DE2439963A1

DE2439963A1 - Verfahren zur handhabung geschmolzenen metalls

Info

Publication number: DE2439963A1
Application number: DE2439963A
Authority: DE
Inventors: Asahi Kiguchi
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1973-08-22
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1975-03-06
Also published as: CA1026529A; DE2439963B2; FR2241364B1; FR2241364A1; GB1442704A; DE2439963C3; US3917110A; JPS5044125A; BR7406871D0

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 28. Juni 1974 Ha/Fi/125

FOSECO INTERNATIONAL LIMITED, Long Acre, Nechells, Birmingham, B7 5JR/England ' ''

Verfahren zur Handhabung geschmolzenen Metalls,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung geschmolzenen Metalls, wobei eine Stopfenstange von der sich in dem Boden des verwendeten Behälters befindenden Ausgußöffnung abgehoben wird, um das geschmolzene Metall auslaufen zu lassen.

Ein allgemein durchgeführtes Verfahren zur Handhabung geschmolzenen Metalls besteht darin, daß dieses in einen Behälter gegossen wird, dessen Boden eine Ausgußöffnung aufweist. Das geschmolzene Metall kann auslaufen, wenn eine Stopfenstange von der Ausgußöffnung abgehoben wird. Derartige Stopfenstangen bestehen im allgemeinen aus einem zentralen Stahldorn, den eine Anzahl feuerfester Sektionen umgibt, beispielsweise feuerfeste Zylinder.

Beim Gießen von Blöcken wird im allgemeinen das geschmolzene Metall in eine Gießpfanne gegossen, die mit einer derartigen Stopfenstange versehen ist. Anschließend wird es durch eine in dem Boden'der Gießpfanne ausgebildete Ausgußöffnung in eine oder mehrere Kokillen gegossen. Beim kontinuierlichen Gießen wird das Metall in eine Gießwanne eingebracht. Diese kann in ähnlicher Weise wie die Gießpfanne mit einer Stopfenstange

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und einer Ausgußeinrichtung ausgestattet sein. Geeignete 'Vorrichtungen enthalten daher Gießpfannen oder Gießwannen, die ein Heben bzw. Senken der Stopfenstange von der Ausgußöffnung weg bzw. zu ihr hin ermöglichen, um den Metallfluß einzuleiten bzw. zu unterbrechen. Die Umhüllung des Stahldorns der Stopfenstange besteht im allgemeinen aus gebundenem Graphit oder gebranntem Ton.

Obwohl derartige Vorrichtungen der Theorie nach gut arbeiten, gibt es trotzdem praktische Schwdarigkeiten. Wenn das geschmolzene Metall zu Beginn in die Gießpfanne oder Gießwanne gegossen wird, neigt es dazu, in die engen Spalten zwischen Stopfenstange und Ausgußöffnung einzudringen und aufgrund eines Abkühleffekts darin zu erstarren, während sich Ausgußöffnung, Stopfenstange und das umgebende feuerfeste Material aufheizen. Das geschieht selbst dann, wenn sich die Stopfenstange in einer normalen Position befindet,,d.h. der Ausgußöffnung eng anliegt. Das ist besonders am unteren Ende der Stopfenstange ausgeprägt, da die feuerfeste Umhüllung der Stopfenstange sowie deren Kopf eine ziemlich hohe Wärmeleitfähigkeit haben. In ähnlicher Weise werden Ausgußöffnungen im allgemeinen aus einem Material hoher Qualität hergestellt, das jedoch keine besondere Wärmeisolation zeigt. Wenn die genannte Erstarrung eintritt, wird die Stopfenstange bewegungsunfähig und kann nur mit beträchtlichem Kraftaufwand freigemacht werden. Selbst wenn eine derartige Loslösung durchgeführt worden ist, kann die Ausgußöffnung anschließend nur schwierig geschlossen werden, da das erstarrte Metall dazu neigt, an Ausgußöffnung und Stopfenstange anzuhaften, so daß es anschließend schwierig ist, diese Teile wieder vollständig abdichtend aufeinanderzubringen.

In der Vergangenheit sind viele Verfahren vorgeschlagen worden, die die vorstehend genannten Nachteile vermeiden. So wird in

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der JA-PS 23253/73 vorgeschlagen, das Ende der Stopfenstange mit efnem brüchigen Material zu bedecken» Derartige Materialien sind schwierig zu handhaben und machen Maßnahmen zum Aufbringen die&es Materials auf die Enden der Stopfenstange erforderlicH.

Ein weiteier Vorschlag wird in der JA-PS 39234/71 gemacht, wonach eine vorgefertigte Umhüllung aus faserigem Material an dam Ende der Stopfenstange aufgebracht wird. Bezeichnencjeiweise besteht die Umhüllung aus celluloseartigen Fasern, die bei den Temperaturen des eingebrachten Metalls brennen, schmelzen oder erweichen. Wenn ein derartiger vorgefertigter Koepec in das geschmolzene Metall eintaucht, brennt und schmelzt, er. Sobald das geschmolzene Metall durch Anheben der -Stopfenstange und Freimachen der Ausgußöffnung ausfließt, werden die Rückstände eines derartigen Materials fortgespült. ObwohL dieses Vorgehen die Schwierigkeit des ursprünglichen Anhattens behebt, wenn das Metall zuerst in den Behälter gefüllt wird, vermeidet es nicht die während der nachfolgenden Verfahrensschritte auftretenden Schwierigkeiten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Handhabung geschmolzenen Metalls, wobei eine Stopfenstange von der sich in dem Boden des verwendeten Behälters befindenden Ausgußöffnung abgehoben wird, um das geschmolzene Metall auslaufen zu lassen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Ende der Stopfenstange mit einer eng-anliegenden, auch die Ausgußöffnung des Behälters berührenden Umhüllung versehen worden ist, die zu 45 bis 94 Gew.-% aus einem feinteilig feuerfesten Material, zu 5 bis 5o Gew.-% aus einem faserigen feuerfesten Material und zu 1 bis 15 Gew.-% aus einem Bindemittel besteht.

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Aus derartigem Material gefertigte Platten, Hülsen und Formen sind bereits bekannt. Sie sind schon zum Aufbau von Wärmeabdeckungen und Wärmehauben von Kokillen verwendet worden. Es ist jedoch bisher noch nicht vorgeschlagen worden, sie vollständig in geschmolzenes Metall einzutauchen, um dessen Handhabung zu verbessern. Beim Gebrauch dieser Materialien in Wärmehauben sind ihre wärmeisolierenden Eigenschaften von erheblicher Bedeutung, was z.B. für ihre Beständigkeit gegen Verschlackung gilt. Werden gemäß der vorliegenden Erfindung derartige Materialien verwendet, so sollte im Gegensatz dazu die Wärmeleitfähigkeit des Materials nicht zu hoch sein. Vielmehr sind seine mechanischen Eigenschaften von besonderer Bedeutung, die seinen vorteilhaften Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung begründen.

Die Erfindung wird durch die Abbildung veranschaulicht, die den Ausschnitt des Bodens einer Gießwanne mit Ausgußöffnung und Stopfenstange zeigt.

Die Gießpfanne besteht aus einem Metallmantel (1), der mit feuerfesten Steinen (3) belegt ist. In der Basis der Steinauskleidung (3) befindet sich eine Ausgußöffnung (2) aus feuerfestem Material hoher Qualität. Das obere Ende der Ausgußöffnung (2) wird durch die dichte Auflage einer Stopfenstange (11) geschlossen, die aus einem zentralen Stahldorn (7) einer Anzahl feuerfester Umhüllungen (6) und einem feuerfesten

Kopf (4) besteht. Der feuerfeste Kopf (4) und der untere Teil der feuerfesten Umhüllungen (6) werden von einer Umhüllung (5) umgeben, die die vorstehend genannte Zusammensetzung aufweist. Wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist, sollte sich die äußere Umhüllung (5) soweit nach unten erstrecken, daß sie mit der Ausgußöffnung (2) in Kontakt steht. Dabei kann sie sich genau rund um den oberen Rand der Ausgußöffnung (2)

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erstrecken.

Normalerweise neigt das Metall dazu, in den Spalten φ) und (lo) zu erstarren, wenn die Umhüllung (5) nicht verwendet wird. Durch die Anwendung der Umhüllung (5) werden diese Spalten · einerseits durch ein feuerfestes, wärmeisolierendes Material abgegrenzt, das den Wärmeverlust des in die Spalten (8) und (lo) eindringenden flüssigen Metalls reduziert, während an- ·. dererseits eine intermediäre Abdichtung zwischen dem Kopf (4) und der Ausgußöffnung (2) gesch-affen wird.

Das Material der Umhüllung (5) besteht aus faserigem feuerfestem Material und körnigem feuerfestem Material, das mit einem Bindemittel gebunden ist, um einen monoliftischen Körper zu bilden, der gute wärmeisolierende Eigenschaften zeigt und nicht so schnell brennt oder zusammenfällt. Diese Umhüllung (5) nimmt die Wärme des geschmolzenen Metalls nicht sehr schnell auf und behält ihre Gestalt während einer verhältnismäßig langen Zeit. Somit erstarrt das geschmolzene Metall nicht so schnell, wenn es zwischen die Umhüllung (5) und das feuerfeste Steinwerk eindringt. Daher kann die Stopfenstange (11) normalerweise ohne Schwierigkeiten bewegt werden. Die Oberfläche des Materials der Umhüllung (5) wird im allgemeinen durch das geschmolzene Metall nicht benetzt. Daher zeigt das Metall nur geringe Neigung darauf zu haften oder Rückstände auszubilden.

Das feinteilig feuerfeste Material der genannten Umhüllungen kann aus folgen Stoffen ausgewählt werden: Siliciumdioxyd,

Aluminiumoxyd, feuerfeste Silikate, gebrannter Ton, Quarz, Magnesiumoxyd, Diatomeenerde und andere feinteilig feuerfeste, in Gießereien und der metallurgischen Industrie verwendete Materialien, Auch können Mischungen von zwei oder mehreren dieser Materialien Verwendung finden.

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Wenn die Umhüllung zu weniger als 45 % aus einem derartigen feinteilig feuerfesten Material besteht, neigt sie beim Kontakt mit geschmolzenem'Metall zum Schmelzen. Wenn mehr als 94 Gew.-% des feinteilig feuerfesten Materials verwendet werden, zeigt die Umhüllung eine geringe Stabilität, was auf den zu geringen Gehalt an Fasermaterial und Bindemittel zurückzuführen ist.

Das faserige feuerfeste Material der Umhüllung kann aus Asbest, Schlackenwolle, Gesteinswolle, Glaswolle, Aluminiumsilikatfasern, Calciumsilikatfasern oder anderen ähnlichen feuerfesten Fasern bestehen. Mischungen von zwei oder mehreren dieser Faserarten können verwendet werden. Wenn weniger als 5 Gew.-% Fasern in der Umhüllung verwendet werden, ist deren Wärmeisolation nicht ausreichend. Außerdem hält die Umhüllung nicht ausreichend zusammen, d.h. sie ist zu zerbrechlich. Wenn mehr als 5o Gew.-% derartiger Fasern in dem umhüllenden Material enthalten sind, fängt dieses beim Kontakt mit geschmolzenem Metall an zu schmelzen.

Eine Vielzahl von Bindemitteln kann zur Verfestigung der Umhüllung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. So können anorganische Bindemittel, wie kolloidales Silicasol, kolloidales Aluminiumoxydsol, Natriumsilikate, Caliumsilikate und feuerfester Ton ebenso wie organische Bindemittel, wie Stärke, Harze, wie Phenol-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze und Furan-Harze, und Vinylacetat enthaltende Polymere verwendet werden. Mischungen von zwei oder mehreren dieser Bindemittel können eingesetzt werden. Das Bindemittel ist vorzugsweise in einem Anteil von 4 bis Io Gew.-% in dem Umhüllungsmaterial enthalten.

Wenn gewünscht, kann die Umhüllung auch bis zu Io Gew.-% faserige organische Materialien enthalten, wie z.B.' Zellstoff, Altpapier, geschnitzelte synthetische Stapelfasern und dgl.

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Nicht mehr als Io Gew.-% derartiger organischer Fasermaterialien sollten enthalten sein, da jeder' Einbau oberhalb dieser Grenze Umhüllungen ergibt, die leicht infolge des Angriffs des geschmolzenen Metalls zerstört werden und von geringer Festigkeit sind.

Die den Enden der Stopfenstangen angepaßten Umhüllungen können nach beliebigen herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Nach einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung derartiger Umhüllungen wird eine Aufschlämmung der Bestandteile hergestellt, die im allgemeinen Io bis 3o Gew.-% Feststoff enthält. Zur Entwässerung geeigneter Mengen einer derartigen Aufschlämmung wird mit einer Siebform oder einer Siebvorlage unter Druckeinfluß gearbeitet. Nach dem Entwässern bildet sich eine feuchte Form von entsprechender Größe und Dimensionierung auf der Siebform. Das Produkt kann anschließend getrocknet und an dem Ende der Stopfenstange angebracht werden. Wenn die Umhüllung von vornherein in eine geeignete Gestalt gebracht wird, kann sie durch Stoßen oder Druck über das Ende der Stopfenstange gebracht werden.

Die anschließenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung veranschaulichen.

Beispiel 1

Die folgenden Materialien wurden in den angegebenen Mengenverhältnissen gemischt:

Siliciumdioxyd Schlackenwolle Asbest
Phenol-Formaldehyd-Harz

75	Gew.	-%,
Io	Il	Il
Io	Il	Il r
5	Il	Il

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Ein Gewichtsteil der obengenannten Mischung wurde mit etwa
4 Gewichtsteilen Wasser zu einer homogenen Aufschlämmung gemischt. Die Aufschlämmung wurde auf einer perforierten Vorlage unter Saugwirkung in die Form einer Umhüllung gebracht. Darauf wurde der Formling etwa 4 Stunden lang bei näherungsweise 180⁰C getrocknet. Das so hergestellte Umhüllungsmaterial paßte auf das äußere Ende der feuerfesten Stopfenstange. Der untere Teil der Umhüllung berührte die Ausgußöffnung des Behälters an deren oberen Ende. Die Umhüllung hatte eine Stärke von 3o mm.

Das Umhüllungsmaterial wurde auf die Stopfenstange einer Gießpfanne von-150 t Kapazität aufgebracht, die zur Herstellung
von Stahlblöcken verwendet wurde.. Schon bei den anfänglichen Verfahrensmaßnahmen konnte die Stopfenstange ohne Schwierigkeiten gehandhabt werden. Während des Eingießens war die Ausgußöffnung vollständig abgeschlossen, so daß kein Verlust an geschmolzenem Metall feststellbar war. Eine Untersuchung der Stopfenstange und der Ausgußöffnung nach dem Gebrauch zeigt, daß nur eine geringe Beschädigung eingetreten war und die
wärmeisolierende Umhüllung nahezu ihre ursprüngliche Gestalt erhalten hatte.

Beispiel 2

Die folgenden Materialien wurden in den angegebenen Anteilen miteinander gemischt:

Siliciumdioxyd Aluminiumoxyd

Schlackenwolle Vinyl-acetat-Harz Phenol-Formaldehyd-Harz feuerfester Ton

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55	Gew.	Il	•
14	Il	Il	I
14	Il	Il	I
1	Il	Il	I
3	Il	Il	•
Io	Il	B

Zellstoff aus Papier 3 Gew.%.

Die Mischung der vorgenannten Stoffe wurde nach der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise zu einem Umhüllungsmaterial verarbeitet. Die Gestalt und die Dimensionen,des Formkörpers waren nahezu die gleichen wie im Beispiel 1.

Die Überprüfung der erhaltenen Umhüllungsmaterialien erfolgte entsprechend der des Beispiels 1. Es wurden nahezu die gleichen Ergebnisse erzielt. Nach dem Gebrauch wurden nur geringe Zerstörungen an Stopfenstange oder Ausgußöffnung festgestellt. Das Umhüllungsmaterial behielt nahezu vollständig seine ursprüngliche Gestalt. . -

Beispiel' 3 ·

Die nachfolgend genannten Materialien wurden in den angegebenen Anteilen miteinander gemischt.

Siliciumdioxyd 48 Gew.-%,

Schlackenwolle 27,5 " ",

Asbest 3 " ",

Phenol-Formaldehyd-Harz 4,5 " "',

Silikasol 8 " ",

zerkleinertes Altpapier 9 " ".

Eine Mischung aus den vorgenannten Bestandteilen wurde nach der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise zu einem Umhüllungsmaterial verarbeitet. Es war der äußeren Form der Stopfenstange angepaßt und an seinem unteren Ende geschlossen. Die Stärke betrug 35 mm. Das Umhüllungsmaterial würde an einer Stopfenstange einer Gießwanne zum kontinuierlichen Gießen angebracht und wurde etwa 2 Stunden kontinuierlich benutzt. Die anfängliche Handhabung der Stopfenstange erfolge ohne weiteres und

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- Io -

die Ausgußöffnung wurde während des Gießens vollständig geschlossen. Obwohl das verwendete üinhüllungsiaaterial etwa 1/3 .der Stärke verlor, war keine Beschädigung der Stopfenstange festzustellen und die Beschädigung der Ausgußöffnung war unbedeutend .

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Handhabung geschmolzenen Metalls, wobei eine Stopfenstange von der sich in dem Boden des verwendeten Behälters befindenden Ausgußöffnung abgehoben wird, um das geschmolzene Metall auslaufen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Stopfenstange mit einer eng-anliegenden, auch die Ausgußöffnung des Behälters berührenden Umhüllung versehen worden ist, die zu 45 bis 94 Gew.-% aus einem f einteilig feuerfesten Material, zu 5 bis 5o Gew.-% aus . einem faserigen feuerfesten Material und zu 1 bis 15 Gew.-% aus einem Bindemittel besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung der Stopfenstange bis zu Io Gew.-% aus faserigem organischem Material besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung reibungsfest auf das Ende der Stopfenstange aufgesetzt ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (12) eines · Behälters aus einem Mantel (1)', einer Steinauskleidung (3) sowie einer Ausgußöffnung (2) besteht, auf den eine Stopfenstange (11) aufliegt, die mit einer Umhüllung (5) versehen ist, die zu 45 bis 94 Gew.-% aus einem f einteilig feuerfesten Material, zu 5 bis 5o Gew.-% aus einem faserigen feuerfesten Material und zu 1 bis Gew.- % aus einem Bindemittel besteht.

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