DE2713421A1

DE2713421A1 - Verwendung von keramischem fasermaterial und gasspuellanze fuer metallschmelzen

Info

Publication number: DE2713421A1
Application number: DE19772713421
Authority: DE
Inventors: Dietmar Ganson; Norbert Meyer; Udo Muschner; Wolfram Wassenhoven
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1977-03-26
Publication date: 1978-10-05
Also published as: CH632942A5; IT1104126B; FR2384569A1; DE2713421B2; IT7848366A0; DE2713421C3; FR2384569B1

Description

Pall 2884 und Fall 2898

DIDIER WERKE AG

Lessingstraße 16-18, 6200 Wiesbaden

Verwendung von keramischem Fasermaterial und Gasspüllanze für Metallschmelzen

Die Erfindung betrifft die Verwendung von geformtem anorganisch gebundenem feuerfestem, keramischen Fasermaterial.

Keramische Formkörper aus einem solchen Material sind feinporig und haben zum Beispiel eine Rohdichte von 210 kg/m und eine Anwendungsgrenztemperatur von 1260 bzw. 1485⁰C, wie die unter den Namen Ceraform und Fiberchrome im Handel bekannten Materialien. Ein weiteres derartiges Material mit einer Anwendungsgrenztemperatur von 1600⁰C ist unter dem Namen Saffil bekannt.

Es wurde gefunden, daß überraschenderweise Formteile zum Einbringen von Gas in Metallschmelzen, insbesondere Nichteisenmetallschmelzen, aus geformtem, anorganisch gebundenem, feuerfestem keramischen F,asematerial herzustellen sind. Solche Formteile sind insbesondere Gasspülsteine, Köpfe von Gasspüllanzen oder deren Ummantelung.

Ein aus dem genannten Material hergestelltes Formteil zum Einblasen von Gas in Metallschmelzen erweist sich als vorteilhaft. Bei einem derartigen Formteil wird der

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durch dieses hindurchtretende Gasstrom fein verteilt, da in dem keramischen Fasermaterial die Poren gleichmäßig verteilt sind. Dies führt zu einer Verringerung des zur Spülung der Metallschmelze einzusetzenden Ga3volumens, was eine Vprhesnc rung di·;·: Wir]<iiii^::,";r-a(lf::'. bedeutet. Die Formteile sind selbst ^egen so schroffe Temperaturwechsel beständig, wie sie bei der plötzlichen Berührung mit einer Metallschmelze auftreten. Außerdem ist aufgrund der Struktur des Fasermaterials ein Abplatzen von Randteilen nicht zu befürchten. Andererseits wird eine gute Wärmeisolation der metallischen Gaszuleitung gegenüber der hohen Temperatur der Metallschmelze erreicht. Insgesamt ergeben sich also lange Standzeiten.

Darüber hinaus lassen sich aufgrund des niedrigen spezifischen Gewichts des keramischen Fasermaterials leichte Konstruktionen erreichen. Außerdem ist das keramische Fasermaterial schwer benetzbar. Dies wirkt einem Verstopfen der Poren entgegen.

Eine Gasspüllanze mit einem aus anorganisch gebundenem keramischen Fasermaterial bestehenden Keramikkopf und einem mit anorganisch gebundenem keramischen Fasermaterial ummantelten Stahlrohr mit einer Austrittsöffnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzschicht zwischen keramischer Ummantelung und Keramikkopf verklebt ist. Die Verklebung schließt die Poren. Es ist somit sichergestellt, daß das Gas gezwungen wird durch den Kopf in die Schmelze einzutreten.

Weitere Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Gasspüllanze ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Figuren 1 und 2.

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In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Gasspüllanze im Schnitt im Kopfbereich und Fig. 2 eine Gasspüllanze in Fig. 1 entsprechender Ansicht,

Fig. 3 einen Gasspülstein und
Fig. 4 einen Gasspülring.

Eine Gasspüllanze weist ein Stahlrohr 1 und einen Gaskanal 2 auf, der an einer Austrittaöffnung 3 endet.

Das Stahlrohr 1 nach Fig. 1 ist an seinem Ende in einem Abschnitt 4 verjüngt, der in ein Gewinde 5 ausläuft. Auf den verjüngten Abschnitt 4 ist ein Ceraform-Rohr 6 gesteckt, dessen Außendurchmesser wenig größer als der Außendurchmesser einer auf das Gewinde geschraubten Sechskantmutter 7 ist. Da3 Rohr 6 ist von der Mutter 7 am verjüngten Abschnitt 4 gehalten. Auf das Rohr 6 ist ein Keramikkopf 8 aufgepresst und mit diesem verklebt. Der Keramikkopf 8 besteht ebenfalls aus Geraform-Material. Er umschließt das Ende des Stanlrohrs 1 und dessen Austrittsöffnung 3 vollständig. Die beschriebene Befestigung des Keramikkopfs 8 an dem Ende des Stahlrohrs 1 hat den Vorteil, daß sich thermische Bewegungen des Stahlrohrs 1 nicht unmittelbar auf den Keramikkopf 8 übertragen.

Das Stahlrohr nach Fig. 2 ist an seinem unteren Ende mit einem Kordelgewinde 9 versehen. Auf dieses ist der Keramikkopf 8 aufgeschraubt.

In der Umgebung der Austrittsöffnung 3 ist im Keramikkopf 8 eine Kammer 10 gebildet. Durch diese ist erreicht, daß der Keramikkopf 8 großflächig vom Spülgas beaufschlagt wird.

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Über dem Keramikkopf 8 ist das Stahlrohr 1 von einer Ceraform-Ummantelung 11 geschützt. Diese ist mit dem Keramikkopf 8 mittels einer Klebeschicht 12 verbunden. Diese stellt sicher, daß in dem porösen Material des Keramikkopfes 8 nach oben wandernde Gasbläschen nicht in die aus dem gleichen Material gefertigte Ummantelung 11 eintreten und aus dieser oberhalb des Schmelzenspiegels austreten können.

Ist die Gas3püllanze mit ihrem Keramikkopf 8 in eine Metallschmelze eingetaucht und wird durch den Gaskanal 2 Spülgas geliefert, dann strömt dieses aus der Kammer

10 in feinverteilten Gasfäden durch die poröse Wandung des Keramikkopfs 8. Dies ist in Fig. 1 mit strichlierten Pfeilen angedeutet. An der Oberfläche des Keramikkopfs 8 lösen sich feine Gasbläschen ab und verteilen sich in der Metallschmelze. Die in der Schmelze wirksame Oberfläche des eingesetzten Gasvolumens ist damit gegenüber einem oder mehreren Gasstrahlen wesentlich ver größert. Die Klebeschicht 12 zwingt die Gaabläschen zum Austritt aus dem Keramikkopf 8.

Das Stahlrohr 1 ist insgesamt - auch an seiner Austritts öffnung 3 - durch den Keramikkopf 8 und die Ummantelung

11 gegen die Metallschmelze geschützt.

Durch die Bemessung der Wandstärke des Keramikkopfs 8 im an die Kammer 10 angrenzenden Bereich lassen sich bevorzugte Ausstahlungsrichtungen der Gasbläschen vorbestimmen. In Bereichen dünnerer Wandstärke werden mehr Bläschen auftreten als in Bereichen dickerer Wandstärke.

Ein mit einer Gasspüllanze der obigen Art in einer Aluminiumschmelze durchgeführter Versuch hat bei folgenden Daten einen sehr guten Spüleffekt gegeben:

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Gewicht der Schmelze 150 kg

Anfangstemperatur der Schmelze: 860 C

Endtemperatur der Schmelze: 85O⁰C

Gasdruck: 3 bar

Gasdurchgangsmenge (Argon): ca. 4 m /h Spülzeit: 3 min.

Gasverbrauch: ca. 200 1.

In Fig. 3 ist ein Gasspülstein 13 gezeigt, der in den Boden einer Schmelzpfanne, insbesondere für Nichteisenmetallschmelzen, eingebaut ist. Der Gasspülstein 13 besteht wie der oben beschriebene Keramikkopf 8, die Ummantelung 11 und das Rohr 6 aus einem anorganisch gebundenen, feuerfesten,keramischen Fasermaterial. Er ist auf einem Lochblech 14 gelagert, das auf einer Schamotte platte 15 liegt. Zwischen der Platte 15 und dem Lochblech 14 ist die Kammer 10 ausgebildet. In diese mündet ein Gasanschluß 2. Damit Gas nicht seitlich aus dem Gasspülstein austreten kann, ist er von einem Blechmantel 16 umschlossen.

In Fig. 4 ist ein Gasspülring 17 gezeigt, der in dem Ausgußsystem einer Nichteisenmetallschmelze zum Einsatz kommt. Außen ist der Gasspülring 17 von einer Kammer 10 umschlossen, durch die Spülgas über einen Gasanschluß 2 durch den Ring geleitet wird. Der Blechmantel 16 vermeidet Gasaustritt in axialer Richtung.

Durch die Verwendung des genannten keramischen Fasermaterials für die beschriebenen Formteile 6, 8, 11, 13, sind die Einrichtungen zum Einspülen von Gas in Metallschmelzen hinsichtlich ihrer Standzeit und ihres Wirkungsgrades wesentlich verbessert. Die konstruktive Gestaltung der Formteile ist einfach und führt zu leichten Formteilen.

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Claims

27Ί3Α2Τ DIDIER WERKE AG Fall 2884 und Fall 2898 VXR/P/Sa/Ni Patentansprüche :

1. Verwendung von geformtem, anorganisch gebundenem, feuerfestem keramischen Fasermaterial zur Herstellung von Formteilen zum Einbringen von Gas in Metallschmelzen, insbesondere Nichteisenmetallschmelzen.

2. Verwendung eines Fasermaterials nach Anspruch 1 für einen in der Wandung einer Schmelzenpfanne vorzusehenden Gasspülstein, dessen der Schmelze gegenüberliegende Oberfläche an eine an eine Gaszuleitung angeschlossene Kammer grenzt.

3. Verwendung eines Fasermaterials nach Anspruch 1 für einen Gasspülring, dessen der Schmelze gegenüberliegende Oberfläche an eine an eine Gaszuleitung angeschlossene Kammer grenzt.

4. Verwendung eines Fasermaterials nach Anspruch 1 für einen eine Gasaustrittsöffnung einer Gasspüllanze vollständig umschließenden Kopf, dessen der Schmelze gegenüberliegende Oberfläche an eine an eine Gaszuleitung angeschlossene Kammer grenzt.

5. Gasspüllanze mit einem aus einem anorganisch gebundenen, feuerfesten, keramischen Fasermaterial bestehenden Keramikkopf, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlrohr (1) mit einer Ummantelung (11) aus keramischem Fasermaterial versehen ist und daß die Grenzschicht (12) zwischen Ummantelung (11) und Keramikkopf (8) verklebt ist.

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6. Gasspüllanze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkopf (8) auf ein Keramikrohrstück (6) aufgepresst und mit ihm verklebt ist und daß das Keramikrohrstück (6) formschlüssig (5, 7) an dem Stahlrohr (1) gehalten ist.

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