WO1998031646A1 - Verwendung eines drahtgeflechtes - Google Patents

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Stefan Pischek
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Didier-Werke Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ

Definitions

  • the invention relates to the use of a wire mesh covered with a combustible material and assembled as a self-supporting shaped body.
  • Such a wire mesh which is, for example, plastic-coated, is known, for example, for creating fences.
  • the invention is directed to the second group.
  • the technology described above for the formation of pore channels in refractory gas purging elements has so far prevailed, in particular for the following reasons: the channels (pore channels) which arise after the threads or tapes, which are usually made of plastic, are only allowed to have a relatively small cross-section (diameter). point, usually a maximum cross-section of 1.0 mm is aimed for. With larger cross sections, the risk of molten metal infiltration increases considerably. Plastic threads or tapes with such small cross sections, however, only have insufficient inherent stability, so that they have to be assembled in the tensioning devices mentioned. After that, they are usually cast with refractory casting compound. After the fireproof mass has set, the plastic inserts are later burned out during the usually necessary tempering and / or fire of the gas purging element.
  • the invention provides a significant technical advance insofar as the tensioning devices mentioned can be dispensed with.
  • the wire mesh is assembled in a cylindrical shape, for example, it is simply placed on the bottom of a mold for a gas purging plug and then cast over (refilled) with a refractory mass. After setting and demolding, the purging stone can be annealed and / or fired in order to drive out the burn-out sheathing material, so that annular channels are formed around the “wire cables” along which the treatment gas can be transported through the purging body. It is obvious that by selecting appropriate, mostly metallic materials with very small diameters (cross sections), a wire mesh can be produced with the corresponding inherent stability, which is sufficient to keep the molded body dimensionally stable when it is poured over it.
  • the wrapping material can be applied in a thin to thinnest layer. It can consist of plastic, but also of wax, paraffin or similar burn-out materials.
  • the inventive concept is also not subject to any restrictions with regard to the cross-sectional shape of the individual wires. Wires with round cross sections, angular cross sections or the like can be used.
  • the geometry of the molded body is almost arbitrary.
  • the wire mesh can have a conical shape or a truncated cone shape.
  • Cylindrical shapes with angular cross sections are also conceivable; but also shaped bodies with a semicircular cross section, L- or U-shaped cross section fall under the term "shaped bodies"; The only requirement is that when it is placed on a floor, for example, it is self-supporting and this also during the further production process for the ceramic gas purging stones mentioned.
  • coated wire meshes can not only be used for the production of cast gas flushing elements; of course, they can also be used when the ceramic material is pressed.
  • wire mesh allows any execution forms with regard to the concrete geometry. So it can Wire mesh and thus the structure of the subsequent pore channel system. However, more or less coaxial main wires (main channels) are also conceivable, which are connected by individual cross channels (cross wires).
  • a coiled course of individual wires, possibly on a wire base, is also conceivable.
  • wire meshes of the types mentioned can also be assembled next to one another or coaxially with one another.
  • the wire mesh can be used not only in the context of discrete gas purging elements, but also in the context of monolithic gas purging elements (gas purging devices). For example, it can be placed in the base of an electric oven and cast with monolithic ceramic material.
  • Necessary gas connection elements are assigned in a manner known per se.
  • the wire thickness is typically 0.1 to 1.0 mm.
  • the coating can have a very small thickness (thickness) in order to make it more difficult to infiltrate the metal melt after it has been removed (for example by chemical reaction, melting or burnout).
  • the thickness can be less than 0.3 mm, also less than 0.1 mm. With a small gap width, a relatively large flushing cross section is achieved due to the ring channel structure of the channels.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines mit einem ausbrennbaren Material umhüllten Drahtgeflechtes bei der Herstellung von Gasspülelementen, und zwar zur Ausbildung eines Porennetzwerkes innerhalb eines keramischen Matrixmaterials, nachdem das genannte Umhüllungsmaterial ausgebrannt wurde.

Description

Verwendung eines Drahtgeflechtes
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines mit einem aus- brennbare Material umhüllten, als selbsttragender Formkörper konfektionierten Drahtgeflechtes .
Ein derartiges Drahtgeflecht, welches beispielsweise kunststoffbeschichtet ist, ist zum Beispiel zur Erstellung von Zäunen bekannt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine völlig andere Verwendung eines solchen Drahtgeflechtes vorgestellt, nämlich zur Herstellung von keramischen Gasspülelementen, und dort zur Ausbildung eines Porennetzwerkes innerhalb eines keramischen Matrixmaterials, nach dem Ausbrand des genannten Umhüllungsmaterials .
Zur Herstellung derartiger feuerfester keramischer Gasspül- elemente, meist in Form diskreter Gasspülsteine, sind verschiedene Techniken bekannt. Dies betrifft insbesondere die Ausbildung von Poren oder Strömungskanälen, über die ein Behandlungsgas durch den Gasspülstein in eine Metallschmelze eingedüst werden kann.
Grundsätzlich sind drei unterschiedliche Arten derartiger GasspülSteinelemente bekannt, nämlich:
1. Gasspülsteine mit ungerichteter Porosität
2. Gasspülsteine mit gerichteter Porosität
3. sogenannte Schlitzspüler
Die Erfindung ist auf die zweite Gruppe gerichtet .
Der DE 195 04 941 AI ist zu entnehmen, daß Gasspülsteine bekannt sind, bei denen die Gasdurchtrittskanäle mit Hilfe einer räumlichen Netzstruktur gebildet werden, die im inneren des monolithisch abgegossenen feuerfesten Formteils mit Hilfe einer Spannvorrichtung erzeugt werden. Die Herstellung dieses Gasspülsteins wird als relativ aufwendig bezeichnet .
Die gleiche Schrift erwähnt auch bekannte Spüler gemäß DE-OS 38 23 897, bei denen ebenfalls mit Hilfe einer Spannvorrichtung Fäden bzw. Bänder in eine Gießform eingesetzt werden, die nach dem /Abbinden des Formteils herausgezogen oder ausgebrannt werden können.
Die vorbeschriebene Technologie zur Ausbildung von Porenkanälen in feuerfesten Gasspülelementen hat sich insbesondere aus folgenden Gründen bisher durchgesetzt : die nach Ausbrand der meist aus Kunststoff bestehenden Fäden oder Bänder entstehenden Kanäle (Porenkanäle) dürfen nur einen relativ kleinen Querschnitt (Durchmesser) auf- weisen, wobei meist ein maximaler Querschnitt von 1,0 mm angestrebt wird. Bei größeren Querschnitten erhöht sich die Gefahr einer Metallschmelzeinfiltration erheblich. Kunststoffäden oder -bänder mit derart geringen Querschnitten weisen jedoch nur eine unzureichende Eigenstabilität auf, so daß sie in den genannten Spannvorrichtungen konfektioniert werden müssen. Danach werden sie meist mit feuerfester Gießmasse umgössen. Nach 7Abbinden der feuerfesten Masse werden die Kunststoffeinlagen später bei der meist ohnehin notwendigen Temperung und/oder einem Brand des Gasspülelementes ausgebrannt.
Die Erfindung schafft demgegenüber einen wesentlichen technischen Fortschritt insoweit, als auf die genannten Spannvorrichtungen verzichtet werden kann.
Es wird zwar an der Technologie ausbrennbarer Kanalbildner festgehalten; es werden jedoch keine reinen Kunststoffäden oder -bänder verwendet sondern mit einem ausbrennbaren Material umhüllte Drahtgeflechte, die entsprechend der Stabilität des metallischen Basiskörpers eine erhebliche Eigenstabilität aufweisen und entsprechend keiner oder keiner nennenswerten zusätzlichen Verankerung bedürfen.
Ist das Drahtgeflecht zum Beispiel in Zylinderform konfektioniert, so wird es einfach auf den Boden einer Form für einen Gasspülstein aufgesetzt und anschließend mit feuerfester Masse umgössen (übergössen) . Nach Abbinden und Entformen kann der Spülstein getempert und/oder gebrannt werden, um das ausbrennbare Umhüllungsmaterial auszutreiben, so daß um die "Drahtseile" ringförmige Kanäle entstehen, entlang der das Behandlungsgas durch den Spül- körper transportiert werden kann. Es ist offensichtlich, daß durch Auswahl entsprechender, meist metallischer Werkstoffe bei sehr geringen Durchmessern (Querschnitten) ein Drahtgeflecht mit entsprechender Eigenstabilität hergestellt werden kann, welche ausreicht, den Formkörper beim Übergießen mit keramischer Masse formstabil zu halten. Das Umhüllungsmaterial kann in dünner bis dünnster Schicht aufgebracht sein. Es kann aus Kunststoff, aber auch aus Wachs, Paraffin oder ähnlichen ausbrennbaren Materialien bestehen.
Auch hinsichtlich der Querschnittsform der einzelnen Drähte unterliegt der Erfindungsgedanke keinen Beschränkungen. Es können Drähte mit runden Querschnitten, eckigen Querschnitten oder dergleichen Anwendung finden.
Auch die Geometrie des Formkörpers ist nahezu beliebig. So kann das Drahtgeflecht neben der erwähnten Zylinderform eine Kegelform oder Kegelstumpfform aufweisen. Ebenso sind zylinderartige Formen mit eckigen Querschnitten denkbar; aber auch Formkörper mit halbkreisförmigem Querschnitt, L- oder U-förmigem Querschnitt fallen unter den Begriff "Formkörper"; Voraussetzung ist lediglich, daß dieser, wenn er beispielsweise auf einen Boden aufgestellt wird, selbsttragend ist und dies auch während des weiteren Herstellungsverfahrens für die genannten keramischen Gasspülsteine.
Die umhüllten Drahtgeflechte können nicht nur zur Herstellung von gegossener) Gasspülelementen Anwendung finden; selbstverständlich sind sie auch dann einsetzbar, wenn das keramische Material verpreßt wird.
Der Begriff "Drahtgeflecht" läßt hinsichtlich der konkreten Geometrie beliebige Aus ührungs ormen zu. So kann das Drahtgeflecht und damit die Struktur des späteren Poren- kanalsystems netzartig sein. Ebenso sind aber auch mehr oder weniger koaxial zueinander verlaufende Hauptdrähte (Haupt- kanäle) denkbar, die durch einzelne Querkanäle (Querdrähte) verbunden sind.
Ein gewendelter Verlauf einzelner Drähte, ggf. auf einem Draht-Grundkörper, ist ebenso denkbar.
Selbstverständlich können auch mehrere Drahtgeflechte der genannten Arten nebeneinander oder koaxial zueinander konfektioniert werden.
Das Drahtgeflecht läßt sich nicht nur im Rahmen diskreter Gasspülelemente, sondern auch im Rahmen monolithischer Gas- spülelemente (Gasspüleinrichtungen) verwenden. So kann es zum Beispiel in den Herdboden eines Elektroofens eingesetzt und mit monolithischer keramischer Masse umgössen werden.
Notwendige Gasanschlußelemente werden dabei auf an sich bekannte Art und Weise zugeordnet.
Die Drahtstärke (Breite, Länge oder Durchmesser) liegt typischerweise bei 0,1 bis 1,0 mm. Die Beschichtung kann eine sehr geringe Stärke (Dicke) aufweisen, um nach ihrer Entfernung (zum Beispiel durch chemische Reaktion, Aufschmelzen oder Ausbrand) eine Metallschmelzeinfiltration zu erschweren. Die Dicke kann kleiner 0,3 mm, auch kleiner 0 , 1 mm betragen. Bei kleiner Spaltbreite wird aufgrund der RingkanalStruktur der Kanäle ein relativ großer Spülquerschnitt erreicht .

Claims

Verwendung eines DrahtgeflechtesP a t e n t a n s p r u c h
1. Verwendung eines mit einem ausbrennbaren Material umhüllten, als selbsttragender Formkorper konfektionierten Drahtgeflechtes bei der Herstellung von keramischen Gas- spülelementen zur Ausbildung eines Porennetzwerkes innerhalb eines keramischen Matrixmaterials, nach Aus- brand des genannten Umhüllungsmaterials .
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