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Isoliermasse, insbesondere für die Erstarrungslenkung von Stahl
Gegenstand der Erfindung ist eine Isoliermasse, die sich insbesondere für Steigerauskleidungen eignet bzw. zur Herstellung von Isolierplatten, die, als Gelenksteine geformt, für Steigerauskleidungen dienen.
Bekanntlich unterscheidet man in der Giesserei zwischen Steiger, die mit Stahl gefüllt werden, der schon beim Durchfliessen der Formen an Temperatur verloren hat (kalte Steiger), und solche, bei welchen der Stahl in die Steiger fliesst, ohne vorher Wärme abzugeben (heisse Steiger). Besonders für die letzteren dient die erfindungsgemässe Isoliermasse bzw. die daraus gefertigten Steine. Bisher wurden solche Isoliermassen in der Regel aus keramischem Material, wie z. B. Chamotte, das mit brennbarem Material, wie Sägespäne, gemischt und unter Zuhilfenahme eines Bindemittels, wie z. B. Leim oder Sulfitablauge, geformt wurde, hergestellt. Man verfolgte dabei denZweck, ein wärmeisolierendes, spezifisch leichtes, sprödes Isoliermaterial zu erhalten.
Störend machte sich dabei häufig der bei der Verbrennung des organischen Bindemittels der Mischung auftretende Kohlen- und Wasserstoff bemerkbar, der zu einer Aufkohlung bzw. zu einer Erhöhung des Wasserstoffgehaltes des Stahls führte, die unerwünscht sind.
Man hat daher in neuerer Zeit vorgeschlagen, den beim Verbrennen oder Verkohlen des organischen Materials erzeugten Gasen ihre Aufkohlungsfähigkeit zu nehmen, u. zw. entweder durch Oxydation, indem man dem Isoliermaterial ein Oxydationsmittel, wie z. B. Eisenoxyd, beimischt oder durch Verdünnen der Gase, indem man den Isoliermassen z. B. einenkohlesäureabgebenden Stoff, wie Dolomit, zusetzt.
Von den bisher für Steiger-und Kokillenauskleidungen verwendeten Isolierplatten unterscheidet sich die nach der Erfindung dadurch, dass sie entweder nur geringe oder gar keine Gasentwicklung verursacht, weil sie entweder nur einige Prozente organische Bindemittel enthält, oder mit anorganischen Bindemitteln, wie Ton, gebunden ist. Organische Zusätze, wie Sägespäne usw., sind nicht darin enthalten.
Trotzdem ist das Wärmeisolationsvermögen der erfindungsgemässen Isolierplatten ausgezeichnet und sie weisen ferner hohe Porosität auf. Durch ihr geringes spezifisches Gewicht und durch ihr hohes Isolationsvermögen, das es gestattet, die Steiger kleiner als bisher zu dimensionieren, kann man erheblich an Isoliermaterial sparen. Vor allem aber kann man durch die kleinere Dimensionierung der Steiger beträchtlich an Stahl einsparen.
Die neue Isoliermasse, insbesondere für die Erstarrungslenkung von Stahl, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Hauptbestandteil reine Kieselsäure pflanzlichen Ursprungs neben organischen oder anorganischen Bindemitteln enthält. Diese Kieselsäure ist feinschuppig, wobei die Schuppen nicht kompakt sind, sondern zahlreiche Poren aufweisen, was dem Material ein besonders niedriges spezifisches Gewicht verleiht.
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bunden oder mit einem Kunstharzbindemittel, z. B. einem Phenolharz, aufbereitet und dann getrock- net.
Organische Bindemittel, wie Kunstharz, werden dabei vorzugsweise in Mengen von 1 bis 15 Gew.-) und anorganische, wie feuerfeste Tone, in Mengen von vorzugsweise 15 bis 45 Gew.-lo eingesetzt. Auch
Kernquellbindemittel, wie Dextrin, können in geringen Mengen zugegeben werden.
Ein Brennen der Massen ist nicht erforderlich, was besonders bei der Herstellung kleinerer Serien von Isolierplatten von Vorteil ist. Ausser als Stampfmasse wird nämlich das erfindungsgemässe Isolierma- terial auch in Form von Platten eingesetzt. Dabei wird die Form von sogenannten Gelenkplatten bevor- zugt, die sich in einfacher Weise zu Steigerauskleidungen zusammensetzen lassen. Die Gelenkplatten können für die verschiedenen Bedürfnisse einfach in verschiedenen Grössen und Stärken hergestellt werden.
Aus der nachstehenden Tabelle ist ersichtlich, um wieviel die Dimensionierung von Steigern aus dem erfindungsgemässen Material gegenüber bisher gebräuchlichen Steigern geringer ist und wieviel
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<tb>
<tb> Steiger-bisher <SEP> verwen-Steiger <SEP> aus <SEP> erfindungsge-Stahleinmodul <SEP> dete <SEP> Steiger <SEP> mässem <SEP> Material <SEP> sparung
<tb> cm <SEP> ss/h <SEP> p <SEP> (mm) <SEP> h <SEP> (mm) <SEP> Gew.
<SEP> (kg) <SEP> kg
<tb> 3, <SEP> 4 <SEP> 180/270 <SEP> 127/190/2, <SEP> 1 <SEP> 29
<tb> 3, <SEP> 7 <SEP> 200/300 <SEP> 142/215/2, <SEP> 6 <SEP> 40
<tb> 4, <SEP> 3 <SEP> 230/345 <SEP> 162/240/3, <SEP> 0 <SEP> 60
<tb> 5, <SEP> 0 <SEP> 265/400 <SEP> 188/280/4, <SEP> 0 <SEP> 94
<tb> 5, <SEP> 6 <SEP> 300/450 <SEP> 211/320/4, <SEP> 8 <SEP> 145
<tb> 6, <SEP> 1 <SEP> 325/490 <SEP> 230/345/5, <SEP> 9 <SEP> 172
<tb> 6, <SEP> 6 <SEP> 350/525 <SEP> 252/390/6, <SEP> 8 <SEP> 200
<tb> 7, <SEP> 0 <SEP> 375/560 <SEP> 266/400/10, <SEP> 8 <SEP> 260
<tb> 7, <SEP> 5 <SEP> 400/600 <SEP> 280/420/12, <SEP> 4 <SEP> 340
<tb> 8, <SEP> 4 <SEP> 450/675 <SEP> 325/490/16, <SEP> 4 <SEP> 470
<tb> 9, <SEP> 5 <SEP> 510/765 <SEP> 365/547/25, <SEP> 0 <SEP> 680
<tb> 11, <SEP> 0 <SEP> 590/885 <SEP> 420/630/32, <SEP> 5 <SEP> 1070
<tb> 12, <SEP> 0 <SEP> 670/1000 <SEP> 480/720/49, <SEP> 0 <SEP> 1550
<tb> 14,
<SEP> 0 <SEP> 750/1130 <SEP> 535/800/61, <SEP> 0 <SEP> 2150
<tb>
Weitere Vorteile liegen in der Grobschuppigkeit und Gasdurchlässigkeit der Kieselsäure, so dass die Giessgase durchgehen. Der Einfluss des flüssigen Stahls und der Gusshaut ist viel geringer als auf fossile Kieselsäure (Kieselgur), die sich als vollkommen ungeeignet erwiesen hat.
Im folgenden seien einige Beispiele angeführt, welche den erfindungsgemässen Gegenstand erläutern, jedoch nicht einschränken sollen.
Beispiel 1 : 100 Gew.-Teile Reisasche, 5 Gew.-Teile Dextrin, 7 Gew.-Teile Phenolharz werden gut gemischt und durch Pressen oder Stampfen zu Gelenkplatten für Steiger oder zu KokillenkopfIsolierplatten geformt. Die Platten werden dann bei 2000C getrocknet. In Kokillen, in denen 6 t-Blöcke hergestellt werden, wurden an denKokilleninnenseiten vier Platten von 35 mm Stärke und 220 mm Höhe eingesetzt. Der so isolierte Blockkopf bleibt viel länger flüssig als bei der Anwendung der bekannten Chamotte-Isolierungen. Das Ausbringen lag bei 910/0 gegenüber 83 oder 850/0 bei der Verwendung von Chamottehauben.
Beispiel 2 : Nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden Gelenkplatten hergestellt, die zu einem Steiger zusammengefügt und mit einem Stahlband fixiert wurden. Die so entstandene Büchse wird auf das Modell aufgesetzt und mit Sand umstampft und bildet so einen Steiger, ohne dass man ein Holzmodell für diesen benötigt hat. Hätte man z. B. einen Normalsteiger aus Chamotte mit 400 mm Durchmesser und 600 mm Höhe (510 kg Eiseninhalt) nehmen müssen, so reicht für den gleichen Zweck ein Steiger aus Gelenkplatten nach der Erfindung von 280 mm Durchmesser und 420 mm Höhe (Inhalt 150 kg Eisen), welcher dieselbe Nachspeisewirkung hat wie der grosse Steiger. Die Stahleinsparung betrug durch Anwendung der erfindungsgemässen Isoliermasse 340 kg.
Beispiel 3 : Aus 250/0 feuerfestem Ton und 750/0 feuchter Reisasche wird eine Mischung herge- stellt, die sich gut verdichten lässt, ein spezifisches Gewicht von 0,8 im verdichteten Zustand hat und eine Druckfestigkeit von 5 kg/cm2 im getrockneten Zustand aufweist. Bei einem Abguss, der zwei Mas-
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senpunkte hat, müsste auf jeden ein Steiger gesetzt werden. Wenn die Verbindungszone zwischen diesen Massenpunkten um 4 o dicker ausgeführt würde, könnte man von einem Massenpunkt aus durch die dikkere Verbindungszone der zweite Massenpunkt gespeist werden.
Wird die Verbindungszone beidseitig beim Formen mit der Stampfmasse zirka 1/5 ihrer Dicke belegt, dann mit Formsand überschichtet und gemeinsam mit diesem verdichtet, so wirkt sich die Isolierung der Zwischenzone so aus, als ob die Zwischenzone um dz dicker ausgeführt sein würde. Man findet daher mit einem Steiger statt mit zwei Steigern das Auslangen und man erspart auch die sonst notwendige Gusszugabe von 40go, die später wieder teuer abgearbeitet werden müsste.
Es ist bekannt, dass Steiger, die eine Platte versorgen sollen, nur einen Wirkungsbereich von der zweifachen Plattendicke haben. Wird nun eine Zone um den Steiger in der Grösse der zweifachen Plattendicke beidseitig nach oben beschriebener Methode mit Stampfmasse isoliert, und daran anschliessend wieder eine Zone mit der zweifachen Plattendicke einseitig isoliert, so ist die Wirkungsweite des Stel- gers die sechsfache Plattendicke. Ohne diese Isoliermethode müssten konische Gusszugaben vorgesehen werden, die dann abgearbeitet werden müssten, oder die Steiger müssten wesentlich näher gesetzt werden.
Zur Verbesserung der Gussoberfläche können die Platten an den Oberflächen reduzierend, vorzugsweise mit Aluminiumschlichte geschlichtet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Isoliermasse, insbesondere für die Erstarrungslenkung von Stahl, dadurch gekennzeich- net, dass sie als Hauptbestandteil reine Kieselsäure pflanzlichen Ursprungs neben organischen oder anorganischen Bindemitteln enthält.
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Insulating compound, especially for the solidification control of steel
The subject of the invention is an insulating compound which is particularly suitable for riser linings or for the production of insulating plates which, shaped as joint blocks, are used for riser linings.
As is well known, a distinction is made in the foundry between risers that are filled with steel, which has already lost temperature while flowing through the molds (cold risers), and those in which the steel flows into the risers without giving off heat beforehand (hot risers) . The insulating compound according to the invention or the stones made therefrom are used especially for the latter. So far, such insulating compounds were usually made of ceramic material, such as. B. Chamotte, which is mixed with combustible material such as sawdust and with the aid of a binder, such as. B. glue or sulphite waste liquor, was produced. The aim was to obtain a heat-insulating, specifically light, brittle insulating material.
The carbon and hydrogen occurring during the combustion of the organic binder of the mixture often made a disturbing effect, leading to carburization or an increase in the hydrogen content of the steel, which are undesirable.
It has therefore recently been proposed that the gases generated during the combustion or charring of the organic material take their carburizing ability, u. zw. Either by oxidation by adding an oxidizing agent, such as, for. B. iron oxide, or by diluting the gases by adding the insulating compounds z. B. a carbonic acid donor such as dolomite added.
From the insulating plates previously used for riser and mold linings, the one according to the invention differs in that it either causes little or no gas development because it either contains only a few percent organic binders or is bound with inorganic binders such as clay. Organic additives such as sawdust etc. are not included.
Nevertheless, the thermal insulation properties of the insulating panels according to the invention are excellent and they also have high porosity. Due to their low specific weight and their high insulation capacity, which allows the risers to be made smaller than before, it is possible to save considerable amounts of insulation material. Above all, however, the smaller dimensions of the risers can save considerable amounts of steel.
The new insulating compound, especially for the control of the solidification of steel, is characterized by the fact that it contains pure silica of vegetable origin as its main component in addition to organic or inorganic binders. This silica is finely flaked, whereby the flakes are not compact but have numerous pores, which gives the material a particularly low specific weight.
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bond or with a synthetic resin binder, e.g. B. a phenolic resin, processed and then dried.
Organic binders, such as synthetic resin, are preferably used in amounts of 1 to 15% by weight and inorganic, such as refractory clays, in amounts of preferably 15 to 45% by weight. Also
Core swell binders such as dextrin can be added in small amounts.
It is not necessary to burn the masses, which is particularly advantageous when manufacturing smaller series of insulating panels. In addition to being used as a ramming compound, the insulating material according to the invention is also used in the form of plates. The form of so-called hinge plates is preferred, which can be easily assembled to form riser linings. The joint plates can easily be manufactured in different sizes and strengths for different needs.
The table below shows how much the dimensioning of risers made from the material according to the invention is lower than that of risers that have been used up to now and how much
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<tb>
<tb> Steiger-so far <SEP> use-Steiger <SEP> from <SEP> steel module <SEP> according to the invention <SEP> Steiger <SEP> moderate <SEP> material <SEP> saving
<tb> cm <SEP> ss / h <SEP> p <SEP> (mm) <SEP> h <SEP> (mm) <SEP> wt.
<SEP> (kg) <SEP> kg
<tb> 3, <SEP> 4 <SEP> 180/270 <SEP> 127/190/2, <SEP> 1 <SEP> 29
<tb> 3, <SEP> 7 <SEP> 200/300 <SEP> 142/215/2, <SEP> 6 <SEP> 40
<tb> 4, <SEP> 3 <SEP> 230/345 <SEP> 162/240/3, <SEP> 0 <SEP> 60
<tb> 5, <SEP> 0 <SEP> 265/400 <SEP> 188/280/4, <SEP> 0 <SEP> 94
<tb> 5, <SEP> 6 <SEP> 300/450 <SEP> 211/320/4, <SEP> 8 <SEP> 145
<tb> 6, <SEP> 1 <SEP> 325/490 <SEP> 230/345/5, <SEP> 9 <SEP> 172
<tb> 6, <SEP> 6 <SEP> 350/525 <SEP> 252/390/6, <SEP> 8 <SEP> 200
<tb> 7, <SEP> 0 <SEP> 375/560 <SEP> 266/400/10, <SEP> 8 <SEP> 260
<tb> 7, <SEP> 5 <SEP> 400/600 <SEP> 280/420/12, <SEP> 4 <SEP> 340
<tb> 8, <SEP> 4 <SEP> 450/675 <SEP> 325/490/16, <SEP> 4 <SEP> 470
<tb> 9, <SEP> 5 <SEP> 510/765 <SEP> 365/547/25, <SEP> 0 <SEP> 680
<tb> 11, <SEP> 0 <SEP> 590/885 <SEP> 420/630/32, <SEP> 5 <SEP> 1070
<tb> 12, <SEP> 0 <SEP> 670/1000 <SEP> 480/720/49, <SEP> 0 <SEP> 1550
<tb> 14,
<SEP> 0 <SEP> 750/1130 <SEP> 535/800/61, <SEP> 0 <SEP> 2150
<tb>
Further advantages are the coarseness and gas permeability of the silica, so that the casting gases can pass through. The influence of the liquid steel and the casting skin is much less than that of fossil silica (diatomite), which has proven to be completely unsuitable.
Some examples are given below, which are intended to explain the subject matter of the invention, but not to restrict it.
Example 1: 100 parts by weight of rice ash, 5 parts by weight of dextrin, 7 parts by weight of phenolic resin are mixed well and formed into joint plates for risers or mold-head insulating plates by pressing or tamping. The plates are then dried at 2000C. In molds in which 6 t blocks are produced, four plates 35 mm thick and 220 mm high were used on the inside of the mold. The block head insulated in this way remains fluid for much longer than when using the well-known Chamotte insulations. The yield was 910/0 compared to 83 or 850/0 when using chamotte hoods.
Example 2: Hinge plates were produced according to the method described in Example 1, which were joined together to form a riser and fixed with a steel band. The rifle created in this way is placed on the model and tamped with sand, thus forming a riser without the need for a wooden model for this. If you had z. B. have to take a normal climber made of chamotte with 400 mm diameter and 600 mm height (510 kg iron content), then a riser made of joint plates according to the invention of 280 mm diameter and 420 mm height (content 150 kg iron) is sufficient for the same purpose, which has the same feeding effect as the big riser. The steel saving was 340 kg by using the insulating compound according to the invention.
Example 3: A mixture is produced from 250/0 refractory clay and 750/0 moist rice ash which can be compacted well, has a specific weight of 0.8 in the compacted state and a compressive strength of 5 kg / cm2 in the dried state having. In a cast that contains two
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has sen points, an increase would have to be placed on each one. If the connecting zone between these mass points were made 40 o thicker, one could feed the second mass point from one mass point through the thicker connecting zone.
If the connecting zone is covered on both sides with the ramming mass about 1/5 of its thickness during molding, then covered with molding sand and compacted together with this, the insulation of the intermediate zone acts as if the intermediate zone were made dz thicker. One riser is therefore sufficient instead of two risers and one also saves the otherwise necessary casting allowance of 40go, which would later have to be processed at a high cost.
It is known that risers that are supposed to supply a plate only have an effective area of twice the plate thickness. If a zone around the riser in the size of twice the plate thickness is insulated on both sides according to the method described above with ramming mass, and then a zone with twice the plate thickness is isolated on one side, the effective range of the actuator is six times the plate thickness. Without this isolation method, conical casting allowances would have to be provided, which would then have to be processed, or the risers would have to be set much closer.
To improve the cast surface, the surfaces of the plates can be reduced, preferably with aluminum coating.
PATENT CLAIMS:
1. Insulating compound, in particular for controlling the solidification of steel, characterized in that it contains pure silica of vegetable origin as its main component in addition to organic or inorganic binders.
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