DE2913334A1 - Tundish-abdeckung - Google Patents

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. :=. Asonann - Or. R. Koenigsberger

Dip!.-Phys. R. Holzbauer - Οίμί.-Ιπζ,- F. Kiingrseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

8OOO München 2 - Bräuhausstraße 4 - Telefon Sammel-Nr. 22 5341 - Telegramme Zumpat - Telex 529979

Case Kon 51182
40/m

Firma Dipl.-Ing. BeIa Tisza & Co. vormals Mühlen-Industrie für Zerkleinerung -und Aufbereitung Gesellschaft m.b.H.

Alserstraße 20, 1090 Wien / Österreich

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Tundish-Abdeckung

Die Erfindung betrifft einen Deckel für einen Verteiler bei Stranggießanlagen, auch "Tundish-Abdeckung" genannt.

Beim Stranggießen von Eisen und Stahl wird das zwischen Gießpfanne und Kokille eingesetzte Zwischengefäß ("Verteiler") in der Regel mit einer Abdeckung -versehen, um Verlusten an Wärme und Material sowie Verunreinigungen der Schmelze entgegenzuwirken. Gebräuchliche Abdeckungen, bestehend aus einem Stahlrahmen mit gewölbeartiger Ausmauerung aus feuerfesten Steinen, erweisen sich jedoch als technisch sehr aufwendig und kostenintensiv, zumal die direkt der Strahlung der Schmelze ausgesetzte Ausmauerung in kurzen Zeitabständen erneuert werden muß. Analoges gilt für den in der AT-PS 315 399 vorgeschlagenen Deckel mit ebener Oberfläche, der zur Abdeckung einer Gießzwischenpfanne bestimmt ist und aus einem mit einer starken Schicht von feuerfestem Material ausgekleidetem Stahlmantel besteht. Der Gedanke, anstelle der kostspieligen Ausmauerung mit feuerfesten Steinen eine weniger aufwendige wärmeisolierende Beschichtung treten zu lassen, erweist sich vorerst als undurchführbar, weil eine über ein so großes Intervall von Raumtemperatur bis etwa I5OO⁰ C und darüber festhaftende Isolierschicht nicht ohne weiteres zur Verfügung steht.

Es wurde nun gefunden, daß das Problem einer ausreichenden mechanischen Befestigung einer solchen feuerfesten Isolierschicht dadurch gelöst werden kann, daß man den aus einer Grundplatte aus Stahl und einer feuerfesten Isolier-. schicht aufgebauten Verteilerdeckel derart ausbildet, daß die Isolierschicht mit einer Gittermatte, die im Abstand

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von der Grundplatte gehaltert ist, formschlüssig verbunden ist.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Verteilerdeckels sind eine Reihe von wesentlichen Vorteilen ver-.'" bunden. Während bei der bisher gebräuchlichen gewölbeartigen oder auch bei ebenflächiger Auskleidung eine Dicke der feuerfesten Schicht von etwa 30 cm üblich war und ein dementsprechend hohes Gewicht der Auskleidung zur Folge hatte, kommt man bei der erfindungsgemäßen Abdeckung ohne weiteres mit einer nur etwa 3 bis 8 cm dicken Auskleidungsschicht aus. Die Erzielung einer hohen mechanischen Festigkeit dieser Schicht über den angegebenen weiten Temperaturbereich wird nun durch den Einbau einer Gittermatte aus Eisen oder Stahl gewährleistet.

Für eine einfache und verläßliche Halterung der Gittermatte können zweckmäßig auf der Grundplatte befestigte und den Feldern der Gittermatte zugeordnete Halterungselemente verwendet werden. Vorteilhaft sind diese Haiterungselemente als aufgeschweißte Flacheisenstücke ausgebildet, die allesamt in dieselbe Richtung weisende, parallel zur Oberseite der Grundplatte verlaufende Schlitze für das Einschieben und Festhalten der Gittermatte aufweisen. Dadurch entfallen für die Befestigung der Gittermatte übliche Verbindungselemente wie Schrauben, Mieten oder Schweißungen, wie sie bei Schleifscheiben zur Befestigung eines das keramische Schleifmaterial verankernden Gitters notwendig sind.

Die Anordnung der Gittermatte erfolgt nach Art einer Bewehrung, wobei die Gittermatte vorteilhaft nahe der Oberseite der feuerfesten Isolierschicht, also im außenflächennahen Bereich derselben, eingebettet ist, vorzugsweise in etwa 1/3 der Dicke der gebrauchsfertigen Isolierschicht. Die Isolierschicht selbst braucht, wie schon erwähnt, in bezug auf die Grundplatte nur verhältnismäßig dünn zu sein, wobei eine Dicke von etwa 1/5 bis 2/5 der Dicke der Grundplatte ausreicht. Man kommt damit zu dem besonders wichtigen Ergebnis, daß die feuerfeste Isolierschicht nur ein Drittel "bis zur Hälfte der Dicke von herkömmlichen Auskleidungen haben muß, um eine gleich große Isolierwirkung zu erzielen.

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Ihrer Zusammensetzung nach ist die feuerfeste Schicht zweckmäßig auf Basis von feuerfestem Ifeterial und einem anorganischen Bindemittel, insbesondere feuerfestem Zement " * bzw. Wasserglas, aufgebaut und liegt in ausgehärtetem oder zumindest zum Hauptteil ausgehärtetem Zustand vor. Gewünschtenfalls kann diese Schicht auch die Komponenten eines exotherm reagierenden Gemisches und/oder eines Flußmittels bzw. Beschleunigers für den Zündvorgang, wie Kryolith, enthalten. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Verteilerdeckels. Zu diesem Zwecke wird derart vorgegangen, daß zunächst auf der Oberseite einer Grundplatte aus Stahl und unter Einhaltung eines mit der Dicke der herzustellenden feuerfesten Isolierschicht im Einklang stehenden Abstandes von der Grundplatte eine Gittermatte in Schlitze od.dgl. von an der Grundplatte befestigten Halterungselementen eingeschoben und darin festgehalten wird, worauf eine die feuerfeste Isolierschicht bildende Masse in gleichmäßiger Dicke aufgebracht, erforderlichenfalls verdichtet und schließlich zum Aushärten gebracht wird. Vorteilhaft wird dabei die isolierschichtbildende Masse zwischen auf die Grundplatte aufgelegten Randleisten vorerst als lockere Schicht von erheblich größerer Dicke als beim Fertigprodukt aufgebracht und dann durch Stampfen, Rütteln od.dgl. Verdichtungsvorgänge auf eine endgültige Schichtdicke, z.B. von etwa 35 mm bei 100 mm Dicke der Grundplatte, zurückgeführt.

Wenn die isolierschichtbildende Masse einen Gehalt an einem flüssigen Bindemittel, wie Wasserglas, aufweist, ist es günstig, diese Masse in erdfeuchtem Zustand einzusetzen. Sobald das Material auf die Grundplatte aufgebracht, zwischen den begrenzenden Randleisten auf die gewünschte Höhe glattgestrichen und anschließend verdichtet worden ist, kann die Aushärtung des Wasserglas-Bindemittels mit Kohlendioxid beginnen. Diese Behandlung erfolgt zweckmäßig in einem einzigen Arbeitsgang, wobei die gesamte, mit der isolierschichtbildenden Masse bedeckte Grundplatte in einer*COp-Atmosphäre, vorzugsweise unter einer mit Kohlendioxid beschickten, gasdicht abschließenden Haube bei sich ständig erneuernder COp-Atmosphäre ι

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so lange mit Kohlensäure begast wird, bis eine wesentliche bzw. vollständige Durchhärtung erzielt ist.

Das beschriebene Verfahren zur Herstellung der Verteilerdeckelauskleidung kann im Prinzip mit einem jeden Material ausgeführt werden, das der hohen Beanspruchung beim Betrieb des Zwischenbehälters im Stranggußprozeß standhalten kann. Als besonders geeignet im Zusammenhang mit der Kohlensäurehärtung erweist sich ein erdfeuchtes formbares Vorgemisch von folgender Zusammensetzung:

feuerfestes wärmeisolierendes Material

auf Basis von Schamotte und/oder

Hohlkugelkorund 30 - 90 Gew.-%

Wasserglas flüssig, Dichte etwa

1497 - 1,529(g/ml bei 15 C) 5-15 Gew.-%

Wasser 0-15 Gew.-%

exothermes Gemisch (auf Basis

Aluminium, Braunstein und/oder

Eisenrot) 0-50 Gew.-%

Flußmittel, wie Kryolith 0-5 Gew.-%

Der Zusatz von Wasser zu dem Vorgemisch kann herabgesetzt werden bzw. zur Gänze entfallen, wenn anstelle der handelsüblichen konzentrierten Wasserglassorten einer Dichte von etwa 1,497 - 1,529 verdünntere Lösungen eingesetzt werden. Soll die Isolierschicht neben der hohen Temperaturbeständigkeit und der guten mechanischen Verankerung an der Grundplatte noch zusätzlich eine exotherme Wirkung entfalten, sobald sie mit der heißen Metallschmelze in Berührung kommt, so können die Komponenten des exothermen Gemisches, bezogen .auf das gesamte Vorgemisch, bis zu 30 Gew.-% Aluminiumpulver bzw. Aluminiumflitter, bis zu 10 Gew.-% Braunstein und bis zu 10 Gew.-% Eisenrot betragen. Durch die Korngröße des Aluminiumpulvers, z.B. versprühtes Aluminium in Grießform mit einer Körnung von 0 bis 0,5 mm, bzw. durch Aluminiumfolie in Flitterform läßt sich die Zündwilligkeit und Geschwindigkeit des Abbrennens in gewünschter Weise regeln.

Nacnstehend sind für die Zusammensetzung des Vorgemisches mit Wasserglas als Bindemittel (mit und ohne exotherme Zusätze) bzw. mit feuerfestem Zement als Bindemittel drei . nicht einschränkende Ausführungsbeispiele angegeben.

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Beispiel 1:

Schamotte 0,2 - 1 mm 64 Gew.-% Schamotte 0 - 0,4 mm 21 Gew.-% · Wasserglas, flüssig,

Dichte 1,497 - 1,529 . 6 Gew.-#

Wasser 9 Gew.-%

Beispiel 2:

Schamotte 0,2 - 1 mm 47 Gew.-% Wasser ' 6 Gew.-%

Wasserglas, flüssig,

Dichte 1,497 - 1,529 6 Gew.-%

,Aluminiumpulver, fein 24 Gew.-%

Braunstein 9 Gew.-%

Eisenrot 5 Gew.-%

Kryolith 3 Gew.-%

Beispiel.3ϊ

Schamotte 0 - 0,4 mm 20 Gew.-%

Schamotte 0,4 - 2 mm 16 Gew.-%

feuerfester Zement 36 Gew.-%

Graphitpulver . 8 Gew.-%

Wasser 20 Gew.-%

Der Aufbau und die Herstellung eines Verteilerdeckels gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand der angeschlossenen Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In dieser zeigt Pig. 1 eine Verteiler-Abdeckplatte vor dem Aufschieben der Gittermatte und Pig. 2 die Anordnung zum Aushärten des fertiggestellten Verteilerdeckels.

Gemäß Fig. 1 ist eine stählerne Grundplatte 1 von z.B. mm Dicke und von zur Abdeckung des Verteilers geeigneten Abmessungen vorgesehen. Auf der Oberseite der horizontal liegenden Abdeckplatte sind Flacheisenstücke 2 aufgeschweißt, die mit waagrechten, durchwegs in dieselben Eichtung weisenden Schlitzen 2a versehen sind, die zur Aufnahme der Stäbe einer punktgeschweißten Gittermatte 3 bestimmt sind. Die Anordnung der geschlitzten Flacheisenstücke 2 ist derart getroffen, z.B. in Abständen von 120 mm in beiden Eichtungen,

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daß sie der Teilung der Gittermatte 3 entspricht. Diese wird durch Bewegen parallel zur Grundplatte 1 in die Schlitze 2a eingeschoben und dadurch in ihrer Position im Abstand von ' · der Grundplatte festgehalten.

Nach dem Auflegen von Begrenzungen, z.B. Randleisten.4 aus Holz, an gegenüberliegenden oder an allen Rändern der Grundplatte 1 wird die Masse für die feuerfeste Isolierschicht, im vorliegenden Beispiel eine mit flüssigem Wasserglas von etwa 1,497 "bis 1*529 Dichte versehene, in erdfeuchtem Zustand angelieferte, sandkornähnliche Masse auf die stählerne Grundplatte in gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen. Dabei werden die Flacheisenstücke 2 und die Gittermatte 3 zur Gänze bedeckt und die aufgebrachte lockere Schicht der Isoliermasse wird mittels einer Abstreichlatte auf eine gleichmäßige Höhe gebracht. Sodann erfolgt ein Verdichten des Materials mittels Stampfwerkzeug oder Rüttelschlitten, wodurch sich eine endgültige Schichtdicke von z.B. 35 um ergibt.

Nach dem Entfernen der.Randleisten wird nun, wie Fig. zeigt, eine gasdichte Haube 5 s-us Stahlblech über die gesamte beschichtete Anordnung gestülpt. In den durch die Haube umschlossenen Raum wird jetzt Kohlendioxid, z.B. aus einer Kohlensäureflasche, eingeleitet, so daß die mit C0~- aushärtendem Bindemittel versehene Schicht 6 einer sich ständig erneuernden C^-Atmosphäre ausgesetzt ist.

Nach dem Durchhärten der Schicht, was etwa 1 bis 2 Stunden erfordert, kann die fertiggestellte Abdeckplatte mittels Kranhakens angehoben, gewendet und auf das Zwischengefäß gelegt werden. Gegebenenfalls noch in der Schicht vorhandene Feuchtigkeit verschwindet dann während der ungefähr 1 bis 3 Stunden dauernden Vorwärmung des Verteilers. Gegen Ende der Vorwärmung (etwa bei 1000 bis 1200° C) kann bei entsprechender Materialzusammensetzung noch zusätzlich ein Sintervorgang eintreten, der für eine Erhöhung der Endfestigkeit der Beschichtung von Bedeutung ist.

Mit Hilfe des bereits beschriebenen Verankerungssystems kann man auch" zementgebundene feuerfeste Massen auftragen, welche nach dem Abbinden fest mit der Stahlplatte verbunden sind. Bei Verwendung solcher Massen, die durch-

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Zusatz von Wasser in einem Mischer, z.B. in einer Betonmischmaschine, in eine mörtelartige oder estrichähnliche Konsistenz gebracht v/erden, entfällt nach dem Aufbringen einer Schicht deren VerdichtungsVorgang. Nach 2Ά- bis -4-8 h ist die hydi'aulische Abfindung des handelsüblichen feuerfesten Zements soweit fortgeschritten, daß die erhaltene feuerfeste Isolierschicht eine ausreichend große Festigkeit besitzt, um den kompletten Deckel wenden und bestimmungsgemäß benützen zu können.

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Claims (10)

P a t e η t a η s ρ r ü c Ii e :

1. Verteilerdeckel aus einer Stahlgrundplatte und einer feuerfesten Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (6) mit einer Gittermatte (5), die im Abstand von der Grundplatte (-1) gehaltert ist, formschlüssig verbunden ist.

2. Verteilerdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte (1) angeordnete Halterungselemente, insbesondere aufgeschweißte Placheisenstucke (2) vorgesehen sind, die in dieselbe Richtung weisende, parallel zur Oberseite der Grundplatte (1) verlaufende Schlitze (2a) für das Einschieben und Festhalten der Gittermatte (3) aufweisen.

3. Verteilerdeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gittermatte (3) im außenflächennahen Bereich der feuerfesten Isolierschicht (6) eingebettet ist, vorzugsweise in etwa 1/3 der Dicke der gebrauchsfertigen Isolierschicht.

4·. Verteilerdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Isolierschicht (6), bezogen auf die Grundplatte (1), verhältnismäßig dünn ist und vorzugsweise eine Dicke von etwa 1/5 bis etwa 2/5 der Dicke der Grundplatte aufweist.

5· Verteilerdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (6) auf Basis von feuerfestem Material und einem anorganischen Bindemittel, insbesondere feuerfestem Zement bzw. Wasserglas, aufgebaut ist und in ausgehärtetem oder zumindest zum Hauptteil ausgehärtetem Zustande vorliegt.

6. Verfahren zur Herstellung des Verteilerdeckels nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite einer Stahlgrundplatte und im Abstand von dieser eine Gittermatte durch Einschieben in Schlitze od.dgl. von an der Grundplatte befestigten Halterungselementen festgehalten und hierauf eine die feuerfeste Isolierschicht bildende Masse in gleichmäßiger Schichtdicke aufgebracht, erforderlichenfalls verdichtet und schließlich zum Aushärten gebracht wird.

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7- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isoliersehichtbildende Masse zwischen auf die Grundplatte aufgelegten Bandleisten vorerst als lockere Schicht von erheblich größerer Dicke als beim Fertigprodukt aufgebracht und dann durch Stampfen, Rütteln od.dgl. Verdient ungs vorgänge auf eine endgültige Schichtdicke, z.B. von etwa 35 mm bei 100 mm Dicke der Grundplatte, zurückgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7* dadurch gekennzeichnet, daß die isolierschichtbildende Masse bei einem Gehalt an flüssigem Bindemittel, wie Wasserglas, in erdfeuchtem Zustand eingesetzt wird.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Wasserglas od.dgl. mit Kohlensäure härtendem Bindemittel die gesamte, mit der isolierschichtbildenden Masse bedeckte Grundplatte in einer CO2-Atmosphäre, vorzugsweise unter einer mit Kohlendioxid beschickten, gasdicht abschließenden Haube bei sich ständig erneuernder CO2-Atmosphäre, bis zur Erzielung einer wesentlichen bzw. vollständigen Durchhärtung behandelt wird.

10. Vorgemisch zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als erdfeuchtes formbares Material von folgender Zusammensetzung vorliegt:

feuerfestes wärmeisolierendes Material

auf Basis von Schamotte und/oder

Hohlkugelkorund 30 - 90 Gew.-%

Wasserglas flüssie Dichte (g/ml bei15°C)

wasserglas ilussxg, _etwa ^497.^529 5-15 Gew.-%

Wasser 0 - 15 Gew.-%

exothermes Gemisch aus, bezogen auf

das gesamte Vorgemisch, bis zu 30 Gew.-%

Aluminiumpulver bzw. Aluminiumflitter,

"bis zu 10 Gew.-% Braunstein und bis

zu 10 Gew.-% Eisenrot 0-50 Gew.-%

Flußmittel, wie Kryolith 0-5 Gew.-%.

Dr.Pf /Bb 1979-03-13

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