DE6918993U

DE6918993U - Feuerfestes mundstueck fuer gusspfannen.

Info

Publication number: DE6918993U
Application number: DE19696918993
Authority: DE
Original assignee: J&J Dyson Ltd
Current assignee: J&J Dyson Ltd
Priority date: 1968-05-11
Filing date: 1969-05-10
Publication date: 1970-07-02
Also published as: BE732853A; LU58615A1; GB1194488A

Description

Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

, , . Diplom-Ingenieur

Anwaltsakte: 32 620/Jn _Dr._{|ng% Manfred Honke}

Gebrauchsmusteranmeldung
J. & J. DYSON LIMITED
Griffs Works, Stannington,
Sheffield / -England-

Essen, den 9. Mai I969

Kettwiger Straße 36

HINWEIS: Dim« Unterlage (Beschreibung und Sdiutzanspr.) ist die zuletzt eingereichte; sie weicht von der Wortfcmung der ursprünglich eingereichten Unterlagen ab. Die rechtliche Bedeutung der Abweichung ist nicht geprüft. Die ursprünglich eingereichten Unterlagen befinden sich in den Arntsakten. Sie kennen jederzeit ohne Nachweis eines rechtlichen Interesses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag werden hiervon auch Fotokopien oder .Filmnegative zu den üblichen Preisen geliefert. G OU (4.i9) Deutschet Patentamt, G.braudismtistorttella

"Feuerfestes Mundstück für Gußpfannen"

Gegenstand der Erfindung ist ein feuerfestes Mundstück für Gußpfannen, bestehend aus einem in die Ausgußöffnung einsetzbaren Formkörper mit einer sich am einen Ende als Sitz für den feuerfesten Verschlußstopfen erweiternden Längsbohrung. Zur Steuerung des Flusses der Metallschmelze werden diese Verschlußstopfen mehr oder weniger von ihrem Sitz im Mundstück abgehoben bzw. gegen den Sitz gepreßt, um den Ausfluß zu stoppen.

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße 36

Je nachdem wie weit der Verschlußstopfen angehoben wird, fließt die Metallschmelze durch die Erweiterung in die Hauptlänge der Bohrung entweder über den vollen Querschnitt dieses erweiterten Endes oder über einen Kreisring zwischen dieser sich erweiternden Wandung des Mundstücks und.dem konischen Ende des Verschlußstopfens. Die Oberfläche der gesamten Bohrung ist der erosiven Einwirkung der Schmelze ausgesetzt und der Verschleiß erfolgtprogressiv während des Leerlaufens der Gußpfanne. Das Ausmaß dieser Abnutzung bezw. der Erosion gleicht im gewissen Umfange die fallende Höhe der Schmelze in der Gußpfanne aus und begünstigt insofern das während des Leerlaufens der Gußpfanne erwünschte Konstanthalten des Schmelzstromes.

Je nach der Zusammensetzung der Schmelze und der Temperatur schwankt jedoch die Erosionswirkung innerhalb weiter Grenzen, was insbesondere bei Stählen der Fall ist. Während daher ein Mundstück aus feuerfestem Ton bei Stählen mit geringer Ero-< sionswirkung eine durchaus ausreichende Steuerung ergibt, müssen feuerfestere Stoffe für derartige Mundstücke verwendet werden, um bei stärker erosiven Stählen das Ausmaß der Abnutzung zu steuern, beispielsweise bei Stählen mit niedrigem ™ Kohlenstoff- und hohem Sauerstoffgehalt und Stählen, welche beträchtliche Mengen an Mangan enthalten. Die Verwendung derartiger anderer Werkstoffe bringt jedoch verschiedene Nachteile mit sich.

Magnesit-Mundstücke, gebrannt oder ungebrannt (chemisch gebunden), widerstehen wohl der Erosion, zeigen indessen eigentlich keine Abnutzung bei den meisten aänlen, so daß bei sich leerender Gußpfanne die Gießgeschwindigkeit durchaus nachteilig ab-

sinken kann. Wenn auch eine langsame Abnutzung bei Mundstücken,

welche für kontinuierliche Gießvorgänge verwendet werden, j

durchaus noch nicht nachteilig zu sein braucht, so kann doch !

die hohe Wärmeaufnahmefähigkeit und Leitfähigkeit von Magnesit >

sowohl beim Gießen aus einer Gußpfanne wie beim kontinuierlichen i Gießvorgang ein Abkühlen der Schmelze innerhalb der Bohrung

eines vollkommen aus Magnesit bestehenden Mundstückes während ; des Gießvorganges ergeben und infolgedessen einen stetigen Aus-

fluß beeinträchtigen. I

Eine Begrenzung der an und für sich durchaus erwünschten pro- ■

gressiven Vergrößerung des effektiven Querschnitts der Bohrung j

ergibt sich auch aus den verschleißfesten Eigenschaften von j

Magnesit, welches als Teil eines Mundstückes eingebracht wird, >

die aus zwei oder mehr vorgeformten Teilen verschiedener Stoffe ί

zusammengeklebt werden, wobei eventuell Nut- und Zapfenverbin- I

düngen zwischen diesen Teilen vorgesehen werden. Das Zusammen- !

kleben der Teile erfordert jedoch einen zusätzlichen Herstel- \

lungsschritt, wobei außerdem die Gefahr besteht, daß ein Riß f

offen bleibt, in welchen die flüssige Schmelze eindringen kann. ;

Um den vorgenannten Nachteil der hohen WärmeaufnahmefShigkeit j und -leitfähigkeit von Magnesit zu beheben, ließe sich dieses
Material in Form eines vorgeformten Putters, welches den größten
Teil der Länge der Längsbohrung des Mundstückes vom unteren Ende
her einnimmt, verwenden, doch selbst in diesem Fall ist die

Dicke eines derartigen Futters, welches auf alle Fälle außen ko- j

nisch ausgebildet werden muß, um in eine entsprechend konische j

Bohrung des Haupteinlasses des Mundstückes eingeschoben werden !

zu können, begrenzt. Selbst wenn man ein derartiges vorgeformtes j Futter in den Hauptkörper einklebt, ist es immer noch schwierig

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honlce, 43 Essen, Kettwiger Straße

zu gewährleisten« daß die Verbindung zwischen beiden vollkommen ausgefüllt ist« so daß kein Metall zwischen das Putter und den Hauptkörper des Mundstückes eindringen kann. Ein konisches vorgeformtes Futter besitzt zwangsläufig selbst an seinem dünnsten Ende noch eine derartige Wandstärke, daß der sich durch die thermische Aufnahme- und Leitfähigkeit des Magnesits ergebende Nachteil in Erscheinung tritt, was am dicke-! ren Ende des Putters noch stärker der Fall ist.

Diese verschiedenen Nachteile, welche im Zusammenhang mit Magnesit erläutert wurden und sich als Begleitumstand bei der Verwendung von wesentlich widerstandsfähigeren Stoffen als Ton srgeben, ergeben sich auch mit derartigen anderen Stoffen wie den verschiedenen in starkem Maße Tonerde enthaltenden Mischungen, welche zwischen 45 und 100# ^A1p°3 enthalten mit oder ohne Zusatz von Kohlenstoff oder Graphit, oder auch Mischungen, welche Chromerz und Magnesit, Zirkonsilikat oder Zirkonerde enthalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mundstück der vorgenannten Art in der Weise auszubilden, daß die aufgezeigten Nachteile ausgeschaltet werden, ohne dabei die Herstellung zu komplizieren bzw. die Kasten zu erhöhen.

Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßes Mundstück dadurch, daß der Formkörper aus mehreren Teilen unterschiedlichen Materials und unterschiedlicher Verschleißfestigkeit besteht und alle Teile derart zusammengefonnt sind, daß sie an ihren Berührungsflächen fest miteinander verbunden sind.

Um diese gewünschte innige Bindung zwischen den unterschiedlichen Materialien an ihren Berührungsflächen zu erreichen, werden die das Mundstück in seiner Gesamtheit ergebenden Materialien in ein und derselben Form zur endgültigen Form zusammengepreßt. Da der Formdruck gleichmäßig auf den gesamten Inhalt der Form verteilt wird und dabei den gesamten Inhalt verdichtet, ergibt sich zwischen den einander berührenden Teilchen ^>¥ der verschiedenen Materialien eine innige Verbindung in der gleichen Weise wie zwischen den einzelnen Teilchen in Jeder der beiden verschiedenen Massen.

Das gesamte sich erweiternde Verschlußende des Mundstückes wird dabei durch den obersten Teil der unterschiedlichen Materialien gebildet, der auch den oberen Teil der Ausflußbohrung bilden kann, sich sogar vorzugsweise bis etwa zur halben Höhe der Bohrung nach unten erstreckt.

In seiner einfachsten Form besteht ein erfindungsgemäßes Mundstück aus nur zwei Teilen aus unterschiedlichem Material. Dabei kann die Berührungsfläche beider Teile eben sein oder auch abgesetzt, so daß sich eine Art Zapfenverbindung ergibt. Auch ein konischer Verlauf dieser Berührungsfläche ist denkbar. Dabei kann der obere Teil aus Magnesit und der untere Teil aus Ton oder Tonerde bestehen, oder auch der obere Teil aus Tonerde und der untere Teil aus Ton, Andererseits sind auch andere Materialkombinationen mit relativ höherer und niedrigerer Verschleißfestigkeit verwendbar, und eine Anzahl bevorzugter Materialien, die zur Verfügung stehen, werden später aufgeführt werden.

Außerdem kann ein Mundstück aber auch derart hergestellt werden, daß es aus mehr als zwei Materialien besteht und eine quer durch

das Mundstück verlaufende Berührungsfläche zwischen jeweils zwei verschiedenartigen Materialien ausgebildet ist, wobei beispielsweise ein Zwischenteil zwei bei der Temperatur der Metallschmelze chemisch unverträgliche Teile trennt und aus einem bei derartigen Temperaturen mit keinem der anliegenden Teile reagierenden Material besteht. Zu diesem Zweck braucht das Zwischenteil lediglich als relativ dünner Streifen oder als relativ dünne Zwischenschicht ausgebildet zu werden.

Die Erfindung ermöglicht es infolgedessen, bei einem Mundstück von praktisoh nahtloser Ausbildung ohne jegliche Risse, in welche die flüssige Metallschmelze eindringen könnte, eine große Anzahl von Kombinationen aus zwei oder mehr feuerfesten Materialien zu verwenden, welche für irgendeinen speziellen Betriebsfall besonders geeignet erscheinen. Ein derartig zusammengeformtes Mundstück kann vor der Verwendung gebrannt werden. Andererseits und vorzugsweise können seine Einzelteile auch chemisch gebunden werden, wobei nicht unbedingt das gleiche Bindemittel für jeden Bestandteil erforderlich ist- Geeignete feuerfeste Stoffe zur Verwendung in den verschiedenen Kombinationen, welche später im einzelnen erläutert werden sollen, sind folgende Mischungen, bei denen die geeigneten chemischen Bindemittel angegeben werden:

Ton:

Mischungen mit einem Tonerdegehalt von 20-45 Gew.-%, welche im wesentlichen aus gebranntem Ton oder Schamott und eventuell einem kleineren Anteil an plastischem Ton bestehen. Bindemittel sind: Natriumsilikat, organische Polymere, Phosphorsäure und Phosphat.

- 7 Magnesit;

Mischlingen aus natürlichem oder synthetischem Magnesit mit 85-IOO Gew.-% MgO. Bindemittel im allgemeinen wie für basische feuerfeste Stoffe, beispielsweise Sulphat, Chloride, Phosphate, Chromate und Natriumsilikat.

Tonerde:

Aluminium-Silikatmischungen einschließlich synthetischem Mullit entweder gesintert oder gebrannt mit 45-100 Gew. -% Al₀O-^ und eventuell etwas Kohlenstoff oder Graphit. Bindemittel: Natriumsilikat, anorganische Polymere, Phosphorsäure und Phosphate.

Magnesit/Chrom;

Mischungen mit Magnesit und Chromerz oder Magnesit und einem Spinell-bildenden Oxyd, wobei der Magnesitgehalt 5-99 Gew.-% beträgt und möglicherweise bis zu 5$ plastischer Ton beigefügt ist. Bindemittel: im allgemeinen wie für basische feuerfeste Stoffe, d.h. Sulphate, Chloride, Phosphate, anorganische Polymere und Natriumsilikat.

Zircon:

Mischungen aus im wesentlichen Zirconsilikat, eventuell einem kleinen Anteil an gebranntem oder plastischem Ton. Bindemittel! Natriumsilikat, anorganische Polymere, Phosphorsäure und Phosphate.

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- 7a Zirconerde:

Mischungen aus im wesentlichen Ziroonoxyd, bereits gesintert oder noch nicht, und möglicherweise Hafniumoxyd (HfOp), welches normalerweise ein Bestandteil von handelsüblicher Zirconerde ist bis zu 10 Gew.-% an Oxyden der Gruppe 2 der periodischen Tabelle oder reinen Eroxyden, und eventuell einem kleinen Anteil an plastischer Tonerde. Bindemittel: Natriumsilikat« anorganische Polymere, Phosphorsäure und Phosphate.

Siliziumhaltige Mischungen:

Mischungen mit 75 Gew.-# oder mehr SiO₀, beispielsweise natür- ■ lieh vorkommende siliziumhaltige Tone oder synthetische Mischungen aus Ton und Kieselerde einschließlich Sand, gemahlenem Quarzit und gemahlenem Silikatstein. Bindemittel: Natriumsilikat, anorganische Polymere, Phosphorsäure und Phosphate.

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- 8 Forsterit;

Wie bei den vorgenannten Magnesit/Chrom-Mischungen, wobei Porsterit (2MgO SiO₂) das Magnesit ersetzt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger in der beiliegenden Zeichnung Im Längsschnitt dargestellter AusfUhrungsbeispiele im einzelnen erläutert; es zeigen:

Figur 1=4 vier verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Mundstückes in typischer konischer Außenform mit am unteren Ende angeformtem Zapfen zum Einsetzen in die Bodenausfütterung einer Gußpfanne .

Wenn auch in den Figuren der Verlauf der Berührungsfläche zwischen den aus verschiedenem Material bestehenden Teilen in vollen Linien eingezeichnet ist, so ist eine Trennung längs dieser Linie doch nicht möglich, da die unterschiedlichen Mischungen beim Formvorgang in ein und derselben Form susammengeformt und -verdichtet werden.

Das in Figur 1 dargestellte Mundstück besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2 mit zapfenförmigem unterem Ansatz 3, mittels welchem es in das Bodenfutter 4 eines Gußpfannenfutters 5 eingefügt wird. Die Berührungsfläche 6 beider Teile verläuft eben. Das Oberteil 1 bildet das gesamte sich erweiternde Versehlußende 7 und einen Teil der Längsbohrung 8, deren Rest sich im Unterteil 2 fortsetzt.

Bei den Ausbildungen nach Figur 2 und 3 verläuft die Berührungsfläche 6 zwischen den beiden Teilen 1 und 2 abgesetzt, so daß sich eine Art Zapfenverbindung ergibt, bzw. konisch zum unteren Ende.

Bei der Ausführung nach Figur 4 handelt es sich um ein aus drei Teilen unterschiedlicher Zusammensetzung bestehendes Mundstück, wobei zwischen dem Oberteil 1 und dem Unterteil 2 eine relativ dünne Zwischenlage 9 eingeformt ist. Die sich dabei ergebenden BerUhrungs- oder Grenzflächen 10 zwischen dem Teil 1 und der Zwischenlage 9 sowie 11 zwischen dem Teil 2 und der Zwischenlage 9 verlaufen in der gleichen Weise wie in Figur 2 konisch nach unten.

Eine derartige Verbundkonstruktion des Mundstückes bedingt naturgemäß eine stufenweise Herstellung. Während zur Herstellung eines insofern völlig homogenen Mundstückes, als es aus einer einzigen Materialmischung besteht, eine die Außenfläche bildende Außenform, eine den Boden mit dem zapfenförmigen Ansatz ausbildende Ringform und ein die Längsbohrung mit dem sich erweiternden Verschlußende ausbildender Dorn genügt, verwendet man zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mundstückes mehrere Dorne nacheinander.

Dabei formt der erste Dorn das Unterteil aus einer in die Außenform eingefüllten Charge bis zur Grenzfläche 6 und der zweite Dorn (bei der Ausbildung nach Figur 1-3) den Rest der Bohrung 8 mit dem sich erweiternden Verschlußende 7 nach dem Einfüllen der Restcharge. Für die Ausführung nach Figur 4 wird außerdem ein weiterer Dorn zur Ausbildung der Zwischenlage 9 benötigt.

Ansprüche;

Claims

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße 36 - 10 - Ansprüche *' ist.

1. Feuerfestes Mundstück für Gußpfannen, bestehend aus einem in die Ausgußöffnung einsetzbaren Formkörper mit einer sich am einen Ende als Sitz für den Verschlußstopfen erweiternden Längsbohrung, dadurch gekennzeichnet, daQ der Formkörper aus mehreren Teilen (l, 2, 9) unterschiedlichen Materials und unterschiedlicher Verschleißfestigkeit besteht und alle Teile derart zusammengeformt sind, daß sie an ihren Berührungsflächen (6, 10. 11) fest miteinander verbunden sind.

2. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oberste, den gesamten Verschlußsitz (7) bildende Teil (l) gleichzeitig den oberen Teil der LMngsbohrung (8) ausbildet.

3. Mundstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es lediglich aus zwei verschiedenartigen Materialien besteht.

4. Mundstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche (6) zwischen den beiden Materialien (l, 2) eben

5. Mundstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche (6) zwischen den beiden Materialien (l, 2) abgesetzt ist und eine Zapfenverbindung ergibt.

6. Mundstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche (6) zwischen den beiden Materialien (l, 2) konisch verläuft.

Patentanwälte Dr. W. Andregewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger StraBe

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7. Mundstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 es aus mehr als zwei Materialien (l, 2, 9) besteht und eine quer durch das Mundstück verlaufende Berührungsfläche (10, 11) zwischen Jeweils zwei verschiedenartigen Materialien (lj 9 bzw. 9, 2) ausgebildet ist«.

8. Mundstück nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenteil (9) zwei bei der Temperatur der Metallschmelze chemisch unverträgliche Teile (1, 2) trennt und aus einem bei derartigen Temperaturen mit keinem der anliegenden Teile reagierenden Material besteht.

9. Mundstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (9) aus einem relativ dünnen Streifen oder einer relativen dünnen Zwischenlage besteht.

10. Mundstück nach einem der Ansprüche 1-9* dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile (l, 2, 9) chemisch gebunden sind.

11. Mundstück nach einem der Ansprüche 1-9* dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Formvorgang- gebrannt ist.

PAe Dr.Andrejewski;, Dr.Honke