DE2527535C3

DE2527535C3 - Abdeckplate für Gußköpfe

Info

Publication number: DE2527535C3
Application number: DE2527535A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Imaichi Tochigi Mikami
Original assignee: AIKOH Co Ltd TOKYO JP
Current assignee: AIKOH Co Ltd TOKYO JP
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1982-02-25
Also published as: FR2276123B1; FR2276123A1; IT1033808B; AU8224275A; JPS511321A; JPS5433221B2; ES438803A1; IN143441B; BR7503924A; DE2527535B2; US4046187A; SE7507183L; GB1507885A; DE2527535A1

Description

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Bei der Herstellung von Gußblöcken aus Stahl ist der Gußkopf der Luft ausgesetzt, was zur Folge hat, daß die obere Oberfläche rascher abkühlt und sich rascher verfestigt als der übrige Teil. Hierdurch werden Lunker gebildet, weiche die Qualität der Gußblöcke verringern. Um dies zu verhindern, ist es üblich, ein wärmeisolierendes Material auf den Gußkopf aufzubringen, wodurch seine Verfestigung verzögert wird. Es ist nun bekannt, daß durch dieses Warmhalten ein vom Gußkopf ausgehender Strom absinkender Kristalle gebildet wird, was ein Denlritenwachstum und eine Ablagerung von nichtmetallischen Einschlüssen im unteren Teil des ,n Gußblocks nach sich zieht. Im unteren Teil des Gußblocks bildet sich dabei eine Zone aus Eisenkristallen und geschmolzenem Stahl mit erhöhter Viskosität. Aus dieser breiigen Zone bildet sich ein Stahl minderer Qualität. -,,

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es bereits bekannt, auf den Gußkopf ein Pulver aufzubringen, das nicht nur wärmeisolierend sondern auch wärmeerzeugend ist. Hierdurch wird die Bildung von Kristallen im Gußkopf verzögert, so daß die Verfestigung des 6<i Gußkopfs vom Boden her erfolgt- Wenn jedoch ein jolches Pulver auf die Oberfläche von geschmolzenem Eisen aufgetreut wird, dann ist es schwierig, die richtige Pülvefmerige aufzubringen.

Man ist deshalb dazu übergegangen, das Abdeckmalerial in Form einer festen Abdeckplatte zu Verwendern Das wärmeerzeugende Material ist dabei mit einem Bindemittel gemischt Dadurch wird die Bfenngeschwindigkeit stark herabgesetzt Um die dadurch verursachten Schwierigkeiten zu beseitigen, ist es insbesondere bei großen Stahlblöcken bekannt, die Abdeckplatte schichtenweise aufzubauen, wobei die äußere Schicht wärmeisolierend und die innere Schicht wärmeerzeugend ist So ist aus der DE-OS 20 07 196 eine Abdeckplatte für Gußköpfe bekannt, bei der die wärmeisolierende Oberschicht ein Blähmittel und einen Binder und die wärmeerzeugende Unterschicht ein oxidierbares Metall, ein sauerstoffabgebendes Mittel und einen Binder enthält.

Das Blähmittel ist ein Mineral, welches sich beim Erwärmen ausdehnt so daß die Platte sich fest an die Innenseite der Form des Gußkopfs anlegt v/odurch eine gute Wärmeisolierung zustande kommt

Neben den erwähnten Komponenten enthalten die einzelnen Schichten noch beträchtliche Mengen anderer Materialien, wie z. B. organische faserartige Stoffe, poröse feuerfeste Materialien usw., so daß diese bekannte Abdeckplatte verhältnismäßig kompliziert aufgebaut ist Außerdem ist ihr Warrnhaitewert gering, da in der äußeren Schicht keine größere Menge brennbares Material enthalten ist.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Abdeckplatte für Gußköpfe zu schaffen, welche einen einfachen Aufbau aufweist und welche dazu in der Lage ist, einen Gußkopf lange Zeit warm zu halten, um vorzügliche Gußblöcke zu erzeugen, die nicht die obenerwähnten Nachteile aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Abdeckplatte für Gußköpfc aus einer ein Blähmittel und einen Binder enthaltenden, wärmeisolierenden Oberschicht und einer ein oxidierbares Metall, ein sauerstoffabgebendes Mittel und einen Binder enthaltenden Unterschicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die zur Wärmeisolierung und zur Wärmeerzeugung dienende Oberschicht aus 30 bis 77 Gew.-°/o zerkleinerter flacher Holzkohleteilchen mit 1 bis 10 mm Größe, aus 20 bis 50 Gew.-% Blähmittel und im übrigen aus dem Binder besteht und daß die zur Zündung dienende Unterschicht aus 10 bis 30 Gew.-°/o eines der oxidierbaren Metalle Al, Mg und Si mit einer Teilchengröße von weniger als ungefähr 0,5 mm und im übrigen aus dem sauerstoffabgebenden Mittel, dem Binder sowie einem Abbrennmodifiziermittel und einem Auflockerungsmittel besteht.

Die erfindungsgemäße Abdeckplatte weist als grundlegende exotherme Komponente flache, zerkleinern Holzkohleteilchen mit einer Größe im Bereich von 1 bis 10 mm auf. Holzkohle besitzt eine gr~ße Anzahl von Poren. Wenn Hilzkohle zerkleinert wird, dann erhält man flache Teilchen, wobei die feinen Poren bestehen bleiben. Wenn eine erfindungsgemäße Abdeckplatte auf der Oberseite von geschmolzenem Stahl schwimmt, dann brennt sie an der Kontaktfläche heftig ab. und zwar wegen der großen Oberfläche, die aufgrund der Porosität der Holzkohleteilchen vorliegt. Der größte Teil der durch das Brennen erhitzten Gase kann dabei bis zur Oberfläche des geschmolzenen Stahls vordringen. Die heiße /one ist auf die Nachbarschaft der heißen Oberfläche beschränkt, während der darüberlie gende Teil der Platte für die Wärmeisolierung sorgt. Wenn dagegen Holzkohlepulver in einer Platte verwendet wird, dann ist es schwierig, einen geeigneten Zugang der heißen Gase zu gewährleisten, so daß die Wirkung verringert ist, Andere Kohlenstoffmaterialien, wie z. B. Koks, Graphit und Anthrazit, besitzen eine schlechtere Porosität, Dichte und Brenngeschwindigkeit.

Es müssen mehr als 30% Holzkohle vorhanden sein, um einen ausreichenden exothermen Effekt zu erzielen. Bei weniger als 30% ist die Verbrennungswärme zu gering. Bei soichen Gehalten ist es unmöglich, im Falle von großen Gußblöcken ausreichend Verbrennungswärme zu erzielen. Bei mehr als 77% ist es unmöglich, die anderen Komponenten in ausreichender Menge einzuverleiben. Bei einer Teilchengröße der Holzkohle von weniger als 1 mm sind die Holzkohleteilchen nicht flach, weshalb sie nicht in eine laminierte Schicht verformt werden können. Wenn die Holzkohle eine Teilchengröße von mehr als 10 mm aufweist, dann besitzt das geformte Warmhaltematerial zu große Zwischenräume, wodurch die Warmhalteeigenschaften gesenkt werden.

Gemäß der Erfindung werden 20 bis 50% Blähmittel zugesetzt, das sich beim Erwärmen ausdehnt Beispiele für solche Materialien sind mit Säure behandelter Graphit, Vermiculit, Perlit und Obsidian. Diese Materialien dehnen die .abdeckplatte beim Gebrauch aus, wodurch der Teii der heißen Oberfläche ausgefüllt wird, der zwischen der Warmhalteplatte und der Wandung der Form bestehen bleibt. Außerdem wird dadurch das Schwinden der Abdeckplatte, das beim Abbrennen der Holzkohle verursacht wird, auskompensiert. Mehr als 50% feuerfestes Material verschlechtern die Brenneigenschaften, während weniger als 20% eine unzureichende Ausdehnung ergeben.

Es ist außerdem möglich, das Blähmittel nicht gleichförmig einzumischen, sondern bevorzugt im Randteil anzuordner

Für den Fall, daß eine hohe Warmfestigkeit der Warmhalteplatte erforderlich ist, kann ein Teil des Blähmittels durch ein nicht ausdehnbares feuerfestes Material ersetzt werden. Beispiele für nicht ausdehnbare feuerfeste Materialien sind saure feuerfeste Materialien, wie z. B. Kieselsäuresand, Quarzsand, Siliziumdioxidpulver, Diatomeenerde, Schiefer und Perlit; neutrale feuerfeste Materialien, wie z. B. Graphit, Koks, Aluminiumoxid. Kaolin und Schamotte: und basische feuerfeste Materialien, wie z. B. Dolomit, Magnesit, kalzinierter Dolomit, Magnesia. Olivinsand und Forstcrit.

Es können für die Oberschicht sowohl organische als »uch anorganische Binder verwendet werden. Organisehe Binder werden jedoch unabhängig von der Größe der Abdeckplatte bevorzugt. Beispiele für organische Binder sind Harze. Stärken und Leime

Um eine Abkühlung beim Auflegen der Warmhalte platte zu vermeiden, wird zur Beschleunigung der Zündung der Abdeckplatte eine Zündschicht vorgesehen. 30 dab eine unmittelbare Zündung stattfindet, wenn die Abdeckplatte mit deti geschmolzenen Stahl in Berührung kommt. Wenn die Zündung der Warmhalteplatte verzögert wird, so kann sich verfestigtes Material bilden, das zum Boden sinkt und einen Kristallbrei bildet.

Als exothermes Material dient hierfür eines der leicht oxidierbaren Metalle Aluminium. Sili/ium oder Magne sium> Diese Metalle erzeugen kein Gas und sind rasch kündbar, so daß ein rasches Abbrennen stattfindet.

Als sauerstoffabgebendes Material kann man z. B. Eisenoxid, Magnesiumoxid, Alkalinitrat, Alkalichlorat oder Alkaliperchlorat verwenden, Man kann auch zusätzlich saure, neutrale oder basische, pulver· oder faserförmige feuerfeste Materialien als Füllmaterialien einverleiben.

Um ein Abbrennen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu erzielen, wird ein Abbrennmodifiziermittel zugesetzt, wie z. B. Fluorid (Natriumfluorid) oder Cryolit

Als Auflockerungsmittel kann man z. B. organische Fasern, Holzpulver, Sägemehl, Holzschnitzel, Abfallpapier, Pulpe und Kohlepulver verwenden. Diese Materialien ergeben eine gewisse Porosität

Als Binder für die Unterschicht kann man z. B. Hirze, Wasserglas, Zemente oder Tone verwenden.

ίο Da der Zweck der Schicht aus der exothermen Zusammensetzung darin liegt, eine rasche Zündung zu erzielen, wird die Menge des oxidierbaren Materials auf 10 bis 30% festgesetzt Die Teilchengröße sollte zur Erzielung einer ausreichenden raschen Zündung weniger als 0,5 mm betragen, um eine große Oberfläche zu schaffen. Bei einer Menge von weniger als 10% kann das Metall keine ausreichende Zündgeschwindigkeit verleihen. Bei mehr als 30% wird kein zusätzlicher Effekt erhalten.

Die Dicke der Zündschicht kann verschieden sein. Wenn sie jedoch dünner als 5 mm ist, dann ist die Zündkraft gegenüber Holzkohle gering.

Die erfindungsgemäße Abdeckplatte muß rasch Wärme erzeugen und einen hohen Wärmewert aufweisen. Die maximale Temperatur sollte innerhalb 4 min nach der Berührung mit der heißen Schmelze erreicht werden. Wenn die Maximaltemperatur nicht innerhalb 4 min er^reicht wird, besteht eine Gefahr, daß sich verfestigtes Material bildet. Es sollten mehr als 2 kg Abdeckplatte je Tonn<2 geschmolzener Stahl verwendet werden, damit vom Gußkopf keine Kristallbildung ausgeht.

Die absolut abgegebene Wärmemenge der Abdeckplatte, die zur Verhinderung der Bildung eines Kristallbreis erforderlich ist, beträgt mindestens 4000 Kcal je Tonne geschmolzenem Stahl. Bei einer Abdeckplatte, die 30% Holzkohle enthält, ergeben 2 kg der Platte die nötige Wärmemenge.

Die Abdeckplatte wird in der Weise hergestellt, daß die einzelnen Komponenten einer Schicht zunächst unter Zusatz von Wasser in eine Aufschlämmung gemischt werden, die Aufschlämmung dann in eine Form gegossen wird, der Wassergehalt durch Filtration unter Absaugen oder durch ein anderes Verfahren verringert wird,eine in der gleichen Weise hergestellte Aufschlämmung aus der anderen Zusammensetzung auf die erste Schicht aufgebracht wird und anschließend das aus den beiden Schichten bestehende Formstück aus der Form entnommen, erhitzt, getrocknet und gehärtet

in wird.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläuiort.

Beispiel

(I) Zusammensetzung der
Holzkohle enthaltenden
Schicht

Gemisch 1 Gemisch Il (Gew.-%) (Gew>%)

Zerkleinerte Holzkohle 60 30

Vermiculitpülvef 20 50

Kokspulver 17

Phenolharz 3 20

(2) Zündschicht	Gemisch I	Gemisch IJ
	(Gew.-%)	(Gew.-%)
Aluminiumpulver	10	20
Magnesiumpulver	-	10
Eisen(III)-oxid	20	50
Kaliumnitrat	8	5
Aluminiumrückstands	47	5
asche
Natriumfiuorid	3	4
Pulpe	5	2
Phenolharz	7	4

(3) Aufbau des plattenartigen Formstücks

I. 40 mm dicke Schicht des Holzkohle enthaltenden Gemischs II und 5 mm dicke Schicht des Zündgemisches I.

IL 30 mm dicke Schicht des Holzkohh enthaltenden Gemisches I und 5 mm dicke Schicht des Zündgemischs II.

(4) Warmhaltemittel eines Vergleichsbcispiels:

Warmhaltepulver aus Thermit (auf Aluminiumbasis) mit einem Wärmewert von 1500 Kcal/kg.

Die Abdeckplatte mit unter (3) genannten Aufbau wurde unmittelbar nach dem Gießen an drei Gußblöcke von 18 t gelegt, wobei gleichzeitig ein Vergleichsversuch mit dem unter (4) aufgeführten Mittel unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wurde. Bei allen

ίο drei Gußblöcken konnten keine Lunker festgestellt werden und konnte überhaupt kein Mangel im Gußkopf gefunden werden. An sieben Stellen in einem Abstand von 6%, 10%, 14%, 18%, 22%, 26% und 30% vom Boden eines jeden Gußblocks (diese Zone entspricht der breiigen Zone) wurde ein Stahlstück aus dem mittleren Teil herausgeschnitten. Jedes Stahlstück wurde auf eine Dicke von 100 mm ausgewalzt, um ein Teststück herzustellen. Eine mikroskopische Untersuchung (4U0fache Vergrößerung) wurde an der Oberfläehe eines jeden Teststücks durchgeführt, um die Anzahl der nichtmetallischen Einschlüsse in eiaem bestimmten Bereich festzustellen. In der folgenden Tabelle ist der Reinheitsgrad eines jeden Teststücks angegeber.

Anzahl der nicht-metallischen Einschlüsse

Größe des Test Nr. Art der Abdeckung Anzahl der Einschlüsse in der Höhe (⁰A) vom Boden des Gußblocks Gußblocks und Gewicht

6% 10% 14% 18% 22% 26% 30%

I	erfindungsgemäß	22	22
	40 kg
II	erfindungsgemäß	23	20
	40 kg
I	gemäß Vergleich	53	70
	45 kg
II	gemäß Vergleich	60	90
	45 kg

20

18

92

16

18

71

114 73

12

13

40

49

Aus der obigen Tabelle geht klar hervor, daß beim Verfahren mit erfindungsgemäßen Abdeckplatten die nichtmetallischen Einschlüsse im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren um die Hälfte bis ein Drittel verringert werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Abdeckplatte für Gußköpfe aus einer ein Blähmittel und einen Binder enthaltenden, wärmeisolierenden Oberschicht und einer ein oxidierbares Metall, ein sauerstoffabgebendes Mittel und einen Binder enthaltenden Unterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeisolierung und zur Wärmeerzeugung dienende Oberschicht aus 30 bis 77 Gew.-% zerkleinerter flacher Holzkohleteilchen mit 1 bis 10 mm Größe, aus 20 bis 50 Gew.-% Blähmittel und im übrigen aus dem Binder besteht, und daß die zur Zündung dienende Unterschicht aus 10 bis 30 Gew.-% eines der oxidierbaren Metalle Al, Mg und Si mit einer Teilchengröße von weniger als ungefähr 0,5 mm und im übrigen aus dem sauerstoffabgebenden Mittel, dem Binder sowie einem Abbrennmodifiziermittel und einem Auflockcrungsmittcl besteht.

2. Abdeckplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne', daß das Blähmittel aus mit Säure behandeltem Graphit, Vermiculit, Obsidian oder Perlit besteht

3. Abdeckplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Blähmittels durch ein nichtblähendes feuerfestes Material ersetzt ist.