und Kupferlegierungen,
arbeitet, leicht Schlakken an der Auskleidung und diese haftende Schlacke ist schwer
zu entfernen, wobei die haftende Schlackenschicht weiterhin sich verstärkt, wenn
wiederholte Gießverfahren durchgeführt werden, sodaß sich die Gebrauchsdauer der
Pfanne verkürzt und es in extremen Fällen notwendig ist,
die Pfanne
täglich neu auszukleiden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher das Aufbringen einer Auskleidung
in einer Pfanne, wobei die Auskleidung nicht die üblichen Fehler aufweist und ausgezeichnete
Eigenschaften im Hinblick auf Wärmespeicherung, Feuerbeständigkeit, Festigkeit,
Gebrauchsdauer, usw. hat.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren, durch das man in sehr
einfacher Weise eine Auskleidung in einer Pfanne anbringen kann.
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Das Verfahren zur Auskleidung einer Pfanne ist nach der vorliegenden
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schale der Pfanne unmittelbar oder
mittelbar bei einer feuerfesten Zwischenauskleidung ausgekleidet wird, wozu man
eine Auskleidungszubereitung, die ein oder mehrere pulvrige oder körnige feuerfeste
MaterxalieR,wie hoch feuerfestes Aluminiumoxid, Schamotte, Rose-Material (roseki),
Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, Chrom, ein oder mehrere pulverförmige oder körnige
exotherme Metalle oder Begierungen, wie Aluminium, Ferrosilicium und Calciumsilicium,
ein Oxidierungsmittel zur Förderung der Oxidation des exothermen Metalls oder der
exothermen Legierung und ein anorganisches oder organisches Bindemittel enthält
oder daß man einen als Auskleidung gebildeten Körper verwendet, der aus der oben
angegebenen Auskleidungszubereitung in Form einer Hülse oder eines Formstücks ausgebildet
ist,
dann die die Auskleidung bildende Zubereitung oder den die
Auskleidung bildenden Körper erhitzt, um das Metall oder die Legierung unter Bildung
von Wärme zu oxidieren und dadurch die Auskleidungszubereitung oder den die Auskleidung
bildenden Körper zu versintern.
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Eine Modifizierung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß man einen als Auskleidung gebildeten Körper in einer geeigneten Form, wie eine
Hülse oder ein Formstück, der aus der oben definierten Auskleidungszubereitung gefertigt
ist, unter Abdeckung der Innenwandung der Pfannenschale unmittelbar oder mit einer
dazwischenliegenden feuerfesten Auskleidung einbaut und dann die Oberfläche des
die Auskleidung bildenden Körpers durch eine Brennerflamme, usw. erhitzt, um das
exotherme Metall oder die exotherme Legierung, die in dem die Auskleidung bildenden
Körpers enthalten ist, mit Hilfe des Oxidierungsmittels, das sich ebenso in dem
gebildeten Körper befindet, unter Bildung von Wärme zu oxidieren und dadurch den
die Auskleidung bildenden Körper zu versintern.
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Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Auskleidungszubereitung
enthält als Hauptbestandteil ein oder mehrere pulverförmige oder körnige feuerfeste
Materialien, wie Aluminiumoxid, Schamotte, Rose-Material (roseki), ßilikastein,
Magnesiumoxid, Doromit und Chrom. Diese Komponenten werden so gemischt, daß sie
in der Auskleidung Feuerfestigkeit
verleihen, wobei sie jedoch
gegebenenfalls nach der Art der geschmolzenen Metalle ausgewählt werden können.
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Der Mischanteil dieser feuerfesten Materialien beträgt 40 bis 80,
vorzugsweise 50 bis 75 Gew.%, bezogen auf die Gesamtauskleidung.
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Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Auskleidungszubereitung
enthält zusätzlich zu den oben angegebenen Hauptkomponenten ein exothermes Metall
oder eine exotherme Legierung, ein Oxidationsmittel zur Oxidierung des Metalls oder
der Legierung und ein anorganisches oder organisches Bindemittel. As exothermes
Metall oder als exotherme Legierung können beispielsweise Aluminium, ferro-Silicium
und Calciumsilicium verwendet werden, wobei jedoch auch andere reaktionsfähige Metalle
oder Legierungen eingesetzt werden können.
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Der Mischanteil dieser Metalle oder Legierungen beträgt 10 bis 30
Gew.%, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.%. Als Oxidierungsmittel steht Eisenoxid wie Hammerschlag
bzw. Walzenschlacke oder Chromoxid zu billigen Preisen leicht zur Verfügung. Außer
diesen Materialien können Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Mangandioxid, usw. als Oxidierungsmittel
verwendet werden. Das Oxidierungsmittel wird in einer ausreichenden Menge zur Oxidierung
der exothermen Metalle oder Legierungen, die in der Auskleidungszubereitung enthalten
sind, zugegeben, gewöhnlich in einer Menge von 3 bis
20 Gew., vorteilhafterweise
von 5 bis 15 Ges.%.
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Als Bindemittel können anorganische Bindemittel, wie Natriumsilikat,
und organische Bindemittel, wie Phenolhara, verwendet werden und sie werden im Bereich
von 5 bis 10 Gew. zugegeben.
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Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Zubereitung zur Pfannenauskleidung
kann wünschenswerterweise anorganische Fasern, wie beispielsweise Asbest, Schlackenwolle
und/oder organische Fasersubstanzen wie Papier und Holzstoffe in geringeren Mengen
als 10 Ges.96 zusätzlich zu den pulverförmigen oder körnigen feuerfesten Substanzen,
exothermen Metallen oder Legierungen, Oxidationsmitteln und Bindemitteln enthalten,
um die Auskleidung porös zu machen und die Wärmeisolierung weiter zu verbessern.
Weiterhin können poröse feuerfeste Materialien von leichtem Gewicht, wie gebranntes
Vermiculit und gebranntes Pearit in Pulver-oder körnigen Formen in geringeren Mengen
als 10 Ges.% zugegeben werden. Durch die Zugabe dieser pulverförmigen oder körnigen
Substanzen kann das Gewicht der Auskleidung verringert und die gegebene Porosität
und damit die Wärmeisolierung erhöht werden.
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Zur technischen Durchführung der vorliegenden Erfindung werden die
pulverförmigen oder körnigen feuerfesten Materialien, exothermen Metall- oder Legierungspulver,
das Oxidierungsmittel und Bindemittel und weiterhin, soweit
erforderlich,
anorganische oder organische Fasersubstanzen und/oder poröse feuerfeste Materialien
von leichtem Gewicht in einen pastenähnlichen Zustand gemischt.
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Mit der so erhaltenen Paste wird die Schale der Pfanne unmittelbar
oder eine Zwischenauskleidung, die beispielsweise aus feuerfesten Ziegeln eingefügt
wird, ausgekleidet, getrocknet und gehärtet, wonach dann die Oberfläche der Auskleidung
erhitzt wird. Während dem Erhitzen findet mittels der exothermen Metalle oder Legierungen,
die in der Auskleidungszubereitung enthalten sind, mit Hilfe des Oxidierungsmittels,
wie Eisenoxid, eine exotherme Reaktion statt und es wird die Zubereitung unter Bildung
von hohen Temperaturen verbrannt. Durch dieses Verbrennen werden die exothermen
Metalle oder Legierungen, die in der Auskleidungszubereitung enthalten sind, in
Oxide, beispielsweise in feuerfeste Substanzen mit hohem Schmelzpunkt, wie Aluminiumoxid
im Falle von Aluminium umgewandelt und diese feuerfeste Substanz mit hohem Schmelzpunkt
wird zusammen mit anderen in der Auskleidungszubereitung vorhandenen feuerfesten
Materialien so versintert, daß die Feuerbeständigkeit und Festigkeit der Auskleidung
merklich erhöht und die Auskleidung fest mit dem Material der Zwischenauskleidung
oder der Schale der Pfanne verbunden wird.
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Im Falle, daß organische Fasern wie Papier und/oder Holzstoffe in
der Auskleidungszubereitung enthalten sind, werden
diese Fasern
verbrannt und verschwinden während dem Verbrennen der Auskleidungszubereitung so,
daß die Auskleidung nach der Versinterung porös wird. Dadurch wird die Auskleidung
in ihrem porösen Zustand weiterhin hinsichtlich der Wärmespeicherung und Wärmeisolierung
verbessert.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die Auskleidungszubereitung vorausgehend in eine Hülsen-, Ziegel- oder andere
geeignete Formstücke entsprechend der Größe der Pfanne geformt, wodurch man einen
exothermen Auskleidungskörper erhält. Dieser Körper wird in der Schale der Pfanne,
in die eine Zwischenauskleidung eingefügt ist, eingebaut, wonach der Körper erhitzt
und durch einen Brenner usw. zur Beendigung der Auskleidungsfertigung verbrannt
wird. Auf diese Weise kann die Herstellung der Auskleidung wesentlich vereinfacht
werden.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden
nunmehr in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, worin in Figur 1
der exotherme hülsenförmige Korper (Hülse) 1 nach der vorliegenden Erfindung und
der scheibenförmige Körper (Scheibe) 2 dargestellt ist, die den Bodenteil der Hülse
1 bilden. Diese Scheibe 2 kann aus der exothermen Auskleidungszubereitung hergestellt
werden.
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Figur 2 die Pfanne im Querschnitt zeigt, die mit der Hülse 1 und der
Scheibe 2 ausgekleidet ist.
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Es folgen nunmehr Erläuterungen des Einbaus dieser Körper in die Pfanne
entsprechend den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen.
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In dieser Ausführungsform wird ein Verformungsmaterial, wie es in
dem C02-Verfahren für eine selbst-härtende Form Verwendung findet, nämlich ein Gemisch
von Quarzsand (Silikasand) und Natriumsilikat als Bindemittel als Material für die
Zwischenauskleidung 4 verwendet und dieses Material für die Zwischenauskleidung
4 wird rund um die Hülse 1 und die Scheibe 2 auf der Innenseite der Schale 1 der
Pfanne aufgefüllt. Dann wird C02-Gas in das Material der Zwischenauskleidung 4 zu
dessen Härtung eingeblasen und auf diese Weise werden die Hülse 1 und die Scheibe
4 mit der Schale 1 der Pfanne über die Zwischenauskleidung 4, die darin eingebaut
ist, fest verbunden. In den Zeichnungen bedeutet 5 ein feuerfestes Material, das
dazu bestimmt ist, den Gießtrichter der Pfanne zu bilden.
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Nachdem die Körper 1 und 2, wie oben dargestellt, mit der Pfanne fest
verbunden sind, können sie an ihren Oberflächen mittels einem Brenner durch Einblasen
von Flammen erhitzt werden. Durch dieses Erhitzen werden die exothermen Metalle
oder Legierungen, die in den Auskleidungskörpern 1 und 2 enthalten sind, unter Bildung
von hohen Temperaturen
durch die exotherme Reaktion mit Hilfe des
Oxidierungsmittels, das in den Auskleidungskörpern enthalten ist, verbrannt. Durch
dieses Verbrennen werden die Metalle oder Legierungen in Oxide, beispielsweise Oxide
mit hohem Schmelzpunkt, wie Aluminiumoxid im Falle von Aluminium, umgewandelt und
dieses Oxid mit hohem Schmelzpunkt wird zusammen mit den anderen feuerfesten Substanzen,
die in den Auskleidungskörpern enthalten sind, unter Bildung einer besonderen Feuerbeständigkeit
und Festigkeit des Körpers versintert.
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Als Material zur Zwischenauskleidung können auch andere geeignete
feuerfeste Materialien, außer Siliciumdioxid (Quarzsand), verwendet werden. Weiterhin
kann der gebildete Auskleidungskörper unmittelbar in die Schale der Pfanne ohne
Verwendung einer Zwischenauskleidung eingebaut werden. In diesem Falle wird der
Körper als Hülse mit einem Außendurchmesser gebildet, der groß genug ist, um einen
festen Sitz des Körpers sicherzustellen.
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Der Auskleidungskörper ist nicht auf eine Einzelkörperform beschränkt,
sondern er kann auch in Form von geteilten Körpern gebildet werden oder er kann
die Form eines polygonalen zylinderischen Körpers oder daraus aufgeteilte Formstücke
aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Vorteile:
(1)
Die mit der Auskleidung nach der vorliegenden Erfindung versehene Pfanne hat eine
ausgezeichnete Wärmeisolierung und es ist daher die Temperatursenkung in der Pfanne
bemerkenswert niedrig. Wenn man beispielsweise eine kleine Pfanne von-etwa 100 kg
verwendet, kann die Temperatursenkung im Rahmen von etwa 30 bis 500C im Vergleich
zu etwa 1000C bei einer Pfanne mit einer Auskleidung nach einem herkömmlichen Verfahren
gehalten werden.
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(2) Die Pfanne mit der Auskleidung nach der Erfindung hat einen hohen
Grad an Feuerbeständigkeit. Sie kann beispielsweise im Falle der voraus erwähnten
kleinen Pfanne nacheinander 150- bis 200-mal verwendet werden. Es kann daher auf
das Auskleiden, das täglich im Falle der Pfanne mit einer Auskleidung nach dem herkömmlichen
Verfahren erforderlich ist, verzichtet werden. Weiterhin hat die nach der vorliegenden
Erfindung ausgekleidete Pfanne gute Wärmespeicherung und es können daher Schlackenteile,
die in dem geschmolzenen Metall mitgeführt werden, leicht abfließen und leicht entfernt
werden, sodaß keine Gefahr besteht, daß die Schlacke an der Pfannenauskleidung haftet.
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(3) Wenn der aus dem exothermen Auskleidungsmaterial gebildete Körper
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die Äuskleidung der Pfanne sehr
leicht und schnell ohne besondere Kenntnisse und Vorrichtungen eingebaut bzw.
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ausgewechselt werden.
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Die mit der Auskleidung nach der vorliegenden Erfindung versehene
Pfanne ist besonders geeignet zum Gießen kleiner Gegenstände aus gewöhnlichem Gußeisen,
ducktilem Gußeisen und Tempergußeisen, wobei jedoch die vorliegende Erfindung ebenso
anwendbar ist bei großen Pfannen zum Gießen von Stahl und Stahlbarren. Die vorliegende
Erfindung hat demgemäß besondere Vorteile hinsichtlich des Auskleidens als solchen,
der Wärmeisolierung, Wärmespeicherung und der Gebrauchsdauer.
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Die vorliegende Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele
erläutert, ohne daß sie dadurch eingeschränkt werden soll.
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Beispiel 1 Eine Zwischenauskleidung, die Formsand, Ganister und feuerfesten
Ton enthält, wurde in einer Stärke von etwa 20 mm durch Herstellung von Preßlingen
entsprechei der Schale einer Pfanne für Gußeisen mit einem Fassungsvermögen von
500 kg hergestellt, eingebaut und getrocknet und dann wurde mit einer Paste, die
durch Zugabe von Wasser zu einer Auskleidungszubereitung hergestellt wurde und die
35 feuerfestes Aluminiumoxidpulver, 25% feuerfestes Chamottepulver, 24% Aluminiummetallpulver,
5% Hammerschlag, 8% Phenolharz und 3% Asbest enthielt, eine Auskleidung in einer
Stärke von 70 mm auf der Oberfläche der Zwischenauskleidung aufgetragen und getrocknet.
Die Oberfläche
der Auskleidung wurde dann vollständig mittels
einer Brennerflamme erhitzt, wodurch die Auskleidung entzündet und durch die exotherme
Reaktion zwischen Aluminium und Hammerschlag,die in der Auskleidung enthalten waren,
so abgebrannt, daß die Auskleidung vollständig durch die hohe Wärme, die zur Bildung
der Auskleidung gebildet wurde, versintert wurde.
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Geschmolzenes Eisen für ducktiles Gußeisen mit einer Abstichtemperatur
von 142000 wurde in diese Pfanne gegeben.
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Die Temperatur des geschmolzenen Eisens betrug 4 Minuten nach Beginn
des Gießens in die Form 139000, sodaß sich also die Temperatur nur um 300C senkte.
Die Ergebnisse zeigten keinen Verlust an Wärme und die Pfanne konnte für 205-maliges
Gießen verwendet werden.
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Beispiel 2 Eine Pfanne für Gußeisen mit einem Aufnahmevermögen von
100 kg wurde unter Verwendung einer Hülse von 300 mm Innendurchmesser, 80 mm Stärke
und 300 mm Höhe und einer Scheibe von 460 mm Durchmesser und 80 mm Stärke als Boden
der Hülse ausgekleidet.
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Die Hülse und Scheibe wurden aus der folgenden Zubereitung hergestellt:
Feuerfestes
Chamottepulver 45% Feuerfestes Roseki-Pulver 10% Aluminiumpulver 20 Asbest 2 Papier
5% Hammerschlag Gebranntes Vermiculit 5% Phenolharz 5% Zuerst wurde ein Gemisch
von Quarzsand (Silikasand) und Natriumsilikat als Bindemittel als Zwischenschicht
in einer Stärke von etwa 10 mm auf den Boden der oben angegebenen Pfanne, die als
nicht ausgekleidete Schale hergestellt wurde, aufgetragen, dann wurde die oben angegebene
Hülse mit der Scheibe als Bodenplatte auf dem Gemisch in der Mitte der Pfanne angebracht.
Mit dem Gemisch der Zwischenauskleidung wurde dann der Abstand zwischen der Schale
der Pfanne und der Hülse aufgefüllt und dann wurde C02-Gas in das Gemisch eingeblasen,
um es zu härten. Danach war die Hülse fest und dicht mit der Pfanne verbunden.
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Dann wurde die Oberfläche der Scheibe, sowie die innere Oberfläche
der Hülse durch eine Brennerflamme erhitzt, wodurch die Hülse und die Scheibe unter
Bildung hoher Temperatur durch die exotherme Reaktion des enthaltenen Aluminium
und Hammerschlags abgebrannt wurden. Durch dieses Abbrennen wurden die Hülse und
die Scheibe unter Bildung
einer Auskleisung mit ausgezeichneter
Wärmeisolierung, Wärmespeicherung und Festigkeit versintert.
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In die so ausgekleidete Pfanne wurde geschmolzenes Roheisen für schmiedbaren
Eisenguß mit einer Temperatur von 15600C abgestochen. Die Temperatur des geschmolzenen
Roheisens 5 Minuten nach Beginn des Gießens in die Form betrug'15200C, sodaß sich
die Temperatur um nur 4OOC senkte.
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Die Ergebnisse zeigen keinen Verlust an Wärme bei der Endstufe der
Wärme und es wurden fast keine Auskleidungsschäden nach 170 Gießvorgängen und weiterhin
vollständige Schlackenfreiheit beobachtet.
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Nach den oben angegebenen Beispielen ist es klar, daß es möglich ist,
eine Auskleidung mit ausgezeichneter Wärmeisolierung, Wärmespeicherung, Festigkeit
und Haltbarkeit für eine Pfanne nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung herzustellen.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Auskleidung einer Pfanne, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die äußere Schale
der Pfanne unmittelbar oder mittelbar bei einer feuerfesten Zwischenauskleidung
auskleidet, wozu man entweder eine Auskleidungszubereitung verwendet, die ein oder
mehrere pulverförmige oder körnige feuerfeste Materialien, wie hoch feuerfestes
Aluminiumoxid, feuerfestes Chamotte, feuerfestes Rose-Material (roseki), feuerfestes
Siliciumdioxid, feuerfestes Mangandioxid,
feuerfestes Chrom, ein
oder mehrere pulverförmige oder körnige exotherme Metalle oder Legierungen, wie
Aluminium, Ferrosilicium und/oder Calciumsilicium, ein Oxidierungsmittel zur Förderung
der Oxidation des exothermen Metalls oder der Legierung und ein anorganisches oder
organisches Bindemittel enthält, oder daß man einen als Auskleidung geformten Körper
verwendet, der aus der oben angegebenen Auskleidungszubereitung in Form einer Hülse
oder eines Formstücks gebildet ist und daß man dann die Auskleidungszubereitung
oder den die Auskleidung bildenden Körper erhitzt, um das Metall oder die Legierung
unter Bildung von Wärme zu erhitzen und dadurch die Auskleidungszubereitung oder
den die Auskleidung bildenden Körper zu versintern.
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-Patent ansprüche-