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Feuerfeste Masse und Formkörper für den Stahlguss
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und Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine feuerfeste Masse und feuerfeste
Formkörper fiir den Stahiguss, insbesondere zuni husfüttern von Gießplatten, enthaltend
im wesentlichen hocbfeuerfeste Stoffe und ein anorganisches Bindemittel, sowie ein
Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper.
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Beim fallenden Guss von Blöcken in Kokillen verursacht der auf die
Gießplatte oder Bodenplatte auftreffende flüssige Stahl starke Erosionen, sodass
nach einigem Gebrauch der Platten die Blöcke an der Gießplatte haften bleiben. Die
Erneuerung der Gießplatten verursacht erhebliche Unkosten.
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Um den Austausch der Gießplatten zu vermeiden, werden in manchen Werken
die Erosionen mit feuerfestem Füllmaterial ausgebessert. Diese Ausbesserungen haben
sich jedoch nicht als sehr vorteilhaft erwiesen, weil Teile davon sich während des
Fusses lösen können und Einschlüsse im Block verursachen. Auch eine Verankerung
der Ausbesserungen hat sich nicht bewährt, weil bei teilweiser Abnutzung der Ausbesserungen
der Block mit der Verankerung verschweisst.
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Es ist daher auch versucht worden, die Gießplatte durch Verschleissplatten
zu schützen, beispielsweise durch Platten aus gebranntem Siliziumkarbid, durch keramische
Platten und durch Faserstoffe enthaltende Isolierplatten.
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Diese Verschleissplatten können jedoch meist nur einmal verwendet
werden und müssen demgemäss für jeden Guss erneuert werden.
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Es bestand daher die Aufgabe, eine einfache, zeitsparende und wirtschaftliche
Methode zu entwickeln zum Schutz der Gießplatten bei fallendem Guss. Hierbei stand
im Vordergrund die zusätzliche Aufgabe, die Gießplatten so zu schützen, dass sie
mehrfach verwendet werden können und
schliesslich, sie ausbesserungsfähig
zu gestalten.
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Nach umfangreichen Experimenten stellte sich heraus, dass diese Aufgabe
am einfachsten durch eine, den besonderen Betriebsbedingungen angepasste feuerfeste
Nasse oder durch feuerfeste Formkörper erreicht werden kann, mit welchen man die
Gießplatte ausfüttert.
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Die Anforderungen an eine solche feuerfeste Masse sind jedoch erheblich.
Sie muss zunächst eine Feuerfestigkeit -bei mehr als 16000C besitzen, sie muss bei
dieser Temperatur einen dichten, erosionsfesten monolithischen Körper bilden, sie
soll durch flüssigen Stahl nicht benetzt werden, muss volumenbestandig scin, eine
sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen, gut wärmeleitfähig sein und
möglichst durch Stampfen oder durch Giessen formbar sein; schliesslich sollte sie
bei normaler Temperatur an der Luft abbinden und der Ausdehnungskooeffizient des
abgebundenen Materials sollte in der gleichen Grössenordnung liegen wie derjenige
des Gießplattenmaterials, damit beim Giessen des Stahles keine Risse auftreten.
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Es wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch eine feuerfeste Nasse
oder durch entsprechende Formkörper lösbar ist, wenn man als hochfeuerfeste Stoffe
körnigen Korund in überwiegender Menge sowie als Zuschläge Siliziumkarbid und Zirkonsilikat
einsetzt und als Bindemittel Phosphatbinder verwendet.
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Die Verwendung von Korund in körniger Form hat sich als sehr wirkungsvoll
erwiesen, da Korund ein hochfeuerfestes Material ist mit guter Temperaturwechselboständigkeit,
eine hohe Abriebfestigkeit , chemische Widerstandsfähigkeit und hohe Druckfeuerbeständigkeit
besitzt. Als feuerfester
Grundstoff der Nasse wird er körnig eingesetzt,
zweclanässig mit Korngrössen zwischen o,5 - 8 mm.
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Das Siliziumkarbid verleiht durch seine Härte Abriebfestigkeit, besitzt
eine hohe Temperaturwechs elb eständigkeit, Volumenbeständigkeit, hohe Druclcfestigkeit
und Wärmeleitfähiglce7t. Das Siliziumkarbid wird zweckmässig in Körnungen von o
- 1 mm eingesetzt.
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Das Zirkonsilikat unterstützt die vorteilhaften Eigenschaften der
anderen Komponenten. Es wird zweckmässig in Körnungen von o - o, 2 mm eingesetzt.
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Der Phosphatbinder sollte einen pH von 2 - 5 aufweisen.
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Am besten geeignet sind Aluminiumphosphat und Natriumaluminiumphosphat.
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Das Phosphatbindemittel ist ein in der Feuerfestchemie bekanntes Bindemittel,
das unter Wasserzusatz bei normaler Temperatur an der Luft die Masse chemisch abbindet
und auch bei höheren Temperaturen seine Bindefähigkeit behält.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als weiterer
Zuschlag Kyanit, zum Beispiel Rohkyanit in gemahlener Form eingesetzt. Seine Korngrösse
sollte zweckmässig zwischen o - o,2 mm liegen. Es hat sich gezeigt, dass der Kyanit
der Mischung bei hohen Temperaturen durch Ulmçandlung zu Mullit eine hohe IPestigkeit
verleiht und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit, ferner eine Widerstandsfähigkeit
gegen Schlackenangriff.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet
man als Zuschlagstoff Vanadinschlacke.
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Diese sollte ebenfalls feinkörnig in Korngrössen von o - o,2 mm zugesetzt
werden; ihre Wirkungsweise in der Mischung erscheint noch nicht völlig gelclärt.
Es hat sich gezeigt, dass
bei Zusatz von Vanadinschlacke die Nasse
beziehungsweise die Formkörper ein höheres Raumgewicht und eine niedrigere Porosität
aufweisen und die Beständigkeit: gegen Schlacke und Metallsclunelze verbessert ist.
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Bevorzugt verwendet man nach der vorliegenden Erfindung Rezepturen,
die die folgenden Stoffe und Gehalte in Gewichts , aufweisen: Korund 50 - 7o , vorzugsweise
48 - 65 Siliziumkarbid 1o - 20, Zirkonsilikat lo - 20, Kyanit bis zu lo, vorzugsweise
bis zu 6 Vanadinschlacke bis zu lo, vorzugsweise bis zu 6 Phosphatbindemittel bis
zu 8, vorzugsweise bis zu o - 4 Es kann dabei zweckmässig sein, dieser Mischung
zur Verbesserung der Plastizität in geringer Menge Ton, vorzugsweise 3 - 6 Gew.%
und feingemahlenes Magnesiumoxyd, vorzugsweise in Mengen von o - 2 Gew.% als Abbindebeschleuniger
beizusetzen.
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Die verwendeten Rohstoffe sind handelsübliche Produkte. Der Korund
enthält mehr als 98 5' A1203, das Siliziumkarbid mehr als 94% SiC, der Rohkyanit
mehr als 58 S; A1203, der Ton etwa 40 % A1203, das Phosphatbindemittel etwa 42 5'
P2O5 und die Vanadinschlacke neben etwa 85 % A1203 7 - 8 5' V205.
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Gegenstand dieser Erfindung ist auch ein Verfahren zur IIerstellung
von feuerfesten Formkörpern, bei welchem die feuerfesten Stoffe, die Zuschläge und
das Bindemittel trocken vermischt und unter Zusatz von Wasser einer Formgebung unterworfen
werden, worauf man die feuchten Formkörper abbinden lässt und sodann bei Temperaturen
oberhalb GooOC, vorzugsweise
bei 8000 C trocknet und brennt.
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Bei einer Formgebung durch Stampfer wird der tasse 3 - 8 5' Wasser,
bei einer Formgebung durch Gießarbeit 1o - 15 5' Wasser zugesetzt.
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Die Mischung der trockenen Bestandteile kann in jedem intensiv mischenden
Aggregat vorgenommen werden, desgleichen die Trocknung und das Brennen in üblichen
Kammer- oder Durchlauföfen.
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In der Zeichnung ist eine Gießplatte (1) mit daraufstehender Kolalle
(2) im Längsschnitt dargestellt. Die Gießplatte (1) besitzt eine Ausnellmung, die
mit der feuerfesten Masse (t) ausgestampft ist.(3)kann aber auch eine eingelegte,
feuerfeste Platte bedeuten. Die Form der Ausnehmung in der Gießplatte (1) und entsprechend
die Form der Ausfütterung (3) können auch von der Zeichnung abweichend gestaltet
werden, zum Beispiel in Schüssel- oder Wannenform. Es ist jedoch zweckmässig, dass
sich die Ausfütterung (3) bis unter den Innenrand der Kokille (2) erstreckt.
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Aus der erfindungsgemässen feuerfesten Masse können auch Formkörper
nach den beschriebenen Methoden für andere Einsatzgebiete, so zum Beispiel Gießstopfen,
Rinnen, Trichter und dergleichen, hergestellt werden.
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Beispiel: 55 Ges.5' Korund ( Körnungen: lo Gew.% 3-6 mm, 35 Gew.%
1 - 3 mm und lo Gew.% kleiner als o,o9 mm ) wurden mit 20 Gew.% Siliziumkarbid der
Korngrösse o - 1 mm, lo Gew.% Zirkonsilikat der Korngrösse o - o,2.mm, 5 Gew.% Rohkyanit
der Korngrösse o - o,2 mm, 4,5 Gew.% Vanadinschlacke der Korngrösse o - o,2 mm,
2 Gew.% Aluminiumphosphat, 3 Gew.% Ton und 0,5 Gew.% Magnesiumoxyd - die zuletzt
genannten pulverförmig - circa 15 Minuten trocken gemischt.
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Zur Bereitung von Stampfmassen werden auf Ioo Gewicht steile der troclcenen
Mischung 5 Gewichtsteile Wasser zugegeben und 5 Minuten gemischt.
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Zur Bereitung einer gießfähigen Masse werden loo Gewichtsteile der
trockenen Mischung mit i5 Gewichtsteilen Wasser versetzt und le Minuten gemischt.
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Die Masse Icann sodann zur erstellung von Formkörpern eingesetzt werden.
Die Formkörper lässt man circa 24 Stunden an der Luft anbinden. Danach werden die
Formkörper in einen auf 8000C vorgeheizten Ofen gegeben und circa 8 Stunden getrocknet
und gebrannt.
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L e e r s e i t e