DE3129391C1 - Verfahren zur Herstellung von Gusskoerpern mit eingegossenen Rohren aus Stahl - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Gusskoerpern mit eingegossenen Rohren aus StahlInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern mit eingegossenen Rohren aus Stahl,
wobei die Gußkörper aus Stahlguß bestehen und die Stahlrohre mit einer überhitzten Stahlgußschmelze
umgössen und vor dem Umgießen mit einem körnigen, hochwärmeleitfähigen feuerfesten Material verfüllt
werden.
Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern mit eingegossenen Rohren aus Stahl, die z. B. als Kühlelemente
für die Wände von metallurgischen Öfen, z. B. Hochöfen, Verwendung finden, sind bekannt. Für die
Kühlelemente wird als Gußwerkstoff üblicherweise Grauguß mit unterschiedlichster Grafitausbildung verwendet.
Der Werkstoff, aus dem die Kühlrohre hergestellt werden, weist je nach Funktion eine
difinierte Stahlzusammensetzung auf (vgl. DE-AS 27 19 165, DE- 3013 560, Al). Aufgrund der unterschiedlichen
Liquidustemperaturen von Grauguß und Stahlrohrwerkstoff treten beim Umgießen der Stahlrohre
mit Grauguß in einem solchermaßen aufgebauten Kühlelement keine nennenswerten gießtechnischen
Probleme auf. Die zu umgießenden Stahlrohre benötigen normaler Weise keinen Rohrfüllstoff; sie sind
jedoch in jedem Fall gegen Aufkohlung auf der Außenseite durch eine geeignete Beschichtung zu
schützen.
Wird jedoch anstelle von Grauguß Stahlguß als Gußwerkstoff verwendet, so wie in der DE-OS
29 03 104 für ein Kühlelement für einen metallurgischen Ofen beschrieben, so ergeben sich für das Umgießen
von Rohren aus Stahl erhebliche gießtechnische und metallurgische Probleme. Zur Beseitigung dieser Probleme
wird in der genannten DE-OS vorgeschlagen, Körper aus Stahl oder Stahlguß zwischen den
Kühlrohren anzuordnen, die die Überhitzungswärme des flüssigen Stahlgusses aufnehmen sollen. Ferner
sollen die Kühlrohre nach dem Stand der Technik vor dem Umgießen mit flüssigem Stahlguß mit einem
hochschmelzenden, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden körnigen Material gefüllt werden. Als
körniges Material ist dabei Zirkonoxid und Chromoxid oder ein Gemenge dieser Stoffe genannt. Werden
Kühlelemente nach diesem bekannten Verfahren hergestellt, so weist ein Teil der eingegossenen Rohre,
die die Kühlflüssigkeit führen sollen, Undichtigkeiten auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei
dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden und mittels dessen insbesondere die in die
Gußkörper eingelassenen Kühlrohre aus Stahl dicht sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß als körniges Material einzeln oder zu
mehreren als Gemisch gebrannter Magnesit (Sintermagnesit), Korund, Sintertonerde, Chromit, SiC, S13N4
als Rohrfüllstoff verwendet wird. In bevorzugter Weise werden als körniges Material Mischungen aus gebranntem
Magnesit mit bis zu je 30% eines Zusatzes eines oder mehrerer anderer körniger Materialien als
Rohrfüllstoff verwendet. Mit Vorteil ist ferner eine
Mischung von technisch reinem SiC und S13N4 in
beliebigem Mischungsverhältnis als Rohrfüllstoff zu verwenden. Als Zusammensetzung des Rohrfüllstoffes
soll bevorzugter Weise der gebrannte Magnesit >75% MgO, vorzugsweise >90% MgO, der Chromit
>3O°/o O2O3, vorzugsweise >40% Cr2O3, der Korund und die
Sintertonerde >90% AI2O3, vorzugsweise >95°/o AI2O3
enthalten und die auf natürliche oder synthetische Art gewonnenen Materialien sollen als Rest typische
Verunreinigungen z. B. an SiO2, AI2O3, CaO, MgO,
Fe2O3/FeO in möglichst geringer Menge aufweisen.
Mit Vorteil weist ferner der körnige Rohrfüllstoff von seiner Korngrößenzusammensetzung her eine möglichst
dichte Kugelpackung auf, d. h. daß ein minimaler Hohlraumanteil vorhanden ist, der die ansonsten hohe
Wärmeleitung der erfindungsgemäß eingesetzten Materialien deutlich erniedrigen würde. Zu diesem Zweck
liegt die Körnung des Rohrfüllstoffes zwischen O und 3 mm, vorzugsweise zwischen O und 1 mm.
Zur Erzielung einer guten Verdichtung des Rohrfüllstoffes innerhalb der einzugießenden Stahlrohre im
trockenen oder feucht bis flüssigen Zustand ist neben den zu treffenden körnungstechnischen Maßnahmen
der Zusatz von die Fließfähigkeit positiv beeinflussenden Mitteln, wie sie z. B. auch in der grob- und
feinkeramischen Industrie zum Einsatz gelangen, angezeigt In weiterer Ausbildung der Erfindung werden
daher dem Rohrfüllstoff organische und/oder anorganische Dispergier-, Verflüssigungs-, Plastifizierungsmittel,
Binder sowie andere chemische Mittel mit ähnlicher Wirkung in entsprechender Dosierung zugesetzt
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere darin zu sehen, daß nunmehr durchgehend
dichte Kühlrohre in den Gußkörpern vorliegen, da der in die Stahlrohre eingefüllte Rohrfüllstoff bei der
herrschenden Gießtemperatur für unlegierten bis hochlegierten Stahlguß, die üblicherweise 20—10O0C
oberhalb der Liquidustemperatur liegt, kaum schwindet oder sintert, der Kornaufbau eine gute Verdichtung
ermöglicht und nicht oder nur unwesentlich zur Auf- oder Entkohlung des Stahlrohrwerkstoffes führt.
Die Zusammensetzung der bei dem Verfahren einzusetzenden Stahlgußschmelzen kann je nach Verwendungszweck
in den unten angegebenen Grenzen variieren, da neben unlegiertem auch hochlegierter
Stahlguß, z. B. für warmfeste und/oder zunderbeständige Gußteile zum Einsatz gelangen kann.
menten oder Rohrschalen aus Stahl versehen werden, so
daß zwischen Stahlrohroberfläche und Stahlrohrsegmenten oder -schalen nur ein minimaler Luftspalt
verbleibt. In bevorzugter Weise bedecken die Stahlrohrsegmente oder Stahlrohrschalen nur ¥3—V2 der
Stahlrohroberfläche und werden nur auf der Gußoberseite aufgelegt. Zweckmäßiger Weise beträgt die
Wandstärke der aufzulegenden Stahlrohrsegmente oder Stahlrohrschalen das V2- bis 3fache derjenigen der
einzugießenden Rohre. Die Werkstoffqualität der Stahlrohrsegmente oder Stahlrohrschalen spielt dabei
eine untergeordnete Bedeutung. Schließlich bewirken Entüftungsbohrungen in den Stahlrohrsegmenten oder
-schalen sowie Kantenabschrägungen eine optimale Gießgasableitung und erleichtern die Bildung eines
geringen Luftspaltes zwischen einzugießendem Rohr und aufgelegten Stahlrohrsegmenten oder -schalen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert,
wobei
F i g. 1 einen Gußkörper im Schnitt und
F i g. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab nach H-II in F i g. 1 zeigen.
In eine Gießform, die zum Abguß des in F i g. 1 dargestellten Gußkörpers 1 bestimmt ist, wird ein
Stahlrohr 2 eingelegt, das mit einer dünnen Oberflächenbeschichtung 3 (F i g. 2), z. B. aus Al2O3, überzogen
ist. Das Stahlrohr ist mit einem Sintermagnesit 4 der Körnung 0—0,5 mm dicht verfüllt In der Tabelle ist die
chemische Zusammensetzung und Korngrößenverteilung des Sintermagnesites aufgeführt.
Chemische Zusammensetzung
SiO2:0,8%; Al2O3:0,3%;
Fe2O3:0,2%; CaO: 2,3%;
MgO: 96%
Fe2O3:0,2%; CaO: 2,3%;
MgO: 96%
Korngrößenverteilung
0,5 - 0,25 mm 23%
0,25 - 0,12 mm 27%
0,12 - Omm 50%
0,25 - 0,12 mm 27%
0,12 - Omm 50%
Der das Stahlrohr 2 umgebende Gußkörper 1 hat folgende chemische Zusammensetzung:
0,10 - 0,50% C
0,30 — 2,00% Si
0,60 - 2,00% Mn
0 - 12,00% Ni
0 - 12,00% Cr
0 - 1,50% Mo
0 - 0,70% V
0 - 1,00% Al
0,30 — 2,00% Si
0,60 - 2,00% Mn
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0 - 12,00% Cr
0 - 1,50% Mo
0 - 0,70% V
0 - 1,00% Al
0,03% P
0,03% S
Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen.
Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen.
50 c Si Mn P
Al Rest
55
60
In gleicher Weise dient zur Lösung der vorgenannten Aufgabe bei einem Verfahren zur Herstellung von
Gußkörpern mit eingegossenen Rohren aus Stahl, wobei die Gußkörper aus Stahlguß bestehen und die
Stahlrohre mit einer überhitzten Stahlgußschmelze umgössen werden, daß die einzugießenden Stahlrohre
mit auf der Rohroberfläche satt aufliegenden Rohrseg-0,25 0,45 0,85 0,020 0,020 0,030 Fe
Die Gießtemperatur beträgt ca. 1520—1550° C.
Das einzugießende Stahlrohr entspricht dem Werkstoff St 35.8/II gemäß DIN 17 175.
F i g. 2 zeigt im Detail das einzugießende Stahlrohr 2 mit seiner ca. 50—200 μπι starken Beschichtung 3, dem
Rohrfüllstoff 4 und einer aufgelegten Stahlrohrschale 5, die mit Bohrungen 6 und Abschrägungen an den Kanten
7 versehen ist Die Stahlrohrschale 5 umfaßt etwa V3 des
Umfanges des Stahlrohres 2 und befindet sich, wie aus F i g. 1 hervorgeht, auf der mit »a« bezeichneten
Gußobenseite. Die Stärke der Stahlrohrschale 5 entspricht im bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa
der des einzugießenden Stahlrohres, nämlich etwa
8 mm.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern mit eingegossenen Rohren aus Stahl, vorzugsweise
Kühlelemente für einen metallurgischen Ofen, wobei die Gußkörper aus Stahlguß bestehen und die
Stahlrohre mit einer überhitzten Stahlgußschmelze umgössen und vor dem Umgießen mit einem
körnigen, hochwärmeleitfähigen feuerfesten Material verfüllt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß als körniges Material einzeln oder zu mehreren als Gemisch gebrannter Magnesit (Sintermagnesit),
Korund, Sintertonerde, Chromit, SiC, S13N4 als Rohrfüllstoff verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als körniges Material Mischungen aus
gebranntem Magnesit bis zu je 30% eines Zusatzes eines oder mehrerer körniger Materialien als
Rohrfüllstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung von
technisch reinem SiC und S13N4 in beliebigem Mischungsverhältnis als Rohrfüllstoff verwendet
wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrannte Magnesit
> 75% MgO, vorzugsweise >90% MgO, der Chromit >30% Cr2O3, vorzugsweise
>40% Cr2O3, der
Korund und die Sintertonerde >90% AI2O3,-vorzugsweise
>95% AI2O3 enthält und die auf natürliche oder synthetische Art gewonnenen
Materialien als Rest typische Verunreinigungen, z. B. an SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3/FeO in möglichst
geringer Menge aufweisen.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnung des Rohrfüllstoffes
zwischen O bis 3 mm, vorzugsweise zwischen O bis 1 mm liegt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß organische und/oder anorganisehe
Dispergier-, Verflüssigungs-, Plastifizierungsmittel, Binder sowie andere chemische Mittel mit
ähnlicher Wirkung zugesetzt werden.
7. Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern mit eingegossenen Rohren aus Stahl, vorzugsweise
Kühlelemente für einen metallurgischen Ofen, wobei die Gußkörper aus Stahlguß bestehen und die
Stahlrohre mit einer überhitzten Stahlgußschmelze umgössen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die
einzugießenden Stahlrohre mit auf der Rohroberfläehe satt aufliegenden Rohrsegmenten oder Rohrschalen aus Stahl versehen werden, so daß zwischen
Stahlrohroberfläche und Stahlrohrsegmenten oder -schalen nur ein minimaler Luftspalt verbleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlrohrsegmente oder Stahlrohrschalen nur V3—V2 der Stahlrohroberfläche bedekken.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente
oder Rohrschalen nur auf der Gußoberseite aufgelegt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen? bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der aufzulegenden Stahlrohrsegmente oder Stahlrohrschalen
das V2- bis 3fache derjenigen der einzugießenden Rohre beträgt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlrohrsegmente oder Stahlrohrschalen mit Bohrungen und Abschrägungen
versehen werden.
Priority Applications (15)
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