DE2439963B2

DE2439963B2 - Behälter für geschmolzenes Metall

Info

Publication number: DE2439963B2
Application number: DE2439963A
Authority: DE
Inventors: Asahi Okayami Okayama Kiguchi (Japan)
Original assignee: Foseco International Ltd., Birmingham (Ver. Koenigreich)
Priority date: 1973-08-22
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2439963C3; CA1026529A; FR2241364B1; GB1442704A; BR7406871D0; US3917110A; DE2439963A1; JPS5044125A; FR2241364A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter für geschmolzenes Metall gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Gießen von Blöcken wird im allgemeinen das geschmolzene Metall in eine Gießpfanne gegossen, die mit einer 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 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 theoretisch gut arbeiten, gibt es trotzdem praktische Schwierigkeiten. 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 Abkühleffektes 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.

Um die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden, ist es aus der J A-PS 23 253/73 bekannt, das Ende der Stopfenstange mit einem brüchigen Material zu bedecken. Derartige Materialien sind schwierig zu handhaben und machen Maßnahmen zum Aufbringen dieses Materials auf die Enden der Stopfenstange erforderlich.

Ferner ist ein Behälter der eingangs erwähnten Art aus der JA-PS 39234/71 bekannt, eine vorgefertigte Umhüllung aus faserigem Material an dem Ende der Stopfenstange aufzubringen. Bezeichnenderweise besteht die Umhüllung aus celluloseartigen Fasern, die bei den Temperaturen des eingebrachten Metalls brennen, schmelzen oder erweichen. Wenn ein derartiger vorgefertigter Körper 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 Anhaftens behebt, wenn das Metall zuerst in den Behälter gefüllt wird, vermeidet es nicht die während der nachfolgenden Verfahrensschritte auftretenden Schwierigkeiten.

Außerdem ist aus der US-PS 1486694 eine Stopfstange mit einer Schutzhülse aus Graphit oder einem anderen feuerfesten Material bekannt, wobei die Hülse die Verbindungsstelle zwischen dem Kopf der Stopfenstange und dem untersten feuerfesten Stein hiervon bedeckt. Diese Hülse verhindert ein Verschlacken des Graphitkopfes der Stopfenstange und damit einen unkontrollierbaren Durchfluß durch die Austrittsöffnung bzw. ein Abbrennen der Stange. Irgendwelche Abdichtungsfunktionen bezüglich der Austrittsöffnungsollen von der Hülse nicht übernommen werden, vielmehr übernimmt dies der Kopf, der auf dem oberen Teil der Ausgußöffnung sitzt. Hierdurch wird lediglich der Schutz der Verbindungsstelle zwischen dem Graphitkopf und dem darüber befindlichen Fcucrfestblock bewirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem es möglich ist, auch nach Öffnen der Ausgußöffnung durch die Stopfenstange diese später wieder mit Hilfe der Stopfenstange zu verschließen.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß die Umhüllung aufgrund der speziellen Wahl des Materials, aus dem diese hergestellt ist, erhalten bleibt, d. h. nicht abbrennt und zugleich die mechanischen liigenschaften aufweist, um ein erneutes Abdichten der Ausgußöffnung bewirken zu können.

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 Gegensat/ dazu die Wärmeleitfähigkeit des Materials nicht zu hoch sein. Vielmehr sind seine mechanischen Eigen-

schäften 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 Ausgußöffnuiig (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 erstrekken, daß sie mit der Ausgußöffnung (2) in Kontakt steht. Dabei kann sie sich genau rund um den oberen Rand der Ausgußöffnung (2) erstrecken.

Normalerweise neigt das Metall dazu, in den Spalten (8) und (10) zu erstarren, wenn die Umhüllung (5) nicht verwendet wird. Durch die Anwendung der Umhüllung (5) werden diese Spalten einersi. ts durch ein feuerfestes, wärmeisolierendes Material abgegrenzt, das den Wärmeverlust des in die Spalten (8) und (10) eindringenden flüssigen Metalls reduziert, während andererseits eine intermediäre Abdichtung zwischen dem Kopf (4) und der Ausgußöffnung (2) geschaffen wird.

Das Material der Umhüllung (5) besteht aus faserigem feuerfestem Material und körnigem feuerfestem Material, das mit einem Bindemittel gebunden ist, um einen monolithischen Körper zu bilden, der gute wärmeisolierende Eigenschaften zeigt und nicht so schnell brennt oder zusammenfaßt. 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 feinteilige feuerfeste Material der genannten Umhüllungen kann aus folgenden Stoffen ausgewählt werden: Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd, feuerfeste Silikate, gebrannter Ton, Quarz, Magnejiumoxyd. Diatomeenerde und andere feinteilige feuerfeste, in Gießereien und der metallurgischen Industrie verwendeten Materialien. Auch können Mischungen von zwei oder mehreren dieser Materialen Verwendung finden.

Wenn die Umhüllung zu weniger als 45 % aus einem derartigen feinteilig feuerfesten Material besteht, neigt sie beim Kontakt mit geschmolzenem Metall /um Schmelzen. Wenn mehr als 44 Gew.-% des feinteilig feuerfesten Materials verwendet werden, zeigt die Umhüllung eine geringe Stabilität, was auf den /.u 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 50 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 Erfin-

i"' dung verwendet werden. So können anorganische Bindemittel, wie kolloidales Silicasol, kolloidales Aluminiumoxydsol, Natriumsilikate, Caliumsilikate und feuerfester Ton ebenso wie organische Bindemittel, wie Stärke, Harze, wie Phenoi-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

Γι bis 10 Gew.-% indem Umhüllungsmaterial enthalten. Wenn gewünscht, kann die Umhüllung auch bis zu 10Gew.-% faserige organische Materialien enthalten, wie z. B. Zellstoff, Altpapier, geschnitzelte synthetische Stapelfasern u. dgl. Nicht mehr als

«ι 10Gcw.-% 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.

η 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

mi hergestellt, die im allgemeinen 10 bis 30Gcw.-% Feststoff enthält. Zur Entwässerung geeigneter Mengen einer derartigen Aufschlämmung wird mit einer Siebform oder einer Siebvorlage unter Druckeinfluß gearbeitet. Nach dem Entwässern bildet sich jinc

r. 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,

>o 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 75 Gew.-%.

Schlackenwolle IO Gcw.-%,

,ο Asbest l()Gew.-%.

Phenol-Formaldehyd-Harz 5 Gcw.-%.

Ein Gewichtsteil der obengenannten Mischung wurde mit etwa 4 Gew ichtsteilen Wasser zu einer homogenen Aufschlämmung gemischt. Die Aufschläm-

>■> mung wurde auf einer perforierten Vorlage unter Saugwirkung in die Form einer Umhüllung gebracht. Darauf wurde der Formling etwa 4 Stunden lang bei näherungsweise 180" C" getrocknet. Das so herge-

stellte Umhiillungsmaterial 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 30 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	55 Gew.- '7c
Aluminiumoxyd	14 Gew.- %
Schlackenwolle	14 Gew.-%
Vinyl-ace tat-Harz	1 Gew.-%
Phenol-Formaldehyd-Harz	3 Gew.-T.
feuerfester Ton	10Gew.-^rf
Zellstoff aus Papier	3Gcw.-^fr

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.

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.

Silieiumdioxyd	48	,5	Gew.-	'r
Schlackenwolle	27		Gew-	'7c
Asbest	3	,5	Gew.-	'7c
Phenol-Formaldehvd-Harz	4		Gew.-	'7c
Silikasol	8		Gew.-	"c
zerkleinertes Altpapier	9	Gew,-

Eine Mischung aus den vorgenannten Bestandteilen wurde nach der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise zu einem Umhiillungsmaterial verarbeitet. Es war der äußeren Form der Stopfenstange angepaßt und an seinem unteren Ende geschlossen. Die Stärke betrug 35 mm. Das Umhüllungsmaterial wurde an einer Stopfenstange einer Gießwannc zum kontinuierlichen Gießen angebracht und wurde ewa 2 Stunden kontinuierlich benutzt. Die anfängliche Handhabung der Stopfenstange erfolgte ohne weiteres und die Ausgußöffnung wurde während des Gießens vollständig geschlossen. Obwohl das verwendete Umhüllungsmaterial etwa V₁ der Stärke verlor, war keine Beschädigung der Stopfenstange festzustellen und die Beschädigung der Ausgußöffnung war unbedeutend.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Behälter für geschmolzenes Metall mit einer feuerfesten Auskleidung und einer im Boden befindlichen Ausgußöffnung, die mit einer Stopfenstange verschließbar ist, die mit einer Umhüllung umgeben ist, die zur Abdichtung der Ausgußöffnung dient und faseriges Material und Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus 45 bis 94 Gew.-% feinteiligem feuerfestem Material, 5 bis 50 Gew-% faserigem feuerfestem Material und 1 bis 15 Gew.-% Bindemittel besteht.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung bis zu 10Gew.-% faseriges organisches Material enthält.