-
Verfahren und Schablone zum Herstellen von Tiegeln und Ofenzustellungen
Die bekannte Schwierigkeit der Schaffung eines dauerhaften Behälters für geschmolzenes
Metall erhöht sich stark mit der Temperatur des Schmelzgutes. Beispielsweise sind
die bekannten feuerfesten Tiegel zum Schmelzen von Eisen ohne weiteres verwendbar,
jedoch versagen sie, wenn das geschmolzene Eisen auf 165o bis i8oo° C erhitzt wird.
Insbesondere macht sich diese Schwierigkeit bei Induktionsöfen wegen der hier erzielbaren
hohen Temperaturen bemerkbar. Bisher wurden diese Ofen vorzugsweise mit einem aus
'.Magnesium bestehenden Tiegel versehen, der mit gesintertem Sand umkleidet war.
-Hierbei ist jedoch die einwandfreie Sinterung des Sandes sehr schwierig, weil die
Tiegelwandung meist zu dick ist, so daß nicht genügend Hitze zu dem Sand gelangt.
-
Eine andere bekannte Möglichkeit ist die Herstellung der Zustellung
aus Sand oder anderem, hoch feuerfesten körnigen Stoff, der um eine @Zetallschablone
herumgestampft wird, wobei dann die 3letallschablone bei der ersten Schmelze mit
eingeschmolzen wird. Dieses Verfahren liefert eine einwandfreie gesinterte Zustellung,
jedoch ist die Schablone teuer und verursacht auch oft eine unerwünschte Verunreinigung
der ersten Schmelze. Dasselbe trifft auch auf die bekannte Verwendung von Schablonen
aus Graphit zu, da durch eine solche Schablone eine sehr hohe Aufkohlung der ersten
Schmelze verursacht wird. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die nicht gesinterte
Abschlußzone des Ofens durch einen Überzug oder einen Einsatzkörper von größerer
Widerstandsfähigkeit als die Stampfmasse zu schützen. Dieser Einsatzkörper soll
jedoch mit dem geschmolzenen Metall möglichst überhaupt nicht in Berührung kommen,
er dient vielmehr ausschließlich dem Schutz des oberen Ofenteils gegen Beschädigung,
wobei das Sintern des unteren Teiles des Schmelzherdes in bekannter Weise mittels
einer Metallschablone erfolgt.
-
Gemäß der Erfindung wird die Schablone zum Schutz der Zustellung während
der Sinterung aus nichtmetallischem Stoff hergestellt, der mit der Zeit bei hoher
Temperatur geschmolzen wird, und infolge seiner geringeren Dichte eine Schlacke
auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls bildet. Da das einzige Erfordernis
für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Berührung der Schablone
mit geschmolzenem Metall ist, kann die Erfindung auf jeden Behälter für geschmolzenes
Metall
angewendet werden, gleichviel, ob das Metall in dem Behälter erhitzt wird oder nicht.
Als Zusatzmaterial ist für niedrige Temperaturen (bis etwa zu r55.° C) Quarzsand
besonders geeignet, während für höhere Temperaturen Zirkonsand, gepulvertes Magnesit
oder gepulvertes Chrom verwendet werden kann. Wesentlich ist nur, daß das Zustellungsmaterial
vollständig trocken ist. Insbesondere beim Sintern bei geringer Temperatur ist es
zweckmäßig, der Zustellung kleine Mengen eines Flußmittels, beispielsweise Borsäure,
beizumischen, damit die Zustellung schon bei dieser geringen Temperatur so weit
gesintert wird, daß eine Beschädigung der Zustellung nach dem Fortschmelzen der
Schablone nicht mehr entstehen kann. Für die Schablone wird zweckmäßig Asbest enthaltender
Faserstoff verwendet, beispielsweise in Form von Asbestpappe. Man kann auch reines
Asbest, Zement oder Porzellan verwenden oder aber ein Gemisch von Asbest und Zement.
-
Im allgemeinen soll die Schablone aus einem nichtmetallischen Stoff
bestehen, dessen Schmelzpunkt einerseits hoch genug liegt, damit die Schablone bei
Sintertemperaturen der Zustellung nicht zerstört wird und andererseits doch innerhalb
desjenigen Temperaturbereiches bleibt, welcher durch das geschmolzene Metall erzielt
werden kann.
-
In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung
hergestellten Behältern dargestellt.
-
Abb. x zeigt einen Ausschnitt aus der Zustellung eines metallurgischen
Ofens. Die Schablone =5 aus nichtmetallischem Material, vorzugsweise Asbestpappe,
liegt an der Innenfläche der feuerfesten Zustellung 17. Die Hitze der Beschickung
wirkt durch die Schablone 16 hindurch auf die Zustellung 17, so daß diese von innen
nach außen fortschreitend gesintert wird, der gesinterte Teil ist mit x71 bezeichnet.
Nachdem das Sintern mehr oder minder weit fortgeschritten ist, erreicht die Schablone
15 ihre Schmelztemperatur, die Schablone schmilzt ein und bildet eine Schlacke auf
der Oberfläche der Beschickung, wobei die Beschickung in unmittelbare Berührung
mit dem gesinterten Teil der Zustellung kommt. Der gesinterte"Teil der Zustellung
ist verhältnismäßig dünn, wodurch eine gewisse Nachgiebigkeit der Zustellung gewährleistet
ist. Es ist gelungen, eine solche Zustellung aus Zirkonsand unmittelbar nach dem
Ausgießen von überhitztem Eisen mittels eines Wasserstrahls in kürzester Zeit vollkommen
abzukühlen, ohne daß dabei der geringste Riß in der gesinterten Zustellung entstanden
wäre. Sollte im Laufe der Zeit doch ein Riß in dem gesinterten Teil der Zustellung
entstehen und das Metall durch diesen Riß durchsickern, so hat dies zur Folge, daß
an dieser Stelle eine weitergehende Sinterung der Zustellung bewirkt wird, die das
weitere Ausfließen des Metalls verhindert.
-
Abb. 2.zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Lichtbogenofen.
Auf dem Gestell 18 ist unter Zwischenschaltung des Mauerwerks xg die Zustellung
17 angeordnet. Der bei 21 abgestützte Ausguß 2o ist ebenfalls in der erfindungsgemäßen
Weise hergestellt. Der Ofen ist mit einem Deckel 22 versehen, durch welchen die
Elektrode 23 hindurchragt. Wenn es auch normalerweise nicht erforderlich ist, die
erfindungsgemäße Zustellung für diejenigen Teile des Ofens zu verwenden, die mit
der Beschickung nicht in Berührung kommen, kann dies doch dort notwendig werden,
wo hohe Temperaturen oder stark oxydierende Atmosphäre herrscht. In diesen Fällen
kann auch der Deckel 22 des Ofens in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet sein..
-
Abb.3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Gießpfanne, bei der
die Zustellung innerhalb des äußeren Gehäuses 24 angeordnet ist. Die Gießpfanne
ist um den Zapfen 2q.1 kippbar. Da die Pfanne gewöhnlich nur etwa bis zur Linie
25 mit Metall gefüllt ist, ist es zweckmäßig, die Zustellung oberhalb dieser Linie
zwecks Herabsetzung der Sinterungstemperatur mit einem geeigneten Flußmittel zu
versetzen.
-
Abb. q. bis g zeigen die Anwendung der Erfindung auf Induktionsöfen,
deren Spulen 3o über Leitungen 27 und 28 vom Generator 26 gespeist werden. Zur Leistungsfaktorkorrektion
ist ein Kondensator 29 vorgesehen. Die Spule 3o ist von der Zustellung 17 durch
eine Isolation 3z getrennt, die aber auch fortbleiben kann, da die Zustellung selbst
elektrisch nichtleitend ist. Bei größeren Öfen kann noch eine Aus -mauerung 32 innerhalb
der Spule vorgesehen werden, die als äußere Stütze für die Zustellung dient. Das
Zustellungsmaterial wird zweckmäßig um einen in die Mitte des Ofens gesetzten Kern
33 gestampft. Dieser Kern kann vorteilhaft aus Metall bestehen und nach dem Feststampfen
der Zustellung induktiv erhitzt werden, so daß er durch seine Ausdehnung die Zustellung
noch fester zusammenpreßt und nach erfolgter Abkühlung leicht entfernt werden kann.
Nach Entfernen des Kernes wird die Schablone 15 mit dem Boden x51 in die Zustellung
eingesetzt. Die Schablone hat die Form eines Zylinders 152 der bei 34 geschlitzt
und durch Klammern 35 zusammengehalten ist.
-
Abb. 6 zeigt eine zylinderförmige Schablone 153 aus mehreren Lagen
Asbestpapier.
-
Abb. 8 zeigt den Zustand des Ofens nach dem die Beschickung einige
Zeit im Ofen gewesen ist. Die Schablone ist an den Stellen, an denen sie mit dem
Metall in Berührung kommt, geschmolzen, während der obere Teil der Schablone noch
fest ist.