DE4203904C1 - Ready-to-use size for coating moulds for casting - comprises fire-proof inorganic aluminium oxide particles, additives and fibres, forming agglomerate-free coating - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlichte zur Herstellung von Überzügen auf Formen, Formkernen oder Modellen der Gießereitechnik, die als Hauptbestandteile feuerfeste anorganische Stoffe und Wasser enthält, wobei ein Teil der feuerfesten anorganischen Stoffe durch Fasern ersetzt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Schlichte.

Schlichten sind Formüberzugsstoffe, die in der Gießereitechnik folgenden Zwecken dienen:

• 1. Regulierung des Wärmeübergangs vom flüssigen Metall zur Form.
• 2. Verbesserung der Gußoberfläche namentlich bei Sandguß.
• 3. Verhinderung einer Reaktion zwischen flüssigem Metall und den Formstoffen.
• 4. Verhinderung des Festschweißens des Gußstücks in der Kokille bei Kokillen-, Druck- und Schleuderguß.
• 5. Regelung der Gasdurchlässigkeit beim Gießvorgang.

Schlichten bestehen im gebrauchsfertigen Zustand aus einer Trägerflüssigkeit und aus feuerbeständigen anorganischen Stoffen feiner Körnung, die mit einem Suspensions- Netz- und Bindemittel sowie weiteren Additiven gemischt sind. Als Trägerflüssigkeit wird üblicherweise iso-Propanol, Äthanol oder Wasser, gelegentlich auch ein flüssiges Frigen, verwendet. Man unterscheidet weiße und schwarze Schlichten, wobei die weißen Schlichten aus Aluminiumsilicaten, Zirkonsilicat, Aluminiumoxid, Bauxit usw. bestehen sowie eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die schwarzen Schlichten aufweisen, die in der Hauptsache aus Graphit oder Koks und einem Bindemittel zusammengesetzt sind. Als Bindemittel werden Polysaccharide, Kunstharzdispersionen, Latices usw. verwendet.

Aus der DE-PS 35 25 847 ist eine Schlichte der eingangs genannten Art bekannt, die 0,5 bis 5 Gew.-% Fasern mit Faserlängen zwischen 0,5 und 10 mm enthält, wobei die Fasern Aluminiumsilikatfasern, Zirkondioxidfasern, Aluminiumoxidfasern, Kohlenstoffasern, Glasfasern oder Mineralwollefasern oder Mischungen dieser Fasern sind und wobei der Durchmesser der Fasern zwischen 1 und 30 µm liegt. Es hat sich gezeigt, daß die bekannte Schlichte ein gutes Trocknungsverhalten besitzt; allerdings ergeben sich beim Auftragen der Schlichte Schwierigkeiten, da die in der bekannten Schlichte enthaltenen Fasern das Erzeugen einer agglomeratfreien, gleichmäßigen Schlichteschicht erschweren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlichte zu schaffen, die beim Auftragen eine Schicht mit relativ glatter, agglomeratfreier Oberfläche bildet, wobei diese Schicht schnell trocknet und auch nach dem Trocknungsvorgang eine relativ glatte Oberfläche hat.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die gebrauchsfertige Schlichte 5 bis 40 Gew.-% Fasern enthält, von denen 10 bis 90% aus organischem Material und der Rest aus feuerfestem anorganischen Material bestehen, wobei die anorganischen Fasern eine mittlere Länge von 50 bis 400 µm sowie einen Durchmesser von 1 bis 25 µm und die organischen Fasern eine mittlere Länge von 50 bis 5000 µm sowie einen Durchmesser von 2 bis 70 µm aufweisen. Die erfindungsgemäße Schlichte läßt sich ohne Schwierigkeiten auf die Formteile auftragen. Andererseits trocknet die Schlichte nach dem Auftragen relativ schnell, wobei die Oberfläche der Schlichtenschicht vergleichsweise glatt bleibt und rißfrei ist. Insbesondere wurden aber die Gasdurchlässigkeit und die mechanische Festigkeit der Schlichte durch das synergistische Zusammenwirken der unterschiedlichen Fasern um 100 bis 1000% verbessert. Die Schlichte hat besonders gute Eigenschaften, wenn sie 5 bis 10 Gew.-% Fasern enthält und wenn die organischen Fasern eine mittlere Länge von 100 bis 1000 µm aufweisen. Organische Fasern verbessern offensichtlich die Suspendierbarkeit der anorganischen Fasern und die Suspensionsstabilität der Schlichte. Dadurch ist es möglich, nahezu agglomeratfreie Faserschlichten mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und einer hohen Gasdurchlässigkeit herzustellen.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die organischen Fasern aus Aluminiumsilikaten, Kohlenstoff, Aluminiumdioxid, Glas- oder Steinwolle und die organischen Fasern aus Zellulose, Polyamiden, Polyestern, Polyäthern, Polyäthylen oder Polypropylen bestehen. Die aus diesen Stoffen bestehenden Fasern bewirken in der Schlichte sowohl ein unproblematisches und schnelles Präparieren der Formteile als auch einen störungsfreien Ablauf des Gießvorganges. Niedrig schmelzende Fasern aus Steinwolle, insbesondere aus Basalt, schmelzen beim Abguß auf und existieren daher nach dem Gießvorgang nicht mehr, was sich vorteilhaft auf die Arbeitsbedingungen auswirkt. Durch Zersetzung und Verbrennung der organischen Fasern, insbesondere der Zellulosefasern, wird die Gasdurchlässigkeit der Schlichte bei hohen Temperaturen erhöht, was besonders vorteilhaft ist, da bei hohen Temperaturen ein sehr großes Gasvolumen die Schlichte passieren muß.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als feuerfeste anorganische Stoffe Teilchen aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Aluminiumsilicaten und/oder Zirkonsilicat verwendet werden, die einen mittleren Teilchendurchmesser d₅₀ von 1 bis 80 µm aufweisen. Diese feuerfesten anorganischen Teilchen verleihen der Schlichte während des Gießvorgangs eine gute Temperaturbeständigkeit. Die Schlichte enthält 30 bis 85 Gew.-% anorganische Teilchen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung der Schlichte gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Suspension, die aus feuerfesten anorganischen Teilchen, anorganischen Fasern und Wasser besteht, durch hochtouriges Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 3 bis 50 m/s hergestellt wird und daß in diese Suspension organische Fasern sowie Zusatzstoffe durch Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 2,5 m/s eingetragen werden. Nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn der hochtourige Rührvorgang während einer Zeit von 1 bis 30 Minuten durchgeführt wird. Beim hochtourigen Rühren werden insbesondere die langen anorganischen Fasern zerkleinert, so daß ein gleichmäßiges Faserlängenspektrum resultiert, aber kein Staub gebildet wird. Als Zusatzstoffe werden Konservierungsmittel, Netzmittel, Suspensionsmittel, Bindemittel und Antischaummittel verwendet; diese Stoffe haben die Aufgabe, die gewünschten Lager- und Verarbeitungseigenschaften der gebrauchsfertigen Schlichte einzustellen. Die Zusatzstoffe liegen in der Schlichte in einer Menge von 0,01 bis 20 Gew.-% vor.

Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Suspension, die aus feuerfesten anorganischen Teilchen, anorganischen Fasern und Wasser besteht, dadurch hergestellt wird, daß anorganische Fasern in Wasser durch hochtouriges Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 3 bis 50 m/s während 1 bis 30 Minuten suspendiert werden und daß danach die anorganischen Teilchen durch Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 2,5 m/s eingetragen werden. Durch die erfindungsgemäße Herstellung der die anorganischen Bestandteile der Schlichte enthaltenen Suspension wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die aus einer Schmelze gewonnenen anorganischen Fasern vom anhaftenden perlenförmigen Material getrennt werden, wobei die Beschaffenheit der anorganischen Fasern trotz des Rührvorgangs erhalten bleibt. Das während des Rührvorgangs in der Suspension noch vorhandene perlenförmige grobe anorganische Material sedimentiert und wird am Boden des Rührbehälters abgezogen, während in die Suspension anschließend die organischen Fasern sowie die Zusatzstoffe eingetragen werden.

Schließlich ist nach der Erfindung vorgesehen, die Schlichte zur Herstellung von Überzügen auf Formen, Formkörpern oder Modellen für das Vollform-Gießverfahren bzw. das Lost-Foam-Verfahren zu verwenden, mit denen Werkstücke aus Grauguß, Sphäroguß, Stahlguß und Leichtmetallguß hergestellt werden können.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

140 g (7%) Aluminiumsilikat-Fasern (mittlerer Faserdurchmesser: 2 bis 3 µm; mittlere Faserlänge: 100 µm; längste Faser: 1600 µm) und 940 g (47%) Aluminiumsilikat-Pulver (96%<0,125 mm; d₅₀-Wert=29 µm) werden in 780 g (39%) Wasser eingerührt und 15 Minuten mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 4 m/s hochtourig gerührt. Während der anschließend erfolgten Zugabe von 22 g (1,1%) organischen Fasern (Faserdurchmesser: 3 bis 40 µm; mittlere Faserlänge: 500 µm) wird die Umfangsgeschwindigkeit beim Rühren auf ca. 1,5 m/s reduziert. Bei dieser Geschwindigkeit werden nacheinander 9 g (0,45%) Polysaccharid, 3,4 g (0,17%) Konservierungsmittel, 5 g (0,25%) Netzmittel, 98 g (4,9%) Bindemittel und 2,6 g (0,13%) Antischaummittel zugegeben und schließlich 2 Minuten nachgerührt. Die Gesamtrührzeit liegt bei 35 Minuten.

Die so hergestellte Schlichte ist nahezu agglomeratfrei und besitzt folgende Eigenschaften:

Biegefestigkeit = 2,9 N/mm²,
Gasdurchlässigkeit = 28 · 10^-9m²/Pa · s.

Eine bekannte faserfreie Basisschlichte (A) sowie andere bekannte Lost-Foam-Schlichten (B, C, D) besitzen demgegenüber deutliche Nachteile bezüglich der Kombination aus Biegefestigkeit und Gasdurchlässigkeit. Dies ergibt sich aus der Tabelle 1.

Darüber hinaus werden aufgrund der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und der hohen Gasdurchlässigkeit mit der erfindungsgemäßen Faserschlichte deutlich bessere Gußergebnisse erzielt als mit den Schlichten A bis D; d. h., Blattrippen, Penetrationen und Vererzungen werden weitgehend unterdrückt.

Tabelle 1

Claims (9)

1. Schlichte zur Herstellung von Überzügen auf Formen, Formkernen oder Modellen der Gießereitechnik, die als Hauptbestandteile feuerfeste anorganische Stoffe und Wasser enthält, wobei ein Teil der feuerfesten anorganischen Stoffe durch Fasern ersetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchsfertige Schlichte 30 bis 85 Gew.-% feuerfeste anorganische Teilchen, 0,01 bis 20 Gew.-% Zusatzstoffe und 5 bis 40 Gew.-% Fasern enthält, von denen 10 bis 90% aus organischem Material und der Rest aus feuerfestem anorganischen Material bestehen, wobei die anorganischen Fasern eine mittlere Länge von 50 bis 400 µm sowie einen Durchmesser von 1 bis 25 µm und die organischen Fasern eine mittlere Länge von 50 bis 5000 µm sowie einen Durchmesser von 2 bis 70 µm aufweisen.

2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 10 Gew.-% Fasern enthält und daß die organischen Fasern eine mittlere Länge von 100 bis 1000 µm aufweisen.

3. Schlichte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Fasern aus Aluminiumsilikaten, Kohlenstoff, Aluminiumoxid, Glas- oder Steinwolle bestehen.

4. Schlichte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Fasern aus Zellulose, Polyamiden, Polyestern, Polyäthern, Polyäthylen oder Polypropylen bestehen.

5. Schlichte nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfeste anorganische Stoffe Teilchen aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumsilikaten und/oder Zirkonsilikat verwendet werden, die einen mittleren Teilchendurchmesser d₅₀ von 1 bis 80 µm aufweisen.

6. Verfahren zur Herstellung der Schlichte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension, die aus feuerfesten anorganischen Teilchen, anorganischen Fasern und Wasser besteht, durch hochtouriges Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 3 bis 50 m/s hergestellt wird und daß in diese Suspension organische Fasern und Zusatzstoffe durch Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 2,5 m/s eingetragen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hochtourige Rührvorgang während einer Zeit von 1 bis 30 Minuten durchgeführt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension, die aus feuerfesten anorganischen Teilchen, anorganischen Fasern und Wasser besteht, dadurch hergestellt wird, daß anorganische Fasern in Wasser durch hochtouriges Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 3 bis 50 m/s während 1 bis 30 Minuten suspendiert werden und daß danach die anorganischen Teilchen durch Rühren bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 2,5 m/s eingetragen werden.

9. Verwendung der Schlichte nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Herstellung von Überzügen auf Formen, Formkörpern oder Modellen für das Vollform-Gießverfahren bzw. das Lost-Foam-Verfahren.