SE529586C2 - Sätt att framställa slitfoder i gjutskänkar och gjutlådor - Google Patents

Description

529 Seg " organiskt avfall t.ex. hushållsavfall som hjälper till med nedbrytningen av däri ingående restfenoler.

Det finns alltså redan av miljöskäl orsak att leta efter något nytt bindemedel för de partikelformiga eldfasta material som idag utnyttjas som slitfoder i giutskänkar och gjutlådor.

Flera olika eldfasta material med låg värmelediiingsfórinåga har tidigare använts för infodring av gjutskänkar och gjutlådor såväl i form av ovan nämnda fórframställda block som i partikelforrn och i det senare fallet då som huvudkomponenten i de likaledes ovan nämnda härdbara massorna. Samma partikelfonniga eldfasta massor kan utnyttjas som baskomponenter i slitfodret enligt föreliggande uppfinning. Vilket eldfast material som i varje särskilt fall kommer till användning i slitfodret enligt föreliggande uppfinning är till stor del beroende av vilken typ av smält metall som skall hanteras i den därmed infodrade anordningen.

Som exempel på lämpliga dylika eldfasta partikelforrniga eldfasta material kan nämnas kiseldioxid, magnesit, aluminiumoxid och aluminiumsilikater, såsom chamotte, magnesiumsilikater, såsom olivin, och kolhaltiga eldfasta material såsom krossad koks och masugnsslagg. Dessutom är det redan tidigare känt att i här aktuella värmebeständiga foder blanda in mindre mängder organisk eller oorganisk fiber eller sågspån som fórgasas då slutprodukten dvs. infodringen kommer i kontakt med smältan och som därvid bildar porer som sänker den färdiga infodringens värmeledningsfórrnåga.

Således, enligt föreliggande uppfinning har man åstadkommit ett förbättrat sätt att framställa slitfoder i för metallgjutning avsedda gjutskärikar och giutlådor som kärmetecknas av att första skiktet tillfóres mellan gjutlådans eller gjutskänkens mera permanenta infodring och en matris och att vart och ett av nästa skikt tillföres efter varandra mellan en matris och ett redan härdat skikt av eldfast material och att varje skikt efier att ha bildats, i sin helhet härdas innan nästa skikt tillföres medelst ur vattenglaset genom tillförsel av koldioxid utfálld kiselsyrehaltig gel.

Enligt ytterligare aspekter for sättet att framställa slitfoder i for rnetallgjutning avsedda gjutskänkar och gjutlådor enligt uppfinningen gäller att: 529 586 s som matris för definition av gjutskänkens eller gjutlådans inre för den däri tappade metallsmältan avsedda utrymmet utnyttjas en av frigolit (styropor) som ej behöver avlägsnas innan smältan tappas i, då denna förintas av smältans värme. det faktum att frigolitmatrisen, som smälter bort då metallsmältan tilltöres, ej behöver avlägsnas innan smältan tillföres utnyttjas för att ge gjutskänken eller gjutlådan ef! åtminstone delvis täckande lock. frigolitmatrisen byggs upp av flera olika delar omkring en tom kärna. frigolitmatrisens tomma inre tillsammans med separata kanaler eller andra håligheter i frigoliten utnyttjas för att tillföra koldioxiden till det natron- eller kalivattenglashaltiga pulverrnaterialet. slitfodret byggs upp i flera olika skikt mellan gjutlådans eller gjutskärikens mera permanenta infodring och en stegvis tillbakadragbar eller krympbar matris varvid varje skikt av eldfast material har sin specifika sammansättning men samtliga innehåller en natron- eller kalivattenglastillsats som, innan nästa skikt tillföres, genom tillförsel av kolsyra bringas att binda sitt specifika skikt internt och med angränsande skikt medelst därvid utfälld kiselsyrehaltig gel.

I enlighet med föreliggande uppfinning föreslås nu alltså att man istället för de hittills vanligast utnyttjade fenolhartserna och ev. andra för samma ändamål utnyttjade härdbara komponenter efter formningen av den värmebeständiga kornformi ga massan binder densamma genom att en däri redan inledningsvis gjord inblandning av en mindre mängd vattenglas reageras med tillförd kolsyra till en kiselsyrehaltig gel, som snabbt binder det kornformiga basmaterialet till en färdig beläggning som får en god egen styvhet, hållfasthet och bindning mot redan befintlig mera beständig infodring. Uppfmningen innebär att såväl natronvattenglas (Sodium silicate) som kalivattenglas (Potassium silicate) kan användas. I det följande kommer därför i flera fall den generella beteckningen vattenglas att användas. Som regel ger en vattenglastillsats på något över 4% eller kanske helst en tillsats om 6-12% efter kolsyretillsats en tillräcklig mängd kiselsyrehaltig gel för att binda en partikelforinig grundmassa av här avsett slag. 5291586 4 Grundtekniken att binda kornforrniga eldfasta massor genom inblandning av mindre mängder av natron- eller kalivattenglas som efter massans formning reageras med kolsyra har tidigare utnyttjats inom gjuteritekniken vid framställningen av främst giutkämor och formar samt vid infodringen av sj unkboxar. Den tekniken finns t.ex. beskriven i svensk patentansökan 4837 för 1956. Såvitt vi vet har emellertid den däri beskrivna ”Kolsyremetoden” hittills aldrig tidigare föreslagits för framställning av så stora komponenter som slitfodren vid gjutskänkar och gjutlådor där dessutom det genom kolsyrehärdningen stelnade materialet hela tiden ställs i direktkontakt med en metallsmälta som under åtminstone delar av kontakttiden kommer att befinna sig i rörelse och alltså utgöra ett extremt slitande medium.

Det kan tyckas näraliggande att överföra en känd teknik från sjunkboxar till gjutlådor och skänkar men det faktum att så hittills inte tidigare tycks ha blivit gjort trots att ”Kolsyremetoden” varit känd inom gjuteriteknikområdet sedan åtminstone 1950-talet måste tas som en indikation på att denna tekniköverfriring ingalunda legat nära till hands för de fackmän som dagligdags arbetat inom det aktuella teknikområdet.

Grundtanken bakom uppfinningen är sålunda att utnyttja ”Vattenglasmetoden” för framställning av slitfoder för gjutskänkar och gjutlådor, vilket alltså i sig innebär att gjutskänkens eller gjutlådans slitfoder bildas av ett mellan dess mera permanenta infodring och en i densamma nedförd fixtur införd flytbar massa av kornfonnigt eldfast material som tillförts åtminstone 4 % och företrädesvis 6-12 % natron- eller kalivatterrglas och som väl på plats tillförs kolsyra i en mängd, som omvandlar vattenglastillsatsen till en tillräcklig mängd kiselsyrehaltig gel för att binda det partikelforrnig eldfasta materialet till en väl sammanhållen kropp som helt utfyller utrymmet mellan den mera permanenta infodringen och fixturen, vilken senare därefter kan avlägsnas. Kolsyretillförseln kan t ex ske genom ett kanalsystem i fixturen.

Som redan nämnts har ”Vattenglasmetoden” tidigare använts för framställning av gjutformar och värmebeständiga infodringar av sjunkboxar dvs. produkter som är både mindre och utsatta för mindre allvarligt slitage än slitfodret i gjutskänkar och gjutlådor. Det kan därför åtminstone i vissa fall finnas ett klart behov av att öka hållfastheten för det enligt uppfinningen framställda slitfodret. Enligt en utveckling av uppfinningen sker detta genom en tillsats av metallfibrer vars medelfiberlängd med god marginal överstiger det partikelforrniga eldfasta materialets medelpartikelstorlek men ej är så långfibri gt att det markant hindrar det 529 sse 5 partikelforrniga vattenglashaltiga basmaterialets flytförmåga. Detta innebär att fibermaterialets medelfiberlängd inte i någon högre grad bör överstiga 3-5 mm_och samtidigt som fibrernas medelfiberdiameter av samma skäl inte bör överstiga 500 um. Lämplig metallfiberhalt får som regel utprovas för varje särskilt användningsområde. Förutom de nu i och med föreliggande uppfinning föreslagna metallfibertillsatserna kan givetvis även sådana, delvis tidigare föreslagna fibertillsatser såsom organiska fibrer av typen cellulosafibrer och plastfibrer samt oorganiska fibrer av typen glasfibrer och keramiska fibrer innebära väsentliga fördelar i sammanhanget.

Tanken att tillföra fibermaterial till olika eldfasta massor som utnyttjas som infodring av metallurgiska kärl är som redan nämnts i och för sig inte ny men tidigare har det främst rört sig om att man tillfört organiskt fibermaterial såsom cellulosa fibrer som förgasats då infodringen kommit i kontakt med den smälta metallen och därvid bildat intema porer i “ infodringen som sänkt dennas värmeledningsförinåga. I svensk patentansökan 76076819, som _ närmast beskriver en metod för kontinuerlig gjutning varvid den smälta metallstrålen från gjutskäriken omges av ett skyddande rör med en värmebeständig infodring, omnämnes att denna infodring förutom tillsatsen av cellulosa fibrer även skulle kunna innehålla tillsatser av asbestfibrer, aluminiumsilikatfibrer och kalciumsilikatfibrer. Däremot ges där ingen direkt information om vad dessa senare oorganiska fibertyper har för funktion på det färdiga infodringsmaterialet som för övrigt sägs innehålla ett organiskt bindemedel såsom fenylfoimaldehyd- eller karbarnidformaldehydharts.

I och med att grundprincipen för föreliggande uppfinning innebär att det önskade slitfodret vid giutskänkar och gjutlådor byggs upp av en friflytande massa av partikelformigt eldfast material med låg värineledningsförrnåga innehållande en begränsad mängd natron- eller kalivattenglas, som innan den bringas att stelna genom tillförsel av koldioxid, får fylla ut utrymmet mellan gjutskänkens eller gjutlådans mera permanenta infodring och en i resp. objekt nedförd matris, så kan man anse att det i uppfinningsområdet ingår att ta fram lämpligt material till dessa matriser. I och med en utveckling av föreliggande uppfinning föreslås nu att dessa matriser utförs av frigolit (styropor); ett lätthanterligt, lättforniat och billigt material, som dessutom har den fördelen att därav framställda matriser aldrig behöver avlägsnas innan den smälta metallen tillförs resp. skänk eller gjutlåda. Frigoliten har nämligen som material den i detta sammanhang fördelaktiga egenskapen att den vid de temperaturer som blir aktuella 529 see 6 vid metallgjutning snabbt förgasas och förbrärms utan att ge upphov till några skadliga mängder restprodukter.

I och med att frigoliten är lätt att forma kan matriser av önskad form lätt framställas. Det innebär att resp. gjutskänk eller gjutlåda lätt kan ges en ny och strömningstekniskt väsentligt bättre form än den som direkt följer av resp. objekts yttre metallskal. Det enligt uppfinningen av inledningsvis fritt flytande pulverformigt material uppbyggda slitfodret är nämligen inte beroende av att över allt vara helt jämntj ockt varför det, om matrisens förrn tillåter detta, automatiskt kan fås att ge mjuka hörnövergångar och andra av strömningstekniska skäl önskade mjuka övergångar mellan gjutskänkens eller gjutlådans mera rätvinkliga delar.

En annan fördel med att utnyttja frigolitmatriser som inte behöver avlägsnas innan den smälta metallen tillförs är att dessa kan utnyttjas för att ge slitfoder med ett integrerat delvis täckande lock eller tak. Den enda öppningen i slitfodret som skulle behövas är i princip just där den smälta metallen tillförs.

Det finns inte heller något som direkt säger att en frigolitrnatris måste vara av kompakt frigolit. I och med att materialet är lätt att limma , förutsatt att rätt limtyp användes, så är det fullt tänkbart att bygga ihåliga matriser vars ytterskal ger önskad yttre form och vars innerskal endast innehåller så mycket frigolit att matrisen har en tillfredställande hållfasthet för den avsedda engångsanvändningen.

Det för uppfinningen kännetecknande sättet att bygga upp här aktuella slitfodret innebär även att det relativt enkelt kan byggas upp i flera skikt där varje skikt består av olika typer av värmebeständigt material valt ur tidigare uppräknade eldfasta partikelforrni ga basmaterial, varvid framförallt materialet i det inre skiktet blir beroende av den metallsmälta som skall hanteras. Vid uppbyggnaden av dylika flerskiktiga slitfoder torde det bästa sättet vara att arbeta med flera matriser med stegvis minskad volym varvid först utrymmet mellan fixturen med den största volymen och gjutskänkens eller gjutlådans mera permanenta infodring packas med partikelforrnigt vattenglashaltigt eldfast material varefter denna partikelforrniga massa tillförs koldioxid i tillräcklig mängd varvid den därvid utfällda kiselsyregelen bringar massan att stelna varefter den dittills utnyttjade matrisen byts mot en med en något mindre volym varefter nytt partikelformigt vattenglashaltigt material tillförs utrymmet mellan det tidigare framställda delslitskiktet och den mindre matrisen varefter detta materialskikt bringas att ~ 529' 586 7 stelna genom en ny kolsyrestillsats och så vidare. Antalet på detta sätt uppbyggda delslitskikt är i princip obegränsat men rent praktiskt torde det i de flesta fall bara vara aktuellt med färre än fem skikt.

Flerskiktsmetodiken kan även utnyttjas för lagning och förstärkning av redan använda slítskikt. Metoden att bygga upp ett slitfoder med hjälp av flera olika successivt allt mindre matriser innebär även att de olika matriserna inte nödvändigtvis behöver vara uppbyggda på samma sätt. En eller flera av dessa matriser skulle t ex kunna vara uppbyggda närmast SOm en ballong, dvs. uppblåsbara, vilket skulle medföra att de efter det att dess inre övertryck eliminerats skulle kunna avlägsnas genom en ganska begränsad öppning i det färdiga slitmasseskiktet.

Uppfinningen har närmare definierats i bifogade patentkrav och den skall nu endast något ytterligare beskrivas i samband med bifogade figurer.

Av dessa visar Fig. l ett snitt genom en gjutlåda infodrad med hjälp av en frigolitmatris medan Fig.2a och 2b illustrerar den skiktvis uppbyggnad av ett slitfoder Pâ samtliga figurer markerar 1 den yttre fasta väggen till en giutlåda medan 2 på samma sätt på samtliga figurer markerar dennas fasta murade skyddsinfodring.

På Fig. l markerar vidare referensen 3 en, av frigolitdelar (styropordelar) uppbyggd företrädesvis ihålig matris, i vilken tilloppsmynningar 5 för tillförsel av koldioxid från matrisens ihåliga inre 4 till den härdbara pulvermassan 6 fmns anordnade. Huvudtilloppet för tillförsel av koldioxiden till matrisens 3 inre 4 har givits beteckningen 7.

Detta senare är anordnat i den del av matrisen 3 som då tillförseln av en metallsmälta inleds och frigoliten elimineras kommer att bilda gjutlådans inlopp. Som framgår av figuren kommer gjutlådan då att förutom inloppet täckas av ett sammanhängande lock. Eftersom gjutlådans utlopp ej berörs av uppfinningen har det ingen betydelse att detta ligger vid sidan av det på figuren visade snittet.

Tillvägagångssättet enligt uppfinningen är i korta drag att matrisen 3 anbringas i gjutlådan i önskat läge relativt den permanenta infodringen 2 varefter vattenglashaltigt pulvermaterial 6 i enlighet med uppfinningen tillförs och eventuellt packas mellan matrisen 3 och den es29 saa ¿ permanenta infodringen 2 varefter då detta skett koldioxid tillförs matrisens 3 inre hålrurn 4 och fördelas till pulvermaterialet 6 via tilloppsmynningarna 5. Sedan pulvermassan 6 bringats att stelna av därvid bildad kiselsyrehaltig gel är anordningen klar för användning.

På Fig. 2a visas en första större matris 8 som är utrustad med på figuren icke utritade koldioxidtillopp och mellan denna och den permanenta infodringen 2 har ett första vattenglashaltigt pulverskikt 9 anbringats och så snart detta genom tillförsel av kolsyra bringats att stelna avlägsnas matrisen 8 och, vilket visas i Fig. 2b, ersätts av en något mindre matris 10 vilken även denna har inbyggda koldioxidutlopp varefter ett nytt pulverskikt 11 tillförs mellan denna och det tidigare pulverskiktet 9 varefter detta andra pulverskikt bringas att stelna var efter matrisen kan avlägsnas och gjutlådan är klar för användning.

Claims (6)

I 529 5869 Patentkrav

1. Sätt att framställa slitfoder (6, 9, 1 1) i för metallgiutriing avsedda giutskänkar och gjutlådor (1) varvid slitfodret (6, 9, ll) formas av flera skikt av flytbar massa av ett antal olika kornfonniga eldfasta material med låg värmeledningsförrnåga, varav vilka material vart och ett innehållande minst 4 vikts- % och företrädesvis 6 - 12 vikts- % av ett natron- eller kalivattenglas, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v a t t första skiktet tillföres mellan gjutlådans eller gjutskänkens mera permanenta infodring (2) och en matris (3, 8, 10) och att vart och ett av nästa skikt tillföres efter varandra mellan en matris (3, 8, 10) och ett redan härdat skikt av eldfast material och att varje skikt efter att ha bildats, i sin helhet härdas innan nästa skikt tillföres medelst ur vattenglaset genom tillförsel av koldioxid utfälld kiselsyrehaltig gel.

2.Sättenligtkrav l,kän neteckn at därav att sommatris(3,8, l0)f”ör definition av gjutskänkens eller gjutlådans (1) inre för den däri tappade metallsmältan avsedda utrymmet utnyttjas en av frigolit (styropor) (3) som ej behöver avlägsnas innan smältan tappas i, då denna förintas av smältans värme.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v a t t det faktum att frigolitmatrisen (3), som smälter bort då metallsmältan tillföres, ej behöver avlägsnas innan smältan tillföres utnyttjas för att ge gjutskänken eller gjutlådan ett åtminstone delvis täckande lock.

4. Sätt enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v ait t frigolitmatrisen (3) byggs upp av flera olika delar omkring en tom kärna.

5.Sättenligtnågotavkraven2-4,kä n n et e c kn at d är av att frigolitmatrisens tomma inre (4) tillsammans med separata kanaler (5) eller andra håligheter i fiigoliten utnyttjas för att tillföra koldioxiden till det natron- eller kalivattenglashaltiga pulvermaterialet (6, 9, ll).

6. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t d ä r-a v a tt slitfodret byggs uppiflera olika skikt (9, ll) mellan gjutlådans eller gjutskänkens mera permanenta infodring (2) och en stegvis tillbakadragbar eller krympbar matris (8, 10) varvid varje skikt av eldfast material har sin specifika sammansättning men samtliga innehåller en natron- eller kalivattenglastillsats som, innan nästa skikt tillföres, genom tillförsel av kolsyra bringas att binda sitt specifika skikt internt och med angränsande skikt medelst därvid utfalld kiselsyrehaltig gel.