DE2722282C3

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Publication number: DE2722282C3
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Description

Die Erfindung betrifft Füllmassen für Schieberverschlüsse von Gießpfannen für geschmolzene Metalle, insbesondere für Stahl oder Eisen, mit einem Gehalt an teilchenförmigen Füllmaterialien.

Beim Gießen von flüssigen Metallen und insbesondere von flüssigem Stahl oder flüssigem Eisen aus Gießpfannen wird die aus dem Boden der Gießpfanne austretende Schmelze durch eine Schieberanordnung gesteuert. Solche Schieberanordnungen bestehen üblicherweise aus Gleitschieberköroern, die an einer stationären Öffnungsplatte verschoben werden können. Beispiele für derartige Schieberverschlüsse sind in den britischen Patentanmeldungen 10 93 478 und 12 74 013 beschrieb"¹!. Eine andere Anordnung, bei welcher der gleitende Schieberkörper nicht geradlinig, sondern drehbar bewegt wird, ist in der US-Patentschrift 34 30 644 beschrieben.

Die im unteren Teil der Gießpfanne angeordneten Düsensteine, aus denen beim Gießen, d. h. nach dem

ίο öffnen der Schieberplatte, die Metallschmelze austritt, werden häufig mit einem rieselfähigen, feuerfesten Füllmaterial gefüllt, um einerseits ein Erstarren der Schmelze in dem Auslauf zu vermeiden und andererseits die Schieberplatte vor der Einwirkung der Metallschmelze zu schützen.

Das Einfüllen des Füllmaterials kann am einfachsten von der oberen Pfannenkante aus erfolgen, da die Pfanne jedoch vor dem Einfüllen der Metallschmelze üblicherweise auf höherer Temperatur liegt, z. B. im Fall des Gießens von Stahl auf Temperaturen zwischen 800 und 1000° C, ist dieses Einfüllen nicht einfach durchzuführen, es ist umständlich und ungenau. Zum Einfüllen wurden auch bereits Rohre verwendet, durch welche das Füllmaterial von oben in den Düsenstein gleiten gelassen wurde.

Weiterhin ist es bereits bekannt, das üblicherweise hierzu verwendete, teilchenförmige Füllmaterial in einer Hülse, z. B. aus Pappe oder imprägniertem Karton, einzugeben und diese gefüllte Hülse als »Patrone« von

ίο unten bei geöffnetem Schieberverschluß in den Düsenstein einzusetzen. Solche gefüllten Hülsen sind beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften 24 48 593 und 25 27 919 beschrieben. Bei diesen bekannten Arbeitsweisen ist das die Hülse bildende

r> Material unter den beim Vergießen der Metallschmelze herrschenden Bedingungen zerstörbar, d. h., es wird thermisch zersetzt bzw. verbrennt, oder es soll sich um ein leicht schmelzendes Material handeln, wie dies in der deutschen Offenlegungsschrift 25 27 919 angegeben ist, wobei jedoch für ein solches, schmelzbares Material keine nähere Angabe gemacht wird.

Aufgabe der Erfindung ist eine Füllmasse, die ebenso wie die aus den beiden zuvor genannten deutschen Offenlegungsschriften vorbekannten Füllmassen von

Vy unten bei geöffneter Schieberplatte in den Düsenstein eingesetzt werden kann, die jedoch den Vorteil aufweist, daß sie wegen ihrer besonderen Zusammensetzung elastisch ist, was beispielsweise für die mit Füllmaterial gefüllten Papphülsen gemäß dem Stand der Technik nicht gilt. Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Papphülsen liegt darin, daß die Hülse bereits beim Einsetzen zu schnell verbrennt, so daß das teilchenförmigen Füllmaterial schon vorzeitig herausrieselt. Demgegenüber erfordert die Verbrennung bzw. thermische Zersetzung bei der erfindungsgemäßen Füllmasse eine längere Zeitspanne, und der gemäß der Erfindung verwendete Kunststoff bzw. das gemäß der Erfindung verwendete Harz liegt in einem zähflüssigen Zustand vor der vollständigen Zersetzung vor, so daß diese

bo Materialien ein starkes Klebevermögen aufweisen, wodurch temporär eine Bindung des teilchenförmigen Füllmaterials erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Füllmasse für Schieberverschlüsse zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus einem Gemisch aus 20 bis 90 Gew.-% teilchenförmigem Füllmaterial und 80 bis 10 Gew.-% eines elastischen, thermoplastischen Kunststoffes oder eines elastischen Harzes besteht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Gemisch aus 50 bis 80 Gew.-% teilchenförmigem Füllmaterial und 50 bis 20 Gew.-% thermoplastischem Kunststoff oder Naturharz.

Vorzugsweise verwendet man als thermoplastischen Kunststoff ein Polyurethan, einen Silikonkautschuk oder ein PVC-Material und als Harz einen Gummi aus synthetischem Kautschuk oder Naturkautschuk. Es können aber auch andere Naturharze verwendet werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Füllmasse in Form eines zylindrischen Körpers vor.

Vorzugsweise trägt der zylindrische Körper mindestens sine kreisförmig um seinen Umfang hervorragen- de Querscheibe.

Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der der zylindrische Körper mehrere Querscheiben trägt, nimmt deren Durchmesser von einem Ende zum anderen Ende des zylindrischen Körpers in Anpassung an den sich ändernden Durchmesser der öffnung des Düsensteins ab.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zylindrische Körper ein Hohlkörper, dessen Hohlraum gegebenenfalls mit losem, teilchenförmigem 2^r> Füllmaterial gefüllt ist

Die zu den erfindungsgemäßen Füllmassen verwendeten teilchenförmigem Füllmaterialien sind die üblicherweise für solche Zwecke verwendeten, feuerfesten Füllmaterialien, als Beispiele seien genannt: jo Korund, Quarzmehl, Graphit Chromerz, zerkleinerter Koks, Zirkonsilikat Magnesia, Dolomit oder Gemische hieraus.

Beispiele für elastische, thermoplastische Kunststoffe sind Polyurethane, Silikonkautschuk, PVC-Materialien, r> wobei diese geringe Anteile von nicht-elastischen, thermoplastischen Kunststoffen enthalten können, oder übliche, thermoplastische Kunststoffe, die erst durch Zusatz von Weichmachern oder Streckmitteln plastische, d. h. verformbare Eigenschaften erhalten. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke »Kunststoffe, Harze bzw. Kunstharze« umfassen daher auch Mischungen von reinen Kunststoffen, reinen Harzen bzw. reinen Kunstharzen mit elastisch bzw. nachgiebig machenden Zusätzen und anderen üblichen Hilfsstoffen.

Beispiele für elastische Harze sind Gummi aus synthetischem und/oder Naturkautschuk.

Es sei darauf hingewiesen, daß unter der in der Beschreibung verwendeten Kennzeichnung »elastisch« für die themoplastischen Kunststoffe oder die Harze w nicht zu verstehen ist daß diese Materialien eine sehr hohe Dehnung besitzen müßten, sondern daß es vielmehr ausreicht, wenn diese Kunststoffe oder Harze eine gewisse Nachgiebigkeit bei der Verformung durch Druck und die Wiederannahme ihrer ursprünglichen Gestalt aufweisen.

Die teilchenförmigen Füllmaterialen der erfindungsgemäßen Füllmasse haben die üblichen Abmessungen für ihren Verwendungszweck, d. h. ihre Teilchengröße liegt im allgemeinen zwischen 0,1 mm und 3 mm. Ihre _bo Teilchengrößenverteilung kann den gesamten, zuvor genannten Bereich umfassen, sie können jedoch auch im Falle von beispielsweise Graphit in Form eines sogenannten körnigen Grießes vorliegen oder im Fall von Korund oder Quarz in Form von Korundmehl bzw. b5 Quarzmehl. Bei Verwendung von Chromerz kann das Material einen Blaine-Wert von 3800 aufweisen.

Besonders vorteilhaft hat sich ein Gemisch aus

Korundmehl und Graphit im Verhältnis von 5:3 als teilchenförmiges Füllmaterial herausgestellt

Das gleiche Füllmaterial, wie es zur Herstellung der erfindungsgemäßen Füllmassen in Verbindung mit dem thermoplastischen Kunststoff bzw. dem Naturharz verwendet wird, kann auch zur Füllung eines zylindrischen Hohlkörpers gemäß der bevorzugten AusführuDgsform der Erfindung verwendet werden.

Wie bereits zuvor beschrieben, liegt die erfindungsgemäße Füllmasse bevorzugt in Form eines zylindrischen Körpers vor, der einen geringfügig kleineren Durchmesser als die kleinste öffnung bei geöffneter Schieberplatte besitzt, so daß er leicht von unten in den Düsenstein eingeschoben werden kann. Da die gesamte Füllmasse durch die Verwendung eines elastischen thermoplastischen Kunststoffes oder eines elastischen Harzes als Bindemittel eine gewisse Elastizität bzw. Nachgiebigkeit besitzt, treten jedoch beim Einsetzen in den Düsenstein keine Schwierigkeiten auf, selbst wenn der Durchmesser an einer Stelle oder mehreren Stellen durch irgendwelche hervorstehenden Teile kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Körpers sein sollte. Bei Verwendung einer mit einem teilchenförmigen Füllmaterial gefüllten Papphülse würde die Papphülse jedoch entweder nicht einsetzbar sein oder an diesen Stellen aufgerissen werden.

Die erfindungsgemäße Füllmasse kann jedoch auch in Form von Kugeln vorliegen, die von unten mittels eines stempeiförmigen Schiebers eingeschoben werden.

Einige der bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Füllmasse werden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die F i g. 1 zeigt einen zylindrischen Körper 1, der homogen aus dem Gemisch aus elastischem Material und teilchenförmigen Füllmaterial besteht

in der F i g. 2 ist die Ausführungsform mit Querscheiben 2 an dem zylindrischen Körper 1 dargestellt. Diese Ausführungsform besitzt Vorteile in Fällen, bei denen der Düsenstein 3 an dem der Gießpfanne zugewandten Ende einen größeren Durchmesser als an der Schieberplatte 4 besitzt oder falls die Schieberplatte im geöffneten Zustand einen geringeren Durchmesser als der Düsenstein aufweist Da sich die Querscheiben 2, die üblicherweise eine Stärke zwischen 1 und 10 mm, vorteilhafterweise zwischen 3 und 6 mm besitzen, leicht umbiegen, kann ein solcher mit Querscheiben versehener, zylindrischer Körper 1 ohne weiteres durch die öffnung von Auslaufstein 5 und Schieberplatte 4 mit dem kleineren Durchmesser durchgeschoben werden, nach dem Durchschieben, bei welchem sich die Querscheiben an den Körper anlegen, richten sich diese, soweit der Durchmesser es zuläßt, wieder auf, so daß der zylindrische Körper in der Achse des Düsensteins 3 gehalten wird, wie sich dies aus den F i g. 3 und 4 ergibt. Bei der hier dargestellten Ausführungsform weist der zylindrische Körper mehrere Querscheiben 2 auf, wobei deren Durchmesser von einem Ende zum anderen Ende des zylindrischen Körpers in Anpassung an den sich ändernden Durchmesser der öffnung des Düsensteins 3 abnimmt

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäQen Füllmassen liegt darin, daß während des Verbrennungsprozesses des Kunststoffes bzw. Harzes Verbrennungsrückstände dieser Materialien in Form von Kohlenstoff in geringer Menge zurückbleiben, wodurch ein Zusammensintern der feuerfesten, teilchenförmigen Füllmaterialien verhindert wird, so daß diese beim Gießen des Metalls nach dem öffnen des Schieberverschlusses ohne

weiteres herausgespült werden und keinen Pfropfen bilden.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Füllmassen erfolgt in einfacher Weise durch Vermischen des teilchenförmigen, feuerfesten Füllmaterials bzw. eines ι Gemisches solcher Füllmaterialien mit dem bei erhöhter Temperatur plastischgemachten Kunststoff oder Harz. Gegebenenfalls kann bis auf eine so hohe Temperatur erhitzt werden, daß der Kunststoff bzw. das Harz geschmolzen ist, z. B. bei einer Temperatur von 150 bis ι ο 250⁰C. Selbstverständlich sollte diese Temperatur nicht so hoch liegen, daß bereits eine Zersetzung des thermoplastischen Kunststoffes oder des Naturharzes auftritt.

Das Vermischen kann auch so durchgeführt werden, i; daß das teilchenförmige Füllmaterial bzw. ein Gemisch von Füllmaterialien mit einem granulatförmigen, thermoplastischen Kunststoff oder Harz zusammengegeben werden und innig gemischt werden, z. B. in einer Mischtrommel. Anschließend kann die Überführung der erfindungsgemäßen Füllmassen in ihre endgültige Form, z. B. einen zylindrischen Körper, durch Gießen bei erhöhter Temperatur in eine entsprechende Form erfolgen. Auch ein Formen von zylindrischen Körpern durch Strangpressen ist möglich, wobei der zylindrische Strang nur mehr auf die entsprechenden Längen zu schneiden ist Auch ein Formpressen ist möglich. Bei Verwendung von Gummi aus synthetischem Kautschuk oder Naturkautschuk kann in an sich bekannter Weise zuerst eine Vormischung hergestellt werden, in diese jo Vormischung das teilchenförmige Füllmaterial eingegeben werden, und dann nach Formung der Füllmasse die Vulkanisation durchgeführt werden. Das gleiche gilt für die Verwendung von Polyurethanen als Bindemittel für die Füllmaterialien. j5

Bei der Ausführungsform mit Querscheiben kann so vorgegangen werden, daß das geschmolzene Gemisch aus thermoplastischem Kunststoff oder Harz und teilchenförmigen! Füllmaterial oder Gemisch von Füllmaterialien in eine entsprechende Form eingegossen wird. Ebenfalls ist es jedoch auch möglich, den zylindrischen Körper und hierzu passende Querscheiben getrennt herzustellen, wobei der Durchmesser des Loches der Querscheiben etwas geringer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Körpers, so daß die Querscheiben, die selbst ja etwas elastisch sind, auf den zylindrischen Körper unter Kraftanwendung aufgesetzt werden können und als Folge ihrer elastischen Eigenschaften und der unterschiedlichen Durchmesser in ihrer Lage auf dem zylindrischen Körper gehalten werden.

Bei dieser Ausführungsform können der zylindrischen Körper und die Querscheiben aus verschiedenen Materialien bestehen, z. B. der Körper als Bindemittel ein PVC-Material enthalten und die Querscheiben als Bindemittel ein elastischeres Bindemittel wie einen Gummi aus synthetischem Kautschuk oder Naturkautschuk enthalten. Auch können die Querscheiben in diesem Fall nur aus Gummi bestehen, d. h. ohne Zusatz von teilchenförmigen Füllmaterialien hergestellt wor- bo den sein. Vorzugsweise enthalten die Querscheiben jedoch ebenfalls Füllmaterial, um die erforderliche Menge an Füllmaterial nach der Zersetzung des Kunststoffes bzw. Kunstharzes zum Auffüllen der Schiebeverschlüsse sicherzustellen.

Bei der Ausführungsform mit Querscheiben und getrennter Herstellung von Querscheiben und zylindrischen Körper ist es weiterhin möglich, daß dieser zylindrische Körper selbst nicht elastisch oder weniger elastisch als die elastischen Querscheiben ist, da beim Einsetzen durch die Elastizität der Querscheiben die erforderliche Verformbarkeit gegeben ist. In diesem Fall kann der zylindrische Körper daher neben dem teilchenförmigen Füllmaterial einen nichtelastischen Kunststoff oder ein nichtelastisches Kunstharz, z. B. Kolophonium oder nicht weichgemachtes PVC als Bindemittel enthalten.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

33 Gew.-Teile einer PVC-Paste mit einem Shore-A-Wert von 50 wurde kalt mit 67 Gew.-Teilen Korundmehl ca. 10 Minuten vermischt Bei der PVC-Paste handelt es sich um ein handelsübliches Produkt, das als Tauch- und Gießpaste Verwendung findet.

Nach dem Vermischen wird die erhaltene Masse einige Zeit stehengelassen, um das Entweichen von Luftblasen zu ermöglichen.

Eine zweiteilige Metallform für einen zylindrischen Körper von etwa 200 mm Höhe und 58 mm Durchmesser wurde in einen Heizofen, der auf eine Temperatur von bei 150⁰C eingestellt war, etwa 30 Minuten vorgewärmt

Die Masse, welche zähflüssig war, wurde dann ohne Unterbrechung in die Form gegossen, und die gefüllte Form wurde anschließend im Heizofen bei 140 bis 150⁰C während 45 bis 60 Minuten hitzebehandelt wobei die Aushärtung erfolgte.

Nach dem Abkühlen der Form und dem Herausnehmen wurde eine Füllmasse in Form eines zylindrischen Körpers mit den oben genannten Abmessungen erhalten, die eine gewisse Elastizität bzw. Nachgiebigkeit besaß und ohne weiteres von unten in Schieberverschlüsse von Gießpfannen eingesetzt werden konnte, ohne daß durch hervorstehende Teile oder irgendwelche Verengungen eine Zerstörung erfolgte.

Beim Einsetzen in den Schieberverschluß wies dieser eine Temperatur von etwa 700⁰C auf. Nach einer Aufenthaltszeit von 20 Minuten in dem aufgeheizten Schieberverschluß rieselte das Korundmehl aus dem Schieberverschluß heraus.

Beispiel 2bis 10

Aus den in der folgenden Tabelle angegebenen Mischungen aus Kunststoffen und Füllmaterialen wurden Füllmassen in Form zylindrischer Körper durch Formen hergestellt, deren Durchmesser 58 mm und deren Höhe 200 mm betrugen.

Diese Füllmassen von zylindrischer Form wurden in eine auf 800⁰C erhitzte Auslaufhülse von 200 mm Höhe und 60 mm Durchmesser eingesetzt, wobei das Unterteil der Auslaufhülse mit einer Platte aus feuerfestem Material verschlossen war. Die Hülse mit dem eingesetzten Füllmaterial wurde in einen Ofen eingesetzt um die Temperatur von 800⁰C aufrechtzuerhalten. Die Messung der Temperatur erfolgte mittels Thermoelement, wobei der Meßpunkt in der Mitte der Höhe in einer Entfernung von 5 mm von der inneren Wandung lag. Nach 20 Minuten war das Kunststoffbindemittel verbrannt, und das Füllmaterial rieselte beim Anheben der Hülse unten heraus.

Tabelle	7	27	22 282 8
Bsp.	Kunststoff		Füllmaterial
2 3 4 5 6 7 8 9 10	Polyurethan (Monothane) 50 Silikonkautschuk (Sicoron) 50 PVC-Paste 50 PVC-Paste 70 PVC-Paste 50 PVC-Paste 50 PVC-Paste 25 PVC-Paste 25 PVC-Paste 60	Korund, feinst 50 Quarzmehl 50 Korundmehl 50 Graphit, grob 30 Chromerz, grob 0—0,63 50 Chromerz, feinst (Blaine 3800) 50 Chromerz 75 Korundmehl 75 Korundmehl 25+ Graphit 15
		Blatt Zeichnungen
Hierzu 1

Claims

Patentansprüche:

1. Füllmasse für Schieberverschlüsse von Gießpfannen für geschmolzene Metalle, insbesondere für Stahl und Eisen, mit einem Gehalt an teilchenförmigen Füllmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gemisch aus 20 bis 90 Gew.-% teilchenförmigen Füllmaterial und 80 bis 10 Gew.-% eines elastischen, thermoplastischen Kunststoffes oder eines elastischen Harzes besteht

2. Füllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus 50 bis 80 Gew.-% teilchenförmigen! Füllmaterial und 50 bis 20 Gew.-% thermoplastischem Kunststoff oder Harz besteht.

3. Füllmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff ein Polyurethan, ein Silikonkautschuk oder ein PVC-Material ist

4. Füllmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Harz ein Gummi aus synthetischem Kautschuk oder Naturkautschuk ist

5. Füllmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß sie in Form eines zylindrischen Körpers vorliegt

6. Füllmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper mindestens eine kreisförmig um seinen Umfang hervorragende Querscheibe trägt

7. Füllmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper mehrere Querscheiben trägt, deren Durchmesser von einem Ende zum anderen linde des zylindrischen Körpers abnimmt.

8. Füllmasse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form eines zylindrischen Hohlkörpers vorliegt, dessen Hohlraum gegebenenfalls mit losem, teilchenförmigen! Füllmaterial gefüllt ist.

9. Füllmasse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper bzw. zylindrische Hohlkörper neben dem teilchenförmigen Füllmaterial einen nichtelastischen, jedoch thermoplastischen Kunststoff oder ein nichtelastisches, jedoch thermoplastisches Harz enthält und daß nur die Querscheiben einen elastischen, thermoplastischen Kunststoff oder ein elastisches, thermoplastisches Harz enthalten.