DE2548854A1

DE2548854A1 - Feuerfester stein mit einer durchlassoeffnung fuer fluessiges metall und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2548854A1
Application number: DE19752548854
Authority: DE
Inventors: Paul-Gerhard Mantey; Bernhard Dipl Ing Dipl Tinnes
Original assignee: Metacon AG
Current assignee: Metacon AG
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1975-10-31
Publication date: 1977-05-05
Also published as: CS209805B2; FR2329388B3; PL112394B1; IT1073113B; CH611823A5; ATA784276A; SE430034B; SE7612046L; GB1504269A; JPS5286932A; US4091971A; FR2329388A1; ES452869A1; AT365106B

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNH

Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-lng. Kinne

2548854 ^{8 München 2}» Postfach 202403

Bavariaring 4 TeL: (0 89) 53 96 53-56 3 * Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München 1. September 1976 Patentanmeldung P 25 48 854.4 B 6940 / case If PF 17 669 My

METACON AG
Zürich / Schweiz

Feuerfester Stein mit einer Durchlassöffnung für flüssiges Metall und Verfahren zu dessen Herstellung.

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Stein aus einem keramisch sinterbaren Material mit einer Durchlassöffnung für flüssiges Metall und mindestens einer, den Stein durchdringenden Gasleitung, welche an dem einen Ende an eine Speiseleitung anschliessbar ist und an dem andern Ende in die Durchlassöffnung einmündet, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steins.

Zum Vergiessen von Metallen werden Gefässe wie Giesspfannen und gegebenenfalls, wie z.B. beim Stranggiessen, auch Zwischenbehälter verwendet, aus denen die Schmelze, meist mengenmässig kontrolliert, ausfliesst und in zweckmässige Formen geleitet wird. Dabei werden am Auslass solcher Gefässe feuerfeste Formsteine verwendet, die eine Durchlassöffnung für das flüssige Metall aufweisen und die aus einem hochwertigen, verschleissfesten Material bestehen. Bei solchen Formsteinen handelt es sich in der Regel um Pfannenoder Zwischenbehälterausgüsse, um Tauchrohre oder um Teile von SchieberverSchlüssen, wie Lochsteine, Lochsteinhülsen, Bodenplatte, Schieberplatten und Ausgüssen. Allen diesen Steinen ist

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gemeinsam, dass sie eine Durchlassöffnung für flüssiges Metall aufweisen und folglich mindestens in diesem Bereich während des Giessens mit der Schmelze in Berührung sind.

Beim Abgiessen von schmelzflüssigem Metall, insbesondere Stahl, besteht häufig die Notwendigkeit, die Schmelze unmittelbar vor oder beim Verlassen des Giessgefässes mit einem Gas zu behandeln. Mit inerten Gasen kann zum Beispiel verhindert werden, dass sich Oxyde in der Durchlassöffnung ablagern oder man erreicht, dass das Ausscheiden der Oxydpartikel begünstigt wird. Mit Sauerstoff wird beispielsweise bezweckt, dass unberuhigte Schmelzen intensiver kochen oder dass zugefrorene Ausgüsse wieder aufgebrannt werden. Nebst diesen rein metallurgischen Wirkungen können solche Behandlungsgase auch zur Beeinflussung des Giessstrahls im Sinne einer Bremsung beziehungsweise Drosselung zur Anwendung gelangen. Es hat sich in einigen Fällen als vorteilhaft, in anderen als unumgänglich erwiesen, das Gas direkt in die Durchlassöffnung des betreffenden Steins einzubringen.

Zu diesem Zwecke ist es bekannt, den Stein als Ganzes oder mindestens einen der Durchlassöffnung unmittelbar benachbarten Teil davon aus einem porösen, feuerfesten Material herzustellen und das Gas durch die Poren hindurch in die Durchlauföffnung zu pressen. Diese Art der Gaszuführung hat sich nicht bewährt, weil das poröse, also gasdurchlässige Material zu wenig verschleissfest ist, d.h. den Anforderungen an die Standzeit unter Betriebsbedingungen, wie sie beim Fliessen von z.B. flüssigem Stahl an den Wandungsteilen der Durchlassöffnung herrschen, bei weitem nicht entspricht.

Weiter ist ein feuerfester Stein bekannt (Oe-PS 314 114), der mit einer Durchlassöffnung für flüssiges Metall versehen ist und mehrere, den Stein durchdringende Gasleitungen aufweist, die an dem einen Ende an eine Speiseleitung angeschlossen sind und am

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andern Ende in die Durchlassöffnung einmünden. Diese Gasleitungen weisen auf ihrer ganzen Länge einen gleichbleibenden Querschnitt auf. Ist dieser Querschnitt jedoch verhältnismässig gross, kann bei Fehlen eines genügenden Gasdruckes das flüssige Metall in diese eindringen und das weitere Durchströmen des Gases verhindern. Es ist aber bis heute nicht gelungen, Gasleitungen mit derart geringem Durchmesser - nicht mehr als einige Zehntel Millimeter im Rahmen der Fabrikation von feuerfesten Steinen herzustellen, welche das Eindringen des flüssigen Metalls verhindern würden. Die Steine bestehen aus einem Material mit einem hohen Anteil an Korund; ihre grosse Härte sowie der erforderliche kleine Durchmesser der Gasleitungen schliessen die Verwendung von herkömmlichen Werkzeugen zur Erstellung von Bohrungen in den fertigen, gebrannten Steinen aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen feuerfesten Stein der eingangs beschriebenen Gattung so zu gestalten, dass der Stein die erwähnten Nachteile der bekannten Steine vermeidet und bei Einhaltung der geforderten Verschleissfestigkeit des Steins die Einführung eines Behandlungsgases in die Durchlassöffnung desselben ohne Risiko des Eindringens von flüssigem Metall in die Gasleitungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Gasleitung mindestens an dem anderen Ende zu einer in die Durchlassöffnung mündenden Kapillare auf einen Bruchteil des Durchmessers der Gasleitung verengt ist.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, einen solchen Stein wirtschaftlich und auf einfache Art und Weise herstellen zu können. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch einen durch Pressen oder Giessen geformten Stein dadurch gelöst, dass die Gasleitung mit der Kapillare vor dem Brennen des Steins hergestellt wird.

Die Erfindung ist in Form eines Ausführungsbeispiels dargestellt

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und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Vertikalschnitt einer im Boden einer Giesspfanne einbaubaren Ausgusspartie mit einem Plattenschieber-Verschluss,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer anderen Ausführungsform einer Gasleitung in einer Lochsteinhülse und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Gasleitung.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausgusspartie weist eine Lochsteinhülse 1, eine mit dieser durch eine Vor- und Rücksprunganordnung 2 zentrierte feststehende Bodenplatte 3 eines Zweiplattenschiebers, eine mit der Bodenplatte 3 zusammenwirkende längsbewegliche Schieberplatte 4 und einen an der Schieberplatte 4 durch eine Vor- und Rücksprunganordnung 5 zentrierten Ausguss 6 auf.

Die strichpunktierten Linien 7 bezeichnen die Umrisse der an die Ausgusspartie anschliessenden Teile. Zwischen den durch die strichpunktierten Linien 7 begrenzten Teilen und der Ausgusspartie sowie zwischen den Teilen 1, 3 bzw. 4, 6 sind Mörtelfugen 8, 9, 10 vorgesehen, die einerseits der Einbettung der einzelnen Teile und andererseits der Abdichtung dienen.

Die Ausgusspartie ist mit geschlossenem Zweiplattenschieber dargestellt, indem die Durchlassöffnungen 11, 13 der Lochsteinhülse 1 bzw. der Bodenplatte 3 von den Durchlassöffnungen 14, 16 der Schieberplatte 4 bzw. des Ausgusses 6 getrennt sind. In der Wandung der Lochsteinhülse 1 ist eine Gasleitung mit einer Kapillare 18 angeordnet, welch letztere in die Durchlassöffnung 11 mündet. Ein am Aussenumfang der Lochsteinhülse 1 angeordneter Ringkanal 19 verbindet die Gasleitung 17 mit einer z.B. im Lochstein eingebetteten Speiseleitung 20, die an einem den Ringkanal 19 abdeckenden Blechmantel 21 an einer Stelle mit einer Bohrung 22 anschliesst.

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In Fig. 1 ist nur eine Gasleitung 17 dargestellt, doch könnten noch weitere Gasleitungen 17 um die Durchlassöffnung 11 angeordnet werden, die alle über den Ringkanal 19 gespeist werden. Die Gasleitungen 17 brauchen hierbei nicht senkrecht zur Achse der Durchlassöffnung 11 angeordnet sein, sondern können in oder entgegen der Strömungsrichtung des flüssigen Metalls geneigt sein. Eine weitere Gasleitung 17 ist in der feststehenden Bodenplatte 3 strichpunktiert angedeutet, um zu zeigen, dass die Gasleitung 17 in verschiedenen Teilen der Ausgusspartie angeordnet sein kann.

Die beschriebene Lösung geht von der Ueberlegung aus, dass die Verschleissfestigkeit eines feuerfesten Steins dann gewahrt ist, wenn mindestens der Bereich in der Nähe der Durchlassöffnung, z.B. auf einer Tiefe von etwa 20 - 25 mm, im wesentlichen ungeschwächt bleibt, während ausserhalb dieses Bereichs eine verhältnismässig grosse Bohrung als Gasleitung vorgesehen werden kann. Dadurch wird die Herstellung einer Gasleitung mit einer Kapillare überhaupt erst ermöglicht. Eine Weiterentwicklung dieses Gedankens ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Die dort gezeigten Gasleitungen 17 sind in der Lochsteinhülse 1 angeordnet, doch könnten sie in analoger Weise auch in einem andern Teil der Ausgusspartie angeordnet sein. Die Lösung besteht darin, dass die Gasleitung 17 mit einem verhältnismässig grossen Durchmesser bis zur Durchlassöffnung 11 hergestellt und der im Bereich der Durchlassöffnung 11 entstandenen Materialschwächung durch einen Einsatz begegnet wird, in dem sich die Kapillare befindet. In Fig. 2 ist der Einsatz 12 zylinderförmig ausgebildet und ist mit der Wandung der Durchlassöffnung 11 bündig. Der Einsatz 12 ist ein keramischer Körper, in welchem die Kapillare 18 angeordnet ist. Der Ringkanal 19 und der Blechmantel 21, der vor allem-das Eindringen von Mörtel in den Ringkanal 19 verhindern soll, sind gleich wie in Fig. 1 ausgebildet.

In Fig. 3 ist der Einsatz 15 mit der Kapillare 18 konisch ausgebildet und wird mit einer Mörtel- oder Kittschicht 23 in die Gas-

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leitung 17 eingeführt und mit der Wand der Durchlassöffnung 11 bündig angeordnet.

Die Herstellung der Kapillare 18 erfolgt vor dem Brennen des feuerfesten Steins, wobei der Stein selbst durch Pressen oder durch Giessen geformt wird. Hierbei ist es möglich, die Gasleitung 17 mit der Kapillare 18 nach dem Pressen bzw. Giessen, jedoch vor dem Brennen, durch Bohren herzustellen. Hierbei kann die Kapillare 18 auch mittels einer Nadel gestochen werden.

Wird der feuerfeste Stein gegossen, so kann die Gasleitung 17 mit der Kapillare 18 als Kern in die Form eingelegt werden.

Wird ein keramischer Körper als Einsatz 12 nach Fig. 2 vor dem Brennen des Steins spielfrei in die Gasleitung 17 eingesetzt, so wird er beim Brennen wegen der eintretenden Schrumpfung festgeklemmt und unverrückbar gehalten.

Der in Fig. 3 dargestellte Einsatz 15 kann dagegen nach dem Brennen des Steins in die Gasleitung 17 eingesetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

(l.) Feuerfester Stein aus einem keramisch sinterbaren Material mit einer Durchlassöffnung für flüssiges Metall und mindestens einer den Stein durchdringenden Gasleitung, welche an dem einen Ende an eine Speiseleitung angeschlossen ist und an dem andern Ende in die Durchlassöffnung einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitung (17) mindestens an dem andern Ende zu einer in die Durchlassöffnung mündenden Kapillare (18) auf einen Bruchteil des Durchmessers der Gasleitung verengt ist.'
2. Feuerfester Stein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (18) einen Durchmesser von weniger als 1 mm aufweist.
3. Feuerfester Stein nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (18) Bestandteil eines an dem andern Ende in die Gasleitung (17) eingesetzten keramischen Körpers (12, 15) ist.
4. Feuerfester Stein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Körper (15) mittels einer feuerfesten Formmasse (23), z.B. eines Mörtels oder Kittes, in die Gasleitung (17) eingesetzt ist.
5. Feuerfester Stein nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (18) die ganze Länge der Gasleitung (17) einnimmt.
6. Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Steins nach Anspruch 1, der durch Pressen oder Giessen geformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitung mit der Kapillare vor dem Brennen des Steins hergestellt wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6-, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitung mit der Kapillare gebohrt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Form des Steins die Gasieituna als Kern eingelegt und die Form anschließend abgegossen oder gepreßt, getrocknet und gebrannt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit mindestens einer Kapillare versehener keramischer Körper in die Gasleitung spielfrei eingesetzt und durch das beim nachfolgenden Brennen auftretende Schrumpfen des Steins in der Gasleitung festgeklemmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein keramischer Körper, vorzugsweise mit konischer Aussenform, in die Gasleitung mittels einer feuerfesten formbaren Masse nach dem Brennen eingesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare im Bereich der Durchlassöffnung mittels einer Nadel gestochen wird.

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27.10.1975

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