DE8120491U1

DE8120491U1 - Zwischengefäß zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl

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Publication number: DE8120491U1
Application number: DE8120491U
Authority: DE
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1980-07-12
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1986-10-16
Also published as: ZA814753B; DE3127629C2; FR2486427A1; FR2486427B1; JPS5732857A; DE3127629A1

Description

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- 3 Foseco Trading AG, Char

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ausgekleidete Zwischengefäße,
Platten zur Verwendung bei der Auskleidung von Zwischengefäßen und ein Verfahren zur Herstellung dieser Platten.

Beim Stranggießen von Metallen, z.B. Stahl, wird das
geschmolzene Metall in eine Stranggußform über ein Zwischengefäß gegossen, welches als gleichbleibendes oder konstantes \

Kopfvorratsgefäß wirkt und als Zwischengefäß oder Gießpfanne !

jj bezeichnet wird. Das Zwischengefäß oder die Gießpfanne be- f

sitzt einen offenen Trichter und einen Metallboden und Me- |

tallseitenwände und eine oder mehrere Auslaßdüsen, die in |

dem Boden angeordnet sind. Um den Metallboden und die Me- t\

tallwände des Zwischengefäßes oder der Gießpfanne vor den |

Einschlüssen der Metallschmelze zu schützen, ist es in der i

Technik üblich, das Innere des Zwischengefäßes mit einer \

relativ dauerhaften Auskleidung, die häufig aus Ziegelstei- |

nen oder feuerfesten Steinen hergestellt ist, auszukleiden. ■ Das Zwischengefäß kann zusätzlich mit einer inneren verschleiß-!

baren oder austauschbaren Auskleidung aus feuerfesten wärme- I

isolierenden Platten ausgestattet sein. Eine derartige Aus- ', führungsform ist in der GB-PS 1 364 665 beschrieben und ist
besonders vorteilhaft.

Platten für austauschbare oder verschleißbare Innenauskleidungen für Zwischengefäße müssen verschiedene bestimmte \

I Erfordernisse erfüllen, wovon bestimmte hiervon in mehr oder :

weniger großem Ausmaß zueinander Im Widerspruch stehen. Ob- <

gleich es für die Platten erwünscht ist, daß sie ein hohes -

Wärmeisolierungsvermögen besitzen, ist es z.B. auch erwünscht, -

daß sie eine beachtliche Beständigkeit gegenüber Erosion i durch die Metallschmelze und durch die Schlacke aufweisen.

Jedoch ist jegliche Änderung in der Beschaffenheit der Platte, ;

welche das Wärmeisolierungsverhalten der Platte verbessert, üblicherweise mit einer Abnahme der Dichte der Platte verbunden, und jegliche Abnahme der Dichte der Platte neigt dazu, daß die Platte eine verminderte Erosionsbeständigkeit aufweist.

In der vorstehend genannten GB-PS 1 364 665 ist angegeben, daß die Oberfläche der Verschleißauskleidung, welche mit der Metallschmelze in Berührung gelangt, mit einem feuerfesten Schutzüberzug überzogen werden kann. Jedoch treten hierbei Herstellungsschwierigkeiten auf, und ein derartiger Überzug kann keine gute Erosionsbeständigkeit über sehr lange Gießvorgänge hinweg, die in steigendem Ausmaß in der modernen Praxis des Stranggießens von Stahl angewendet werden, erteilen.

In der DE-OS 27 45 271 ist ein Weg für die Erzielung eines brauchbaren Kompromisses mit Bezug auf Wärmeisolierung und Erosionsbeständigkeitseigenschaften angegeben, gemäß welchen ein Anteil von teilchenförmigen!, kohlenstoffhaltigem Material in die Steine einverleibt wird. Obgleich auf diese Weise verbesserte Steine hergestellt v/erden können, besteht die Beschränkung, daß eine Erhöhung des Anteils an kohlenstoffhaltigem Material über eine bestimmte Höhe hinaus zur Verbesserung der Erosionsbeständigkeit andererseits nachteilig die Wärmeisolierungseigenschaften in einem nicht annehmbaren Ausmaß beeinträchtigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Gießpfanne oder ein Zwischengefäß zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem Außenmetallmantel und einer an den Mantel angrenzenden Dauerauskleidung aus feuerfestem Material ge-'schaffen, wobei die Dauerauskleidung oder permanente Aus- ·

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kleidung mit einer inneren Verschleißauskleidung versehen ist, die wärmeisolierende Platten mit einer nach innen gerichteten erosionsbeständigen Schicht und einer stärker wärmeisolierenden Rückschicht aufweist, wobei bei Gebrauch die erosionsbeständige Schicht die Rückschicht vor dem Angriff der Stahlschmelze in dem Zwischengefäß schützt, und die von der Rückschicht erteilte Wärmeisolierung die Temperatur der Außenfläche der Platten auf ein Maximum von 7oo°C am Ende von einem einstündigen Stranggießen beschränkt.

Durch die Verwendung eines Zwischengefäßes oder einer Gießpfanne gemäß der Erfindung ist es möglich, den Wärmeverlust aus dem Stahl auf ein ausreichend niedriges Ausmaß zu beschränken und dennoch eine innere Verschleißauskleidung zu haben, die in zufriedenstellendem Ausmaß der Dauer eines langanhaltenden Stranggußarbeitsganges ohne die Neigung zur Verunreinigung des Stahles standhält.

Gemäß der Erfindung wurde auch festgestellt, daß Platten, welche sämtliche einer Reihe von besonderen Erfordernissen erfüllen, besonders zufriedenstellend für die innere Verschleißauskleidung eines Zwischengefäßes oder einer Gießpfanne gemäß der Erfindung sind.

Eine Platte gemäß der Erfindung für den Gebrauch in der inneren Verschleißauskleidung eines Zwischengefäßes oder einer Gießpfanne gemäß der Erfindung hat eine erosionsbeständige obere Schicht oder freiliegende Schicht (die der Stahlschmelze in dem Zwischengefäß gegenüberliegt) mit einer Dichte von. 1,2 bis 1,8 g/cm , welche 6o bis, 95 Gew.?6 insgesamt von einem oder mehreren teilchenförmigen feuerfesten Materialien,bestehend aus Chromit, Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd, aluminiumoxydreichen Aluminosilicaten und Magnesiumoxyd, o,5 bis 15

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Gew.% an feuerfesten Fasern, ο Ms 3 Gew.?£ an organischen Fasern, 0 bis 2o Gew.% eines teilchenförmigen kohlenstoffhaltigen Materials und eines Bindemittels umfaßt, wobei die Gesamtmenge von jeglichem organischen Material 4,5 Gew.% nicht übersteigt, und die Gesamtmenge von jeglichem anorganischen Bindemittel 2o Gew.?S nicht übersteigt, und eine an die Oberflächenschicht gebundene oder befestigte Rückschicht mit einer Dichte von o,3 bis l,o g/cm , die 6o bis 95 Gew.% eines teilchenförmigen feuerfesten Materials, 0 bis 3o Gsw.% an feuerfesten Fasern, 0 bis Io Gew.?o an organischen Fasern und eines Bindemittels umfaßt, wobei die Menge von jeglichem organischen Bindemittel Io Gew.?6 und die Menge von jeglichem anorganischen Bindemittel Io Gew.% nicht übersteigt.

Die relativ hohe Dichte der Oberflächenschicht und die vorgeschriebene Zusammensetzung, insbesondere der substantiierte Prozentsatz der bezeichneten teilchenförmigen feuerfesten Materialien ermöglichen die Erzielung von sehr guten Erosionsbeständigkeitseigenschaften, wobei jedoch eine ganze_i oder vollständige Platte mit der Dichte und Zusammensetzung, welche für die Oberschicht gemäß der Erfindung vorgeschrieben ist, im allgemeinen als eine ⁿlatte angesehen wird, welche ungenügende Wärmeisolierungseigenschaften für eine innere Verschleißau ski ei. dungsplatte für ein Zwischengefäß oder eine Gießpfanne liefert. Jedoch kann aufgrund der Anwesenheit der Rückschicht in den Platten gemäß der Erfindung ein gutes Wärmeisolierungsverhalten den Platten erteilt werden, und zwar ohne jeglichen nachteiligen Effekt auf deren Erosionsbeständigkeit. ·

Die guten Wärmeisolierungseigenschaften, die den Platten durch die Rückschicht erteilt werden, sind mit der relativ niedrigen Dichte der Rückschicht verbunden. Eine ganze Platte mit einer niedrigen Dichte, z.B. von o,6 g/cm⁵, würde eine

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ungenügende Erosionsbeständigkeit aufweisen, selbst wenn sie ein oder mehrere der feuerfesten Materialien, wie sie für die Oberflächenschicht oder Deckschicht der Platten gemäß der Erfindung angegeben sind, enthält.

Die Oberschicht schützt die Rückschicht vor dem direkten und möglicherweise erosiven Kontakt mit der Stahlschmelze in dem Zwischengefäß, und da die Oberflächenschicht selbst gewisse Wärmeisolierungseigenschaften besitzt, bedeutet dies, daß selbst der Teil der Rückschicht, der der Stahlschmelze am nächsten liegt, einer Temperatur unterworfen ist, die wesentlich niedriger als diejenige des geschmolzenen Stahls ist. Die Tatsache, daß die Rückschicht auf diese Weise geschützt wird, ist besonders vorteilhaft insofern, als dies bedeutet, daß die Erfordernisse hinsichtlich der Feuerfestigkeit weniger streng sind als für eine Schicht in Berührung mit der Stahlschmelze und also keine Bedingung hinsichtlich der Erosionsbeständigkeit hierfür besteht. Infolgedessen können bestimmte verhältnismäßig billige Materialien in der Rückschicht verwendet werden, welche in der Ober- oder Vorderschicht nicht annehmbar wären.

Beispiele für geeignete teilchenförmige feuerfeste Materialien für die R-ückschicht umfassen Siliciumdioxyd, z.B. Quarzsand und feuerfeste Silicate, welche einfache Silicate, wie Olivin, oder komplexe Silicate, wie Aluminiumsilicate, sein können. Geeignete Aluminiumsilicate sind Mineralien oder regenerierte Materialien, z.B. Schamotte. Teilchenförmige feuerfeste Materialien von leichtem Gewicht können ebenfalls verwendet werden, z.B. expandierte Schamotte, Diatomeenerde, Flugaschenschwimmmaterial (fly ash floaters), expandier-| ter Perlit und calcinierte Reishülsen. Vorzugsweise sind die I feuerfesten Fasern in der Rückschicht Fasern aus Calciumsili- I

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cat. Die Rückschicht enthält vorzugsweise organische Fasern, z.B. aus Papier. Vorzugsweise besteht jegliches organische Bindemittel in der Rückschicht aus Stärke und/oder einem oder mehreren Harzen, z.B. Phenolformaldehyd- und Harnstoffformaldehyd-Harzen. Irgendein anorganisches Bindemittel in der Rückschicht besteht vorzugsweise aus kolloidalem Kieselsäuresol, kolloidalem Aluminiumoxydsol, einem Phosphatbindemittel, einem hydraulischen oder feuerfesten Zement oder einem bindenden Ton, z.B. Bindeton oder Bentonit.

Als teilchenförmiges kohlenstoffhaltiges Material in der Deck- oder Oberschicht wird Koks, Graphit, Kohleelektrodenabfall, Pech, Teer, Ruß, Holzkohlenpulver oder Anthrazit- ■ staub bevorzugt. Das Bindemittel in der Deck- oder Oberschicht kann organisch und/oder anorganisch sein, und geeignete Bindemittel umfassen solche, wie sie in Verbindung mit der Rückschicht angegeben wurden. Im allgemeinen beträgt vorzugsweise die Menge des Bindemittels in der Deck- oder Oberschicht weniger als diejenige in der Rückschicht. Eine Sinterhilfe, z.B. Borsäure, kann in die Deckschicht aufgenommen werden, um die Fähigkeit dieser Schicht zur Beständigkeit gegenüber Erosion und hohen Temperaturen zu erhöhen.

Die Platten gemäß der Erfindung werden vorzugsweise hergestellt, indem man eine Schicht aus den Bestandteilen für die Rückschicht in einer permeablen oder durchlässigen Form vorsieht, einen wäßrigen Brei der Bestandteile für die Deckoder Oberschicht oberhalb der Schicht in der Form anordnet, den Brei durch die Schicht in der Form hindurch entwässert und die so gebildete zusammengesetzte Platte erhitzt, um sie zu trocknen und um das Bindemittel zu härten. Die Schicht in der Form, welche die Bestandteile für die Rückschicht umfaßt, kann in der Form durch Entwässerung in der Form eines wäßrigen Breies oder einer wäßrigen Aufschlämmung der Bestandteile

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für die Rückschicht gebildet werden oder die Rückschicht kann eine vorgeformte zusammenhängende Schicht, z.B. eine Platte, sein, welche in die Form eingebracht wird. Ein Flockungsmittel kann in die Aufschlämmung oder in die Aufschlämmungen einverleibt werden, um die Stabilität der Aufschlämmung zu erhöhen und ein pH-Werteinstellungsmittel, wie z.B. Borsäure, kann der Aufschlämmung zugegeben werden, falls die übrigen Bestandteile der Aufschlämmung derartig sind, daß sie eine Einstellung des pH-Wertes der Aufschlämmung wünschenswert machen.

juie Erfindung wird nachstehend anhand des Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Die folgenden Bestandteile werden in den nachstehend angegebenen Prozentsätzen (bezogen auf Gewicht) zu einer ersten wäßrigen Aufschlämmung geformt:

Pestandteil g£

Quarzsand (Siliciumdioxydmehl) 83

Calciumsilicatfaser 6,3

Papierfasern 6,3

Phenolformaldehydharz 3,1

Harnstoff-Formaldehydharz 1,3

Die Aufschlämmung wurde in einer permeablen oder durchlässigen Form entwässert.

Die folgenden Bestandteile wurden in den nachstehend angegebenen Prozentsätzen (bezogen auf Gewicht) zu einer zweiten wäßrigen Aufschlämmung geformt.

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Bestandteil °£

Magnesiumoxyd ■ 89,3 Calciumsilicatfaser 5,4

Phenolformaldehydharz 2

Borsäure 2,5

Ausflockungsmittel o,8

Die zweite Aufschlämmung wurde in der Form über und auch an den Seiten der durch Entwässerung der ersten Aufschlämmung erhaltenen Schicht eingeführt, und die zweite Aufschlämmung wurde durch die vorhergehend abgeschiedene Schicht hindurch entwässert. Die Masse in der Form wurde dann in Form eines feuchten zweischichtigen Steins oder einer zweischichtigen Platte, die das Material aus der zweiten Aufschlämmung auf der Oberseite und an den Seiten der aus der ersten Aufschlämmung gebildeten Schicht aufwies, entfernt und diese Platte wurde dann erhitzt, um sie zu trocknen und um das Bindemittel zu härten. Die beiden Schichten hafteten gut aneinander und die erste abgeschiedene Schicht, d.h. die Rückschicht, besaß eine Dichte von o,8 g/cm^ und eine Dicke von 15 mm, und die zweite Schicht, d.h. die Ober- oder Deckschicht, besaß eine Dichte von 1,6 g/cnr und eine Dicke von 15 mm.

Ein Zwischengefäß oder eine Gießpfanne mit einer Dauerauskleidung oder permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material in Angrenzung an deren Metallmantel wurde mit einer inneren Verschleißauskleidung ausgestattet, welche die vorstehend beschriebenen Platten umfaßte, wobei die Deckoder Oberschicht als Stirn- oder Oberfläche in dem Gießtrichter oder in dem Zwischengefäß vorlag. Die Verschleißauskleidung zeigte ein gutes Verhalten beim Stranggießen von Stahl und ergab eine gute Wärmeisolierung mit einer ausreichenden

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Erosionsbeständigkeit, um ein Stranggießen während einer Dauer von 3,5 h zu überstehen.

Ein Wärmeisolierungstest wurde an einer der Platten ausgeführt, wobei festgestellt wurde, daß, wenn die Temperatur an der Oberseite der Deck- oder Oberschicht bei 152o°C gehalten wurde, die Temperatur an der Rückseite der Rückschicht nicht über 6oo°C am Ende während einer Betriebsdauer von 1 h anstieg.

Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Zwischengefäß zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem Außenmetallmantel und einer Dauerauskleidung aus feuerfestem Material in Angrenzung an den Metallmantel und einer inneren Verschleißauskleidung. Die Auskleidung ist aus feuerfesten wärmeisolierenden Platten (vgl. Fig. 2) mit einer nach innen gerichteten erosionsbeständigen Schicht und einer stärker wärmeisolierenden Rückschicht gebildet.

WIEGEND' NIEMANN V KÖHLER GERNHARDT GLAESER

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DlPL-ING. W. NIEMANN HERZOG-WILHELM-STR. 16

OF COUNSEL

W. 43 995/⁸¹ 13/RS 11. Juli 1981

Zusammenfassung

Ein Zwischengefäß zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem Außenmetallmantel und einer dauerhaften oder ständigen Auskleidung aus feuerfestem Material in Angrenzung an den Mantel und mit einer inneren Verschleißauskleidung (expendable lining), die feuerfeste wärmeisolierende Platten mit einer nach innen gerichteten erosionsbeständigen Schicht und einer stärker wärmeisolierenden Rückschicht aufweist, wobei bei Verwendung die erosionsbeständige Schicht die Rückschicht vor dem Angriff durch die Stahlschmelze in dem Zwischengefäß schützt und die von der Rückschicht erteilte Wärmeisolierung die Temperatur an der Außenfläche der Platten auf maximal 7oo°C am Ende von einer Stunde eines Stranggußbetr'iebes begrenzt. Spezifische Innenauskleidungsplatten mit einer hohen Dichte an der Oberseite und mit einer niedrigen Dichte an der Rückseite werden ebenfalls beschrieben.

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Bezugszeichenliste

1 = Zwischengefäß

2 = Metallmantel

3 = wärmeisolierende Rückschicht

4 = erosionsbeständige Schicht

5 = feuerfeste, wärmeisolierende Platte

Claims

1. Zwischengefäß zur Verwendung beim Stranggießen von

Stahl mit einem Außenmetallmantel, einer Dauerauskleidung aus feuerfestem Material in Angrenzung an den Mantel und einer inneren Verschleißauskleidung,

Schutzansprüche

die feuerfeste wärmeisolierende Platten mit einer nach innen gerichteten erosionsbeständigen Schicht und einer stärker wärmeisolierenden Rückschicht umfaßt, wobei im Gebrauch die erosionsbeständige Schicht die Rückschicht vor dem Angriff durch die Stahlschmelze in dem Zwischengefäß schützt und die von der Rückschicht erreichte Wärmeisolierung die Temperatur an der Außenfläche der Platten auf ein Maximum von 700⁰C am Ende eines einstündigen Stranggußbetriebes beschränkt, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste, wärmeisolierende Platte mit einer erosionsbeständigen Oberschicht mit einer Dichte von 1,2 bis 1,8 g/cm versehen ist, die 60 bis 95 Gew.-% insgesamt aus einem oder mehreren teilchenförmigen feuerfesten Materialien, bestehend aus Chrornit,Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd, aluminiumoxydreichen Aluminosilikaten und Magnesiumoxyd, 0,5 bis 15 Gew.-* feuerfesten Fasern, 0 bis 3 Gew.-% organischen Fasern, 0 bis 20 Gew.-% eines teilchenförmigen kohlenstoffhaltigen Materials und eines Bindemittels umfaßt, wobei die Gesamtmenge des organischen Materials 4,5 Gew.-% nicht übersteigt und die Gesamtmenge der anorganischen Bindemittel 20 Gew.-% nicht übersteigt, und mit einer an die Oberschicht gebundenen Rückschicht mit einer Dichte von 0,3 bis 1,0 g/cm versehen ist, die 60 bis 95 Gew.-Ϊ eines teilchenförmigen feuerfesten Materials, 0 bis 30 Gew.-% feuerfeste Fasern,0 bis 10 Gew.-% organische Fasern und ein Bindemittel.

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umfaßt, wobei die Gesamtmenge der organischen Bindemittel 10 Gew.-% nicht übersteigt und die Gesamtmenge der anorganischen Bindemittel 10 Gew.-% nicht übersteigt.

2. Zwischengefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige feuerfeste Material der Rückschicht Si 1iciumdioxyd oder ein feuerfestes Silikat enthält.

3. Zwischengefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschicht organische Fasern enthält,

4. Zwischengefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschicht eine größere Menge an Bindemitteln als die Oberschicht enthält.