PL44936B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 10 pazdziernika 1961 r. *&d wfo POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWE] OPIS PATENTOWY Nr 44936 ¦KL 31 i, 10/05 - VEB Fachanstalt fur Giessereiujeseii*) % Ah^Z^IOfc Drezno, Niemiecka Republika Demokratyczna Sposób zmniejszania wagi glowy wlewka zwlaszcza we wlewkach stalowych Patent trwa od dnia 18 czerwca 1960 r.Wiadomym jest, ze ciekle metale przy krzep¬ nieciu mniej lub wiecej kurcza sie. Zwlaszcza duzy jest skurcz stali, która przy szczególnie niekorzystnych proporcjach w czasie krzepnie¬ cia moze zmniejszyc swoja objetosc az do 10%.Jezeli nawte naogól biorac skurcz w stali nie przekracza 6%, to mimo to jest niezbednym, dla unikniecia jam skurczowych we wlewkach, umieszczenie u góry na wlewkach tak zwa¬ nych nadlewów, których waga wynosi przecia- tnie od 14 do 16% wagi wlewka. Ta duza wa¬ ga nadlewu jest uwarunkowana przez straty ciepla w ciagu krzepniecia, które nastepuja po czesci przez wypromieniowanie, a po czesci przez bezposredni przeplyw ciepla ze stali w górnej czesci kokily albo kolpaka lub poprzez mase wykladzinowa. Im bardziej znikome sa te straty, tym mniejsze moga byc nadlewy i tym wiekszy jest uzysk nadajacej sie do uzyt- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa inz. Michael Apfel- blócki inz. Georg Fitshi i inz. Johannes Gerth. ku stali oraz tym wyzsza jest rentownosc pro¬ dukcji.Dalej jest wiadomym, ze do unikniecia wzgle¬ dnie zmniejszenia wzglednie wyrównania strat cieplnych w glowach wlewków stosuje sie rózne sposoby na przyklad obnizenie punktu krzep¬ niecia cieklej stali w glowie wlewka przez zmiane stopu, zwlaszcza przez naweglenie stali, ograniczenie strat cieplnych przez zastosowa¬ nie mas izolacyjnych i wyrównanie strat ciepl¬ nych przez dodatkowe ogrzewanie glowy wlew¬ ka. ) Z praktyki wiadomo, ze stal o wysokiej za* wartosci wegla posiada nizszy punkt krzepli¬ wosci od stali o malej zawartosci wegla i jedna z metod polega na posypywaniu cieklej stali, celem zwiekszenia zawartosci wegla, odpowied¬ nimi materialami, które glównie skladaja sie z wegla, jak wegiel drzewny, wegiel elektrodowy, maka koksownicza i tym podobne materialy.Przez to stal w glowie wlewki lub obudowie po¬ zostaje dluzej ciekla niz stal stalowego wlewka w kckily. Jednak to naweglanie stali zmienia jajwlasciwosci, a zwlaszcza podwyzsza znacznie twardosc. Wiadomym jest, ze naweglanie przy- np»| *||w-dól wlewka, tak-ze stal w górnej czesci wliiwka Jest tak lifwoftn^ze dla wielu celów jest ona nieprzydatna i dlatego tez stal taka nie nadaje sie do walcowania. Dlatego ten spo¬ sób naweglania zostal prawie we wszystkich kablowniach zarzucony. W ostatnich latach przyjal sie dlatego w stalowniach inny sposób, a mianowicie nagrzewanie stali w podgrzewa¬ czu. Mianowicie formuje sie cylinder lub okre¬ slony element z masy egzotermicznej, który wbudowuje sie w forme, która zapala sie po zalaniu formy i nagrzewa odpowiednio stal w podgrzewaczu, tak, ze podgrzewacz moze byc znacznie mniejszy a jednakowo skuteczny. W stalowniach przy odlewaniu bloków sposób ten nie znajduje równiez zastosowania. Najczesciej bowiem srednica lub przekrój wlewków sta¬ lowych jest tak duza, ze nagrzanie stali z ze¬ wnatrz, a wiec od strony nadlewu, jest niedo¬ statecznie skuteczne. Oprócz tego wytwarzanie tych ksztaltek i cylindrów jest stosunkowo drogie i zajelo by zbyt wiele czasu, dlatego sposób ten jest stosowany w stalowniach tylko w szczególnych przypadkach.Dlatego nalezy spowodowac, aby w stalow¬ niach ten niewatpliwie wyjatkowo skuteczny i rentowny sposób zostal zastapiony przez prost¬ szy sposób. W tym celu na powierzchnie wlew¬ ka sypie sie mase izolujaca lub ogrzewajaca, aby w ten sposób zapobiec stratom cieplnym przez wypromieniowanie i osiagnac dodatkowo ogrzewanie powilerpcholi stlalowego wlewka.Rozumie sie przy tym, ze jednoczesnie moze nastapic takze ogrzanie lub odizolowanie glo¬ wy wlewka od tej strony jak w podgrzewa- czachoodlewów.przy zalewaniu form, o ile ta¬ kowe bedzie uwazane za korzystne lub nie- bedne.Do tego celu uzywa sie juz oddawna proszku zapobiegajacego tworzeniu sie jam skurczo¬ wych, który albo dziala jedynie izolujaco, albo na skutek zawartosci koksu, wegla drzewnego, t wegla elektrodowego itd. oddzialywuje na wspomniane juz naweglenie stali na powierz¬ chni nadlewu i oddzialywuje tym samym na opadanie linii zakonczenia krzepniecia na wy¬ kresie równowagi ukladu metali. , Znane jest równiez stosowanie dwóch warstw pokrywajacych, z których jedna dziala ogrzewa- jaco a druga izolujaco. Te obydwie warstwy zo¬ stana nalozone albo bezposrednio jedna po dru¬ giej albo kolejno w duzych odstepach czasu., Równiez jest znane nasypywanie warstwy egzotermicznej na dopiero co wlana stal, na¬ stepnie usuwanie resztek z tej wypalonej war¬ stwy i umieszczenie drugiej warstwy równiez ogrzewajacej. Sposób ten jest w istocie swej wskutek silnego promieniowania ciepla prze¬ wlekly i niebezpieczny, tak, ze sposób tne nie zawsze moze byc stosowany.\ Stosowane sa takze plyty izolacyjne, seg- f menty izolacyjne, wstawki, pierscienie itd., umieszczone w górnej czesci kokili lub w obu¬ dowie kokilL Wytwarzanie tych czesci, nie¬ bezpieczenstwo ich zlamania sie przy wysylce i przy stosowaniu jak równiez trudnosci i stra¬ ta czasu przy wbudowywaniu takich ksztal¬ tek czynia ich zastosowanie nierentowne i po¬ zwalaja na zastosowanie tylko przy szczegól¬ nie wysokogatunkowych odlewach stalowych.Przedmiotem wynalazku jest sposób, którego celem jest zmniejszenie wagi glowy wlewka, zwlaszcza przy odlewaniu stali przez zastosowa¬ nie dwóch róznych warstw pokrywajacych, które bezposrednio i kolejno zostana nasypane na powierzchnie cieklej stali w glowie wlewka, przy czym wrasta pierwsza dziala glównie nagrzewajaco, ale jednoczesnie takze izolujaco gromadzac cieplo, podczas gdy druga warstwa umieszczona na pierwszej dziala glównie izolu¬ jaco, przy czym wspomaga jednoczesnie dziala¬ nie masy warstwy spodniej.Wielorakie rozwazania i obserwacje w sta¬ lowniach doprowadzily do nowych wymagan, którym musi odpowiadac masa egzotermiczna dla tych specjalnych celów. Doswiadczenia te sa wedlug wynalazku wykorzystane w egzo¬ termicznych masach grzewczych i prowadza do zasadniczych róznic w zestawieniu w sto- siyaku do mas znanych dotychczas. I tak na przyklad przy odlewaniu stalowych wlewków mozna bardzo czesto zaobserwowac, ze na po¬ wierzchni podnoszacej sie w czasie zalewania kokili stali plywa skrzep, który sklada sie z juz zakrzeplej i mniej lub bardziej utlenionej stali. Ten skrzep przy zanikaniu cieklej stali pozostaje czesto zawieszony okolo kokili i two¬ rzy stala pokrywe. Jezeli teraz nasypie sie na ten przywarty do kokili skrzep znany dotych¬ czas proszek zapobiegajacy tworzeniu sie jamy skurczowej i rzadzizn lub mase ogrzewajaca, to nie zdolaja one stopic tego skrzepu; proszek lub masa lezac na tym skrzepie oddzialywuje na zmniejszenie strat cieplnych stali w kokili na skutek wypromieniowania, poniewaz jed¬ nak proszek ten lub masa nie leza tak jak powinny bezposrednio na cieklej stali nie moga wiec przenosic i wywierac ciepla na ciekla stal, — 2 —tak, ie dzialanie cieplne proszku jest mocno ograriiczone.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze natychmiast po nasypaniu masy nastepuje jej zaplon i przez to osiaga sie gwaltowne oddzia¬ lywanie cieplne, które roztapia plywajacy skrzep, aby masa ogrzewajaca mogla lezec na stali cieklej i bezposrednio oddzialywac na cie¬ kla staL Szybki zaplon osiaga sie przez dodanie do masy zwiazków tlenowych, które w wyzszej temperaturze szybko rozpadaja sie, jak np. azotany, chlorany, nadchlorany, nadtlenki i tym podobne zwiazki z drobno zmielonym py¬ lem weglowym.Przy szybkim zaplonie czesci mieszaniny, uaktywniaja sie takze wolniej rozpadajace sie nosniki tlenu znajdujace sie w wiekszej ilosci w mieszaninie. Okres zaplonu a wiec i ogrza¬ nia skrzepu trwa tylko kilka sekund, a dopiero po tym zachodzi reakcja spalania calej masy, która jest teraz dalej prowadzona przy pomocy wolno dzialajacych nosników tlenu, np. zgorze¬ liny walcowanej, mlotowiny i podobnych tlen¬ ków metali.Uzyskuje sie teraz bardzo wysoka tempera¬ ture, a tym samym wystarczajacy skutek cie¬ plny, przy czym okres ogrzewania winien trwac mozliwie dlugo, aby powierzchnia staii, która krzepnie dopiero po dluzszym czasie, a przy duzych wlewkach czesto dopiero po paru godzinach, byla mozliwie jak najdluzej ogrze¬ wana i utrzymywana w stanie cieklym.Obok wyboru wolno reagujacych nosników tlenu nalezy okreslic ich ilosc, aby przy ich pomocy nie dokonac calkowitego spalania metali niezbednych do utlenienia i do reakcji termi¬ cznej, np. aluminium, krzemu, potasu, magnesu itp. Przy pomocy tych wolnodzialajacych nos¬ ników tlenu osiaga sie niecalkowite spalanie.Z drugiej strony jednak dla uzyskania silnego skutku cieplnego jest niezbedne calkowite spa¬ lanie, co osiaga sie takze w opisanej tu masie, jezeli mase ogrzewajaca uczyni sie porowata przez dodatek trocin drzewnych lub maki drzewnej, aby udostepnic doplyw tlenu z po¬ wietrza celem przeprowadzenia calkowitego spalania mieszanki termicznej. Wysoka porowa¬ tosc masy ogrzewajacej na skutek dodatku tro¬ cin drzewnych umozliwia takze niezaklócone ulatnianie sie gazów spalinowych i wydoby¬ wajacych sie podczas krzepniecia stali gazów.Dlatego masa ogrzewajaca jest calkowicie nie¬ ruchoma, nawet przy kilkucentymetrowej gru¬ bosci warstwy i spoczywa jako niewzburzona warstwa na cieklej stali, co ma istotne zna¬ czenie dla skutecznego dzialania masy egzo¬ termicznej.Zostalo takze zaobserwowane, ze reakcja aluminotermiczna przebiega wolniej, jezeli sto¬ suje sie nie samo aluminium, lecz mieszanke aluminium z 75% zelazokrzemem w stosunku od 1:1 do 1:2, przy zachowaniu udzialu alu¬ minium i zelazokrzemu w ilosci okolo 17—30V«.Masa egzotermiczna, utrzymujaca przez dlu¬ gi okres czasu dzialanie cieplne, które roztrzy- ga o skutecznym ogrzaniu glowy stalowego wlewka, zostanie ulepszona przez dodanie do materialu wytwarzajacego cieplo, takze mate¬ rialu izolujacego i zatrzymujacego to cieplo, np. rozdrobnionej cegly szamotowej, odpadów aluminium i innych materialów odpornych na spiekanie, których temperatura spiekania win¬ na byc tak wysoka, aby bylo niemozliwe two¬ rzenie sie spieczonej sztywnej skorupy, aby masa mogla zawsze dotykac, w miare kurcze¬ nia sie, lustra kapieli stalowej, przy czym nalezy szczególnie uwazac, aby nie nastapilo naweglenie lub jakakolwiek zmiana w skladzie chemicznym stali.Wspomniane na poczatku, niezbedne do szyb¬ kiego zaplonu, nieznaczne ilosci pylu z wegla drzewnego spalaja sie w kilka sekund bez reszty i nie powoduja, jak wskazuja liczne próby, na- weglania stali.Znikomy dodatek rzedu od 5 do 7°/« maki fluorytowej lub innych fluorków jest niezbe¬ dny, aby zapalona masa ogrzewajaca utrzymac dostatecznie dlugi okres czasu w stanie cie¬ klym, tak aby ona zawsze lezala na lustrze ka¬ pieli stalowej. Dodatek ten przeciwdziala takze tworzeniu sie skrzepu w zalozeniu, ze zawartosc tego topnika nie przekracza 7°/o.Szczególnie znamienny do masy ogrzewajacej wedlug wynalazku jest dodatek materialu gro¬ madzacego cieplo w postaci tlenku wapniowego w ilosci od 10 do 20°/o. Zawartosc tlenku wap- ( niowego w masach egzotermicznych jest cal¬ kowicie nowym zjawiskiem i czyni mase ogrze¬ wajaca bardzo aktywna, poniewaz tlenek wa¬ pnia pobiera najpierw czesc ciepla wytwa¬ rzajacego sie z reakcji aluminotermicznej i gro- * madzi go, a nastepnie gdy reakcja alumino- termiczna juz zakonczy sie oddaje powoli na rzecz bloku stalowego. Przez to osiaga sie szcze¬ gólnie dlugo zachodzace oddawanie ciepla.Taka mieszanke z masy ogrzewajacej, izolu¬ jacej i gromadzacej cieplo sypie sie, w zalez¬ nosci od wielkosci bloków stalowych, w posta¬ ci warstwy o grubosci od 3 do 10 cm.Wedlug wynalazku stosuje sie jeszcze umie- — 3 —szczanie na masie egzotermicznej drugiej wars¬ twy izolujacej bezposrednio po nalozeniu pierw¬ szej warstwy, przy czym grubosc tej warstwy pokrywajacej moze byc okolo 2 do 3 cm. Nie jest przy tym konieczne, aby ta druga wars¬ twa zawierala substancje egzotermiczne lub naweglajace; warstwa ta moze zawierac je, ale nie posiada to wielkiego znaczenia, bowiem stanowi ona przykrywajaca warstwe izolujaca.Przy tym waznym jest tylko, aby takze ta druga warstwa na skutek zastosowania ma¬ terialów o róznej wielkosci ziarn posiadala duza liczbe poróWj^poniewaz przez to zostanie iimozliwioner~wypalenie sie lezacej pod spodem warstwy egzotermicznej, bowiem niezbedny tlen z powietrza posiada dostep przez warstwe przykrywajaca do warstwy spodniej. v Wysoka porowatosc jest takze z tych powo¬ dów pozadana, aby wytwarzajace sie w wars¬ twie ogrzewajacej gazy spalinowe mogly spo¬ kojnie przecisnac sie przez warstwe przykrywa¬ jaca, bez zburzenia jej. Wysoka przepuszczal¬ nosc gazów, która musi posiadac warstwa przykrywajaca przy zastosowaniu opisanego wynalazku, zostanie osiagnieta przez specjalne zestopniowanie wielkosci ziaren uzytych ma¬ terialów, jak gruz koksowy i tym podobne, przy czym najlepszymi okazuja sie ziarna o wielkosci od 1 do 4 mm.Jezeli w szczególnych przypadkach okaze sie koniecznym wytwarzanie ksztaltek z tej egzo¬ termicznej masy, wtedy nalezy ja zmieszac w znany sposób, ze srodkiem wiazacym organicz¬ nym lub nieorganicznym np. z bentonitem albo dekstryna w ilosci od 2 do 3*/t W postaci tego rodzaju ksztaltek opisana masa egzotermiczna moze byc uzyta takie dla wiekszych odlewów stalowych. Przy zastosowaniu masy jako pro¬ szku do posypywania tego rodzaju srodki wie¬ zace sa zbedne.Masa ogrzewajaca wykazuje przewaznie na¬ stepujacy sklad procentowy w stosunku wa¬ gowym: 17—30Vo wiórów aluminiowych plus zmielony 75f/§ zelazokrzem, 20—40V« tlenku zelaza, zgorzeliny walcowniczej lub mlotowiny, 15—35#/e odpornego na spiekanie materialu izo¬ lacyjnego, jak rozdrobniona cegla szamotowa, odpady aluminium itd., 10—20°/o tlenku wapnia, 2—5*/o wiórów drzewnych lub maki drzewnej, 2—7V« pylu wegla drzewnego, 2—7 potasowego lub sodowego i 5—7Vt fluoryto- wej.Ten sposób zmniejszenia wagi glowy wlewko przez zastosowanie dwóch opisanych proszków posypujacych jest uzywany nie tylko przy odle¬ waniu stali, lecz takze przy odlewaniu innych cieklych metali, mianowicie takze przy odle¬ waniu stopów miedzi, niklu i metali lekkich. PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zmniejszania wagi glowy wlewka, zwlaszcza we wlewkach stalowych, przez na- sypywanie na powierzchnie cieklej stali lub metalu masy termicznej lub izolujacej! w którym bezposrednio po nasypaniu masy ogrzewajacej osiaga sie szybki zaplon przy pomocy dodatku szybko rozpadajacych sie nosników tlenu jak azotany, chlorany, nad¬ chlorany, nadtlenki i tym podobnych, jak równiez pylu. wegla drzewnego, znamienny tym, ze calkowite spalanie mieszanki termi¬ cznej nastepuje bardzo powoli na skutek odpowiednio niskiej zawartosci wolno dzia¬ lajacych nosników tlenu jak zgorzelina wal¬ cownicza i na skutek zastapienia czesci alu¬ minium przez krzem i stopniowe dodawanie tlenu z powietrza, oraz ze ten dlugo oddzia- lywajacy skutek cieplny jest wzmacniany przez dodatek elementów gromadzacych cie¬ plo i izolujacych, oraz ze przez dodanie flu¬ orków zapobiega sie oskorupieniu masy ogrzewajacej, jak równiez ze na mase ogrze¬ wajaca naklada sie warstwe pokrywajaca o grubosci od 2 do 3 cm, która posiada du¬ za porowatosc na skutek zastosowania grttau koksowego i podobnych materialów, dzieki czemu stanowi dobra izolacje i umozliwia dostep tfenu z powietrza do nizej polozonych warstw masy ogrzewajacej oraz gwarantuje spokojny doplyw gazów spalinowych bez zburzenia warstwy pokrywajacej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze znajdujace sie w masie ogrzewajacej metale aluminium i krzem w calosci lub czesciowo zostana zastapione przez ich wy¬ sokoprocentowe stopy, jak np. przez wióry z uzywanych obecnie walcowanych stopów aluminiowych i odlewów aluminiowych albo przez zmielony najmniej 75i/# zelazokrzem
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do masy ogrzewajacej dodaje sie jako material gromadzacy cieplo tlenek wapnia w ziarnach o wielkosci od 0 do 5 ram.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla zabezpieczenia sie przed tworzeniem sie skrzepów do masy ogrzewajacej dodaje sie fluorytu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wysoka przepuszczalnosc gazów w masie ogrzewajacej uzyskuje sie przez, dodatek od2 do 5#/« Wtór drzewnych lub maki drzew¬ nej. «
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wspólczynnik przepuszczalnosci gazów masy ogrzewajacej i warstwy pokrywaja¬ cej musi wynosic przynajmniej 500.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze opisana masa ogrzewajaca wykazuje prze¬ waznie nastepujacy sklad procentowy w sto¬ sunku wagowym: 17—30°/o wiórów aluminiowych plus zmielo¬ ny 75°/ozelazokrzem 20—40°/o tlenku zelaza, zgorzeliny walcow¬ niczej, lub mlotowiny 15—35°/o odpornego na spiekanie materialu izolacyjnego jak rozdrobniona cegla szamotowa^odpady aluminium itd. 10—20g/o*TIeTIIaPwapnia 2— 5*/« wiórów drzewnych lub maki drzew¬ nej 2—7% pylu wegla drzewnego 2— TV© azotanu potasowego lub sodowego 5— 7% maki fluorytowej
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwa pokrywajaca mase ogrzewajaca sklada sie z ziaren o grubosci od 0 do 5 mm, co zapewnia uzyskanie duzej wymaganej przepuszczalnosci gazów. VEB Fachanstalt fiir Giessereiwesen Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowy PL