DE4003608C1

DE4003608C1 -

Info

Publication number: DE4003608C1
Application number: DE4003608A
Authority: DE
Inventors: Udo 6203 Hochheim De Weber; Ernst 6208 Bad Schwalbach De Luehrsen; Albert 6273 Waldems De Ott; Steve Clydebank Schottland/Scotland Gb Lee
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-02-07
Publication date: 1991-06-27
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: US5092500A; CA2035787A1; EP0440899A1; JPH0751817A

Description

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Ausgußvorrichtung mit einem Eintauchausguß und mit einer Außenbewehrung, die als separates Bauteil an dem Eintauchausguß festgelegt ist und die im Betrieb eine Gießpulverabdeckung einer Stahlschmelze nach oben und unten überragt.

Eine derartige Ausgußvorrichtung ist in der DE-PS 20 42 897 beschrieben. Die Außenbewehrung ist mittels Gewinde oder Bajonettverschluß oder Anschlägen am Eintauchausguß gehalten. Der Eintauchausguß und die Außenbewehrung bestehen offenbar aus dem gleichen feuerfesten Material.

In der DE-AS 29 36 480 ist ein Eintauchausguß beschrieben, in den im Bereich des Schmelzenspiegels eine feuerfeste Schicht integriert ist. Diese soll u. a. 70% bis 90% Zirkonoxid und 2% bis 10% Kohlenstoff enthalten. Diese Schicht müßte einstückig mit dem Eintauchausguß gefertigt werden. Dies ist in der Praxis mit Schwierigkeiten verbunden. Der Kohlenstoffanteil der Schicht ist ungünstig, da er im Betrieb ausbrennen kann, was die Porosität der Schicht erhöht und diese damit erosionsanfällig macht. Ungünstig ist auch, daß durch die einstückige Herstellung der Schicht mit dem Eintauchausguß, mechanische Spannungen entstehen, die ein Ausplatzen der Schicht bei Temperaturbelastung befürchten lassen.

Bei der DE-AS 29 36 480 enthält das Feuerfestmaterial des Eintauchausgusses Aluminiumoxid und Kohlenstoff. Der Kohlenstoff trägt zur Bindung des Aluminiumoxids bei und führt zu einem vorteilhaften Wärmeleitvermögen des Eintauchausgusses. Dieser ist gegenüber Stahlschmelze erosionsbeständig.

In der DE-33 41 524C3 ist ein feuerfester Formkörper aus teilstabilisiertem Zirkondioxid beschrieben. Dieser Formkörper ist kohlenstofffrei. Zur Stabilisierung ist CaO, MgO oder Y₂O₃ vorgesehen. Die Bindung des Formkörpers erfolgt direkt ohne Kohlenstoff und Bindemittel durch Brennen bei hohen Temperaturen zwischen 1600°C und 2000°C.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausgußvorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die bei guter Erosionsbeständigkeit des Eintauchausgusses gegen Stahlschmelze eine verbesserte Erosionsbeständigkeit der Außenbewehrung gegen Gießpulver zur Verlängerung der Standzeit aufweist.

Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung den Einsatz von Eintauchausgüssen aus kohlenstoffgebundenem Magnesiumoxid, die einerseits hervorragend korrosionsbeständig gegen Stahlschmelzen, insbesondere auch gegen sauerstoffreiche Calcium- und/oder Silicium-legierte Stähle, aber andererseits sehr empfindlich gegen Korrosion im Gießpulverbereich sind, grundsätzlich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Außenbewehrung möglich zu machen.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Ausgußvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Außenbewehrung aus einem Zirkonoxid besteht, das kohlenstofffrei durch Brennen bei hoher Temperatur direktgebunden ist, und daß der Eintauchausguß im wesentlichen aus kohlenstoffgebundenem Magnesiumoxid, oder auch aus kohlenstoffgebundenem Aluminiumoxid oder Quarzgut besteht.

Bei dieser Ausgußvorrichtung bestehen der Eintauchausguß und die Außenbewehrung aus verschiedenen Materialien, wobei das Material des Eintauchausgusses an die Beanspruchung des Eintauchausgusses durch die Schmelze, das Material der Außenbewehrung dagegen an die Beanspruchung durch das Gießpulver angepaßt ist. Beide Teile, nämlich der Eintauchausguß und die Außenbewehrung sind getrennt gefertigt, so daß sich die jeweiligen Fertigungsbedingungen nicht gegenseitig beeinflussen. Die Außenbewehrung läßt sich auf den Eintauchausguß aufschieben. Dementsprechend läßt sie sich nötigenfalls auch auswechseln. Außerdem können auch in bekannter Weise gefertigte Eintauchausgüsse nachträglich zusätzlich mit der Außenbewehrung versehen werden.

Die Außenbewehrung ist erosionsbeständig gegen den Einfluß des Gießpulvers. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß das Zirkonoxid kohlenstofffrei gebunden ist. Die Außenbewehrung weist darüber hinaus, infolge ihrer Geometrie, eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit auf. Die Außenbewehrung läßt sich ohne weiteres mit solchen Eintauchtauchausgüssen kombinieren, die aus kohlenstoffgebundenem Magnesiumoxid, kohlenstoffgebundenem Aluminiumoxid oder Quarzgut bestehen und damit gegen die Schmelze erosionsbeständig sind.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Eintauchausguß und der Außenbewehrung im kalten Zustand ein Ringspalt vorgesehen, der unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Eintauchausgusses und der Außenbewehrung aufnimmt. Im kalten Zustand der Ausgußvorrichtung besteht der Ringspalt. Im Betrieb dehnt sich der Eintauchausguß in Richtung der Außenbewehrung aus, ohne diese zu sprengen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden 8eschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ausgußvorrichtung im Schnitt und

Fig. 2 eine weitere Ausgußvorrichtung im Schnitt.

Ein Eintauchausguß (1) ist auf der Basis von kohlenstoffgebundenem Magnesiumoxid oder in an sich bekannter Weise auf Basis von kohlenstoffgebundenem Aluminiumoxid oder Quarzgut gefertigt. Der Eintauchausguß (1) nach Fig. 1 weist im Bereich eines Austrittsendes (2) an seinem Umfang ausgebildete Austrittsöffnungen (3) auf. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist am Austrittsende (2) eine Austrittsöffnung (3) vorgesehen.

Am Eintauchausguß (1) ist eine Stufe (4) ausgebildet. Zwischen der Stufe (4) und dem Austrittsende (2) ist der Außenumfang des Eintauchausgusses (1) zylindrisch.

Auf den Eintauchausguß (1) ist von seinem Austrittsende (2) her als Außenbewehrung eine Manschette (5) aufgeschoben. Die Stufe (4) bildet dabei einen axialen Anschlag. Sie ist so angeordnet und die Länge (L) der Manschette (5) so bemessen, daß im Betrieb die Manschette (5) über und unter eine Gießpulverabdeckung des jeweiligen Schmelzenbades reicht. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegt die Manschette (5) oberhalb der Austrittsöffnungen (3). Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 reicht die Manschette (5) bis zum Austrittsende (2).

Im kalten Zustand besteht zwischen dem zylindrischen Außenumfang des Eintauchausgusses (1) und der zylindrischen, formstabilen Manschette (5) ein Ringspalt (6). Die Manschette (5) ist durch eine in dem Ringspalt (6) vorgesehene Kitt- oder Mörtelschicht (7) längsaxial an dem Eintauchausguß (1) festgelegt. Die Kitt- oder Mörtelschicht (7) ist so verformbar, daß sie bei einer Wärmedehnung des Eintauchausgusses (1) gegenüber der Manschette (5) nachgibt. Sie kann dabei teilweise aus dem Ringspalt (6) austreten.

Die Manschette (5) ist aus einem Material gefertigt, das zu 94 Gew.% bis 97 Gew.% Zirkondioxid, keinen Kohlenstoff und zur Stabilisierung 2 Gew.% bis 4 Gew.% Kalziumoxid, Magnesiumoxid oder Yttriumoxid oder Mischungen hieraus enthält. Die Manschette (5) ist bei Temperaturen zwischen 1600°C und 2000°C gebrannt.

Versuche haben gezeigt, daß die beschriebene Ausgußvorrichtung, bestehend aus Eintauchausguß (1) und Manschette (5) eine gegenüber dem Stand der Technik erheblich verlängerte Standzeit hat.

Anstelle der zur Festlegung der Manschette (5) vorgesehenen Kitt- oder Mörtelschicht (7), könnte die Manschette (5) auch mittels Vorsprüngen am Eintauchausguß (1) gegen Verschieben festgelegt sein. Vorsprünge des Eintauchausgusses (1) können einzeln an dessen Außenumfang überragen oder ringförmig oder gewindeförmig gestaltet sein. Damit ist eine Festlegung der Manschette (5) am Eintauchausguß (1) durch ein bajonettartiges oder gewindeartiges Verbindungsmittel möglich.

Ist der Vorsprung zur Festlegung der Manschette (5) an dem Eintauchausguß (1) ein Ring, der ein drittes separates Bauteil der Ausgußvorrichtung bildet, dann kann dieser aus dem gleichen feuerfesten Material wie der Eintauchausguß (1) bestehen und auf den Eintauchausguß (1) fest aufgekittet sein. Der Ringspalt (6) bleibt dabei frei. In diesem Fall wird zunächst die Manschette (5) lose auf den Eintauchausguß (1) bis zur Stufe (4) aufgeschoben. Anschließend wird von unten über das Austrittsende (2) der Ring nachgeschoben, bis er fast an der Manschette (5) anschlägt. Der Ring wird in dieser Stellung mit dem Eintauchausguß (1) verkittet.

Anstelle der Stufe (4) kann als ringförmiger Vorsprung am Eintauchausguß (1) auch ein separater Ring vorgesehen sein. Dieser kann wie der zuvor genannte Ring auf den Eintauchausguß (1) aufgekittet oder mit diesem gewindeartig oder bajonettverschlußartig verbunden sein. Der Ring bzw. die Ringe können aus dem gleichen feuerfesten Material wie der Eintauchausguß (1) bestehen, da sie außerhalb des Bereiches des Gießpulvers liegen, also von diesem nicht beansprucht werden. Die Wahl des gleichen Materials ist günstig, da der Ring bzw. die Ringe dann die gleichen Eigenschaften wie der Eintauchausguß aufweisen.

Der Ring oder ringförmige Vorsprung kann auch selbst aus feuerfestem Kitt oder Mörtel gebildet sein. Die Manschette weist dann vorteilhafter Weise einen angephasten Rand (8) auf.

Claims

1. Feuerfeste Ausgußvorrichtunq mit einem Eintauchausguß und mit einer Außenbewehrung, die als separates Bauteil an dem Eintauchausguß festgelegt ist und die im Betrieb eine Gießpulverabdeckung einer Stahlschmelze nach oben und unten überragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) aus einem Zirkonoxid besteht, das kohlenstofffrei durch Brennen bei hoher Temperatur direktgebunden ist, und daß der Eintauchausguß (1) im wesentlich aus kohlenstoffgebundenem Magnesiumoxid besteht.

2. Feuerfeste Ausgußvorrichtung mit einem Eintauchausguß und mit einer Außenbewehrung, die als separates Bauteil an dem Eintauchausguß festgelegt ist und die im Betrieb eine Gießpulverabdeckung einer Stahlschmelze nach oben und unten überragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) aus einem Zirkonoxid besteht, das kohlenstofffrei durch Brennen bei hoher Temperatur direktgebunden ist, und daß der Eintauchausguß (1) im wesentlich aus kohlenstoffgebundenem Aluminiumoxid oder Quarzgut besteht.

3. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) aus einem kohlenstofffreien Material vorgefertigt ist, das zu 94 Gew.% bis 97 Gew.% Zirkonoxid und zur Stabilisierung 2 Gew.% bis 4 Gew.% Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Yttriumoxid oder eine Mischung hieraus enthält und daß die Außenbewehrung (5) bei 1600°C bis 2000°C gebrannt ist.

4. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) eine formstabile, auf den Eintauchausguß (1) von seinem Austrittsende (2) aufgeschobene Manschette (5) ist.

5. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eintauchausguß (1) und der Außenbewehrung (5) ein Ringspalt (6) vorgesehen ist.

6. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringspalt (6) eine verformbare Kitt- oder Mörtelschicht (7) vorgesehen ist, die die Außenbewehrung (5) am Eintauchausguß (1) festlegt.

7. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) auf den Eintauchausguß (1) aufgeschoben ist und an einer Stufe (4) des Eintauchausgusses (1) anschlägt.

8. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) mittels Vorsprüngen auf dem Eintauchausguß (1) gegen Verschieben festgelegt ist.

9. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge ringförmig sind.

10. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eine ringförmige Vorsprung von einer Stufe (4) des Eintauchausgusses (1) gebildet ist, an dem die aufgeschobene Außenbewehrung (5) anschlägt, und daß der andere ringförmige Vorsprung von einem separaten Ring gebildet ist.

11. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Vorsprünge zwei separate Ringe sind, die die Außenbewehrung (5) je einseitig festlegen.

12. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring bzw. die Ringe aus dem gleichen feuerfesten Material wie der Eintauchausguß (1) besteht bzw. bestehen und zumindest der eine Ring auf den Eintauchausguß (1) aufgekittet, oder mit diesem gewindeartig oder bajonettverschlußartig verbunden ist.

13. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Vorsprünge aus feuerfestem Kitt oder Mörtel gebildet sind.

14. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) bis zum Austrittsende (2) des Eintauchausgusses (1) reicht.

15. Feuerfeste Ausgußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewehrung (5) oberhalb von Austrittsöffnungen (3) des Auslaufendes (2) des Eintauchausgusses (1) endet.