DE1289253B

DE1289253B - Formteile, wie Platten, aus waermeisolierendem Material fuer Blockkopfauskleidungen von Kokillen

Info

Publication number: DE1289253B
Application number: DEF41558A
Authority: DE
Inventors: Ingham Anthony John
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1962-12-17
Filing date: 1963-12-16
Publication date: 1969-02-13
Also published as: AT261826B; US3262165A; ES294536A1; BR6355419D0; GB1019636A

Description

Wenn sich geschmolzenes Metall während der Bildung von Gußstücken oder Blöcken abkühlt, zieht es sich zusammen, und wenn dieser Schrumpfung nicht Rechnung getragen wird, entweder mittels eines Vorrats von geschmolzenem Metall, das sich über der sich abkühlenden Metallmasse und in Berührung mit ihr befindet, oder durch wiederholtes Nachgießen auf die sich verfestigende Masse, hat der endgültige abgekühlte Formling Risse und Hohlräume oder Lunker.
Da kontinuierliches Nachgießen sehr zeitraubend ist, sind viele Methoden beschrieben worden, um einen Vorrat von flüssigem Metall oberhalb des Gußstückes zu halten. Eine Methode besteht darin, einen großen Kopf aus Metall vorzusehen, der in manchen Fällen mehr Metall als das Gußstück enthält und infolge seiner latenten :Wärme und großen Masse flüssig bleibt, während das Gußstück sich verfestigt, und so das notwendige Zufuhrmetall liefert. Diese Methode ist äußerst unwirtschaftlich, und in den letzten Jahren sind verschiedene Arbeitsweisen zur Einsparung der notwendigen Menge an Kopfmetall entwickelt worden.
Bei einer anderen Methode wird das Kopfmetall von einem wärmeisolierenden Körper umgeben, der vorzugsweise selbst eine niedrige Wärmekapazität aufweist. So kann das Kopfmetall mit gebranntem Ton oder einem feuerfesten Material umgeben werden. Aus der britischen Patentschrift 888 857 ist beispielsweise eine wärmeisolierende Masse zum Auskleiden von Gießformen bekannt, die im wesentlichen aus einem wärmeisolierenden körnigen Material, 2 bis 20 Gewichtsprozent eines organischen Fasermateriäls und 4 bis 10 Gewichtsprozent eines Bindemittels besteht.
Wie Versuche gezeigt haben, besitzt das bekannte Material jedoch eine vergleichsweise geringe Porosität. Eine hohe Porosität ist jedoch, wie gefunden wurde, wichtig, damit die in dem Material erzeugten Gase, insbesondere solche, die durch Zersetzung von organischen Bestandteilen gebildet werden, leicht entweichen können- und nicht zu einer Blasenbildung in dem geschmolzenen Metall führen.
Es können auch an den wichtigen Stellen mit Bezug auf das Kopfmetall Massen angeordnet werden, deren Bestandteile bei der Temperatur des geschmolzenen Metalls exotherm miteinander reagieren.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1094 411 ist z. B. ein Massekopf oder Lunkerpulver aus brennbarem, kohlenstoffhaltigem Material bekannt, wobei als brennbares Material kohlenstoffhaltige Stoffe dienen, auf welche die Verbrennung unterstützende Beimengungen, wie Sauerstoffträger, Verbrennungskatalysatoren, vorzugsweise in feiner Verteilung, niedergeschlagen sind. Praktisch handelt es sich darum, daß man Sägespäne oder Holzkohle-mit einer Lösung von z. B. Kaliumpermanganat tränkt und dann das überschüssige Wasser verdampfen läßt. Außer Kaliumpermanganat können auch noch andere Oxydationsmittel, z. B. Kaliumnitrat oder Kaliumperchlorat, beigemischt werden.
Infolge ihrer verhältnismäßig hohen Kosten sind exotherm reagierende Massen nicht zur Verwendung in solchen Fällen geeignet, in denen kleine Gußstücke von geringem Eigenwert gemacht werden. Auch bei großen Stahlgußstücken, bei denen eine Verfestigung nur langsam stattfindet, sind sie wegen ihrer Temperaturempfindlichkeit, welche dazu führt, daß sie bald nach dem Gießen des Metalls zünden und Wärme erzeugen, die in- einem frühen Stadium der Verfestigung nicht ihrem wirklichen Zweck dient, nicht allgemein geeignet. Bei Leichtmetallgußstücken können solche exothermen Massen in manchen Fällen eine Kornvergröberung in dem unmittelbar unter der exothermen Masse befindlichen Gußstück herbeiführen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Formteilen aus wärmeisolierendem Material für Blockkopfauskleidungen von Kokillen, die eine wirksame Warmhaltung des Kopfmetalls gewährleisten, nicht zur Bildung von Blasen in dem geschmolzenen Metall Veranlassung geben und mit geringen Kosten herzustellen sind.
Die Formteile gemäß der Erfindung, wie Platten, aus wärmeisolierendem Material für Blockkopfauskleidungen von Kokillen auf der Basis von körnigem, feuerfestem Material, Bindemittel und gegebenenfalls feuerfestem, anorganischem Fasermaterial, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie Kork in gekörnter oder pulveriger Form in Mengen von 5 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen- auf das Gesamtgewicht der Formteile, enthalten.
Die Formteile gemäß der Erfindung weisen eine hohe Porosität und hohe Durchlässigkeit auf, sie zeigen im Vergleich mit bekannten Formteilen aus wärmeisolierendem Material eine verbesserte Elastizität und verbesserte Wärmeisoliereigenschaften.
Die Formteile gemäß der Erfindung können z. B. als Buchsen ausgebildet sein, welche die Köpfe von kreisförmigem Querschnitt umgeben oder als Platten oder Steine, welche um Köpfe von rechteckigem Querschnitt passen.
Aus der USA.-Patentschrift 2183 576 ist ein Verfahren zum Gießen von Stahlblöcken bekannt, bei dem man die Stahlschmelze in die Blockform gießt und auf die Oberseite eine Schicht von gemahlenem Kork aufbringt, um das Abkühlen der Oberseite des gegossenen Metalls zu verhindern. Der Kork kann mit einer geringen Menge von Wasserglas oder Natriumsilicat imprägniert werden; -um seine Verbrennung zu verzögern. Außerdem kann man noch eine geringe Menge eines desoxydierenden Mittels, wie Ferrosilicium oder pulverförmiges Aluminium, in das Kork-Wasserglas-Gemisch einbringen. Wenn der Kork brennt, soll das desoxydierende Mittel auf die Oberfläche des flüssigen Metalls fallen und die Bildung eines Oxydfilms auf ihr verhindern. Der Kork wirkt hier unter anderem als exothermes Material. Außerdem soll- er die Aufrechterhaltung einer reduzierenden oder nicht oxydierenden Atmosphäre auf - der Oberfläche des Blocks unterstützen.-Aus der USA.-Patentschrift lassen sich keine Rückschlüsse darauf ziehen, daß Kork irgendeinen Wert für die Herstellung von wärmeisolierenden, im wesentlichen aus feuerfestem Material bestehenden Platten zum Auskleiden des Kopfes von Kokillen hat.

Eine gut geeignete Masse für die Formteile gemäß der Erfindung hat folgende Zusammensetzung:

Gewichtsteile

Körniges, feuerfestes Material ...... 50 bis 94

Anorganisches, faseriges, feuerfestes

Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 15

Gekörnter oder gepulverter Kork .... 5 bis 35

Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 bis 20

Innerhalb dieser Gruppe von Massen sind die nachstehenden bevorzugt:

Gewichtsteile

Gekörntes feuerfestes Material ...... 70 bis 91

Anorganisches, faserförmiges, feuer-

festes Material .................. 0,1bis5

Gekörnter oder gepulverter Kork .... 5 bis 20

Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 bis 10

Geeignete körnige feuerfeste Materialien sind gekörnter gebrannter Ton oder Schamotte, Flugasche, zerkleinerte Schlacke, Tonerde, Kieselerde, Titandioxyd und andere feuerfeste Materialien, wie sie gewöhnlich in der Gießereiindustrie verwendet werden. Vom Standpunkt der Festigkeit der Auskleidung ist es vorteilhaft, ein anorganisches, feuerfestes Fasermaterial, wie z. B. Asbest, Steinwolle, Schlackenwolle oder Glasfasern, einzubringen. Zweckmäßig kann ein solches Fasermaterial eine Faserlänge von etwa 6 bis 20 mm haben.

Geeignete Bindemittel sind z. B. Tone, Silikate und Kunstharze, z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harze. Wenn man Formteile aus diesen Massen, insbesondere bei Nichteisenmetallen mit hohem Schmelzpunkt anwendet, besteht in manchen Fällen die Möglichkeit, daß das Metall in die Isolierschicht eindringt. Dies kann jedoch dadurch vermieden werden, daß man einen Überzug aus z. B. feuerfestem Zement auf die Innenseite des Formteils aufbringt, der genügend dick ist, um ein Eindringen des Metalls zu verhindern, jedoch nicht so dick ist, daß unzulässige Mengen von Wärme abgezogen werden.
Die Formteile gemäß der Erfindung können auch als isolierende Rückschicht für exotherme Materialien, und zwar sowohl diejenigen mit einem Reduktionsmittel und einem Oxydationsmittel als auch diejenigen, die Kohlenstoff- enthalten, Anwendung finden. Wenn man die Formteile als Rückschicht für exotherme Materialien verwendet, kann es zweckmäßig sein, noch eine Trennschicht aus inertem Material einzuschalten.
Die Formteile gemäß der Erfindung haben daher einen weiten Anwendungsbereich mit Bezug auf die Zuführung von geschmolzenem Metall zu Gußstükken oder Blöcken. Sie weisen eine niedrige Dichte und eine niedrige Wärmekapazität auf. Sie können in Fällen angewendet werden, in denen ein Vorwärmvorgang notwendig ist, da sie durch ein Vorwärmen nicht beeinträchtigt werden. Bei ihrer Anwendung als wärmeisolierende Schicht bei Schmelzen aus Leichtmetallegierungen behalten sie ihre guten Wärmeisoliereigenschaften, selbst wenn sie mit der Schmelze unmittelbar in Berührung sind, da sie bei den Arbeitstemperaturen für Leichtmetallegierungen gewöhnlich nur teilweise verkohlt oder verbrannt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels näher erläutert.
Beispiel Es wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt: Siliciumdioxydsand ..... 83 Gewichtsteile Glasfaser . . . . . . . . . . . . . . 1 Gewichtsteil Gekörnter Kork . . . . . . . . 9 Gewichtsteile Bindemittel . . . . . . . . . . . . 7 Gewichtsteile Das Bindemittel kann zweckmäßig aus einer Mischung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes und Polyvinylaxetat oder einer Mischung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes und eines Phenol-Formaldehyd-Harzes bestehen.
Die Masse wird so geformt, daß sie eine Auskleidungsbuchse für den Steiger oder Aufsatz einer Form bildet, die für das Gießen von Eisen benutzt wird. Es wurde eine gute Qualität von Gußeisen, das im wesentlichen frei von Hohlräumen und ähnlichen Fehlern war, erhalten; nach dem Gießen konnte die Buchse leicht von dem Steiger abgestreift werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Formteile, wie Platten, aus wärmeisolierendem Material für Blockkopfauskleidungen von Kokillen auf der Basis von körnigem, feuerfestem Material, Bindemittel und gegebenenfalls feuerfestem, anorganischem Fasermaterial, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie Kork in gekörnter oder pulveriger Form in Mengen von 5 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formteile, enthalten.
2. Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige, feuerfeste Material aus gebranntem Ton oder Schamotte, Flugasche, zerkleinerter Schlacke, Tonerde, Kieselerde, Titandioxyd oder zerkleinerten Ofensteinen besteht.
3. Formteile nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus Ton, Silikat oder Kunstharz besteht.
4. Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein anorganisches, feuerfestes Fasermaterial enthalten.
5. Formteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Fasermaterial aus Asbest, Steinwolle, Schlackenwolle oder Glasfasern besteht.
6. Formteile nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlänge des Fasermaterials etwa 6 bis 20 mm beträgt.
7. Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Bestandteile in den angegebenen Anteilen enthalten: Gewichtsteile Körniges, feuerfestes Material .... 50 bis 94 Anorganisches, faseriges, feuer- festes Material . . . . . . . . . .. . . . . 0 bis 15 Gekörnter oder gepulverter Kork . . 5 bis 35 Bindemittel ..................... 1 bis 20

B. Formteile nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Bestandteile in den angegebenen Anteilen enthalten: Gewichtsteile Gekörntes, feuerfestes Material . . . 70 bis 91 Anorganisches, faseriges, feuer- festes Material . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1 bis 5 Gekörnter oder gepulverter Kork .. 5 bis 20 Bindemittel ..................... 4 bis 10