DE2108052A1 - Warmhauben für Gußblöcke - Google Patents

Description

betreffend Warmhauben für Gußblöcke

Die Erfindung bezieht sich auf sogenannte Warmhauben für Gußblöcke und betrifft insbesondere nur zum einmaligen Gebrauch bestimmte plattenförmige Warmhauben, die sich aus einer exothermischen Schicht und einer isolierenden Schicht zusammensetzen.

Geschmolzene I-ietalle, z. B. Stahl, ziehen sich während des Erstarrens zusammen, so daß im Inneren des erstarrten Erzeugnisses das als Gußblock oder Barren bezeichnet wird, bchwindungshohlräume oder sogenannte Lunker entstehen. In vielen Fällen ist es erwünscht, die genaue Lage dieser Lunker zu beeinflussen, die sich gewöhnlich im mittleren l'eil des Gußblocks bilden, da es sich hierbei um den letzten 'feil handelt, der erstarrt. Um die Lage der Lunker zu beeinflussen, verwendet man bei den meisten zu Gußblöcken zu verarbeitenden Metallen sogenannte Warmhauben, die in oder über dem oberen Ende der Gubfox'm angeordnet werden, um das Metall möglichst lange im geschmolzenen Zustand zu halten, damit sich der Lunker fortlaufend auffüllen kann. Hierdurch wird bewirkt, daß der Lunker im obersten l'eil des Gußblocke oder GußStücks, entsteht, wo er während der weiteren Verarbeitung

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entfernt werden kann, ohne daß ein zu großex* Teil des Erzeugnisses verlorengeht und sich dadurch die Ausbeute verringert.

Solche V/armhauben sind gewöhnlich entweder zum dauernden Gebrauch bestimmt, oder sie werden jeweil nur einmal verwendet. Bei Warmhauben für den Dauergebrauch werden Ziegel aus feuerfestem Material als Auskleidung in Grußteilen aus Metall angeordnet, welche die oberen Enden der Gußformen umschließen. Die nur zum einmaligen Gebrauch bestimmten ^:«arm—

k hauben umfassen plattenförmige Erzeugnisse, die beim Gebrauch schließlich zerfallen oder auf andere V/eise beseitigt werden, so daß es erforderlich ist, bei jeder Gußform eine neue Warmhaube zu verwenden. Diese v/armhauben werden gewöhnlich in der Gußform angeordnet und am oberen 'xeil der Innenwände der oi-orm befestigt, um den gewünschten Zweck zu erfüllen. ft'ur einmal verwendbare Warmhauben können auch anstelle von für den Dauer— gebrauch bestimmten Ziegeln in Gißbeiien aus Metall angeordnet werden, die ihrerseits auf das obere Ende der Gußformen aufgesetzt werden. Bei den nur einmal verwendbaren Warmhauben handelt es sich gewöhnlich entweder um isolierende Platten aus Materialien, die eine erheblich geringere Wärmeleitfähigkeit haben, als die Gußformen, die gewöhnlich aus Gußeisen

W bestehen, oder um exothermisch wirkende Platten, die bestimmte Materialen, z. B. aluminothermische Massen, enthalten, welche bei ihrer Heaktion anfänglich "Wärme abgeben und die Wärme dann in der gleichen Weise zurückhalten wie eine isolierende Platte.

Es ist auch bereits bekannt, zusammengesetzte, nur einmal zu verwendende Warmhauben in i'orm von Platten zu benutzen. Diese Platten umfassen eine Schicht aus einem exotherm!sehen Material, die durch einen Preßvorgang mit einer Schicht aus einem Isoliermaterial verbunden worden ist. Die isolierende Schicht wird in Anlage an der Wand der Porm angeordnet, während die exothermische Schicht in Berührung ait dem geechmolt zenen Metall gebracht wird.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum einmaligen Gebrauch bestimmte zusammengesetzte .Warmhaube oder Platte für eine Warmhaube (im folgenden ebenfalls kurz Warmhaube oder plattenförmige Warmhaube genannt) anzugeben, durch deren Einsatz sich kleinere Lunker als mit den bekannten, zuletzt genannten zusammengesetzten Warmhauben aus einer Isolations- und einer exothermisehen Schicht erzielen lassen.

Die Lösung dieses Problemes besteht nach der Erfindung im Prinzip darin, daß die einander zugewandten Flächen der beiden Schichten zu einem großen, insbesondere überwiegenden Teil durch einfach herstellbaren Hohlraum von erheblicher Größe voneinander getrennt sind« Hohlraum kann durch einen großen oder durch eine Vielzahl regellos verteilter kleiner Hohlräume, insbesondere geschlossenei; gebildet sein, wobei diese gemäß der bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung in situ, d.h. beim Gebrauch oder Einsatz an Ort und Stelle gebildet werden.

Durch die Erfindung ist das Wärmeisolationsvermögen der Warmhaube über eine längere Zeitspanne verbessert, was dazu führt, daß die Ausbeute der Gußblöcke im Vergleich zu auf bekannte Weise mit den bekannten Warmhauben erstarrten vergrößert ist_e Die Eigenschaften, die für die Erzielung einer besseren Wärmeisolierung von Bedeutung sind, werden am besten durch von sich an Ort und Stelle (in situ) beim Gebrauch abspielenden Reaktionen erzeugt, die durch die Berührung der exothermischen Schicht mit dem geschmolzenen Metall ausgelöst werden. In diesem Fall können die erfindungsgemäßen Warmhauben auf ähnliche Weise hergestellt werden, wie die bis jetzt gebräuchlichen bekannten zusammengesetzten Warmhauben, wobei jedoch im Vergleich zu den bekannten Warmhauben bessere Ergebnisse erzielt werden.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und sind im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung und eines Lichtbildes an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Schnitt eine erste Ausführungsform einer zusammengesetzten Warmhaube nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt in der Wiedergabe eines Lichtbildes einer zweiten Ausführungsform das 209819/nPfi?

tatsächliche Gefüge einer erfindungsgemäßen Warmhaube in der während ihres Gebrauchs die erwähnten Hohlräume entstanden sind.

Fig. J ist eine graphische Darstellung, die es ermöglicht, die Isoliereigenschaften der Ausführungsform nach Fig. 2 mit denjenigen bis jetzt gebi-äuchlichen wai-mhauben zu vergleichen.

Es hai; sich gezeigt, daß eine zusammengesetzte Warmhaube mit einer exothermischen ochiclit und einer isolieren- w · den schicht, bei der zwischen den Schichten Hohlräume von erheblicher Gröi3e vorhanden sind, zu einer erheblichen Verbesserung der Isoliereigenschaften im Vergleich zu den bis jetzt gebräuchlichen plattenförmigen Warmhauben führt.

Es ist möglich, erfinaungsgemäBe Wärmhauben so herzustellen, daß zwischen den beiden Schichten bereits ein freier Haum vorhanden ist. Eine solche Warmhaube ist in i'ig. 1 dargestellt; sie umfaßt eine isolierende schicht 10, die auf bekannte Weise durch einen Preßvorgang mit einer exothermischen Schicht 11 verbunden worden ist. Die ecothermisciie Schient 11 weist auf ihrer Innenseite eine Aussparung 12 auf, ^ so daß zwischen den beiden Schichten im Bereich ihrer l'rennflache ein Hohlraum 15 von erheblicher Größe vorhanden ist. Natürlich könnte man die Aussparung auch in der isolierenden Schicht oder in beiden Schichten ausbilden; in jedem B'all ist es jedoch gemäß der Erfindung erforderlich, daß ein freier Raum von erheblicher Größe an der lirennflache zwischen den beiden Schichten vorhanden ist.

Der freie Itaum ai der l'rennf lache zwischen den Schichten wird vorzugsweise während des Gebrauchs der Warmhaube in der Weise erzeugt, daß zahlreüche Hohlräume entstehen, i'ig. 2 zeigt in der Wiedergabe eines Lichtbildes das Gefüge einer

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erf indungs gemäß en zusamraengesetzten Warmhaube 20 nach dem Gebrauch. Während des Gebrauchs sind an Ort und Stelle an der Trennfläche zwischen der exothermischen Schicht 22 und der isolierenden Schicht 25 zahlreiche Hohlräume 21 entstanden. Die plattenförmige "Warmhaube nach Fig. 2 wurde in der Weise hergestellt, daß durch einen Preßvorgang eine ebene Fläche der isolierenden 'Schicht 23 einer ebenen Fläche.der exothermischen Schicht 22 verbunden wurde. Die Hohlräume 21 entstanden an Ort und Stelle während des Gebrauchs der Warmhaube in einer Blockgießform, die mit geschmolzenem Stahl gefüllt wurde.

Die genaue Zusammensetzung der exothermischen Schicht 22 und der isolierenden Schicht 23 der zusammengesetzten Warmhaube 20 nach Fig. 2 ist aus der folgenden Tabelle I ersichtlich.

Tabelle I

Zusammensetzung	Schicht	der Warmhaube	Schicht
Exothermische		Isolierende
Äluminiumhalti-	59,0$	Gemahlenes Scha	32, Q#
ge Zusatzstoffe	5,5%	mott ematerial
Im atniumchlorat	2,8#	Perlite	62,5#
Perlite	10,5%	Flugasche
Magnetit
Hämatit	2,8#
kryolith	16,2#
Sand (2Q M./Zoll)

Die angegebenen Prozentsätze gelten für die Bestandteile im trockenen Zustand und umfassen nicht das verwendete Bindemittel, bei dem es sich um ein Silica-Gel handelte.

ü,s wird bis jetzt angenommen, daß sich die Flugasche, die bei etwa 1040 schmilzt, zersetzt und ein Gas bildet, so daß sie sich an der Trennfläche aufbläht, wodurch die

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erwähnten Hohlräume entstehen. Offensichtlich ist die Temperatur, die zu diesem Aufblähen Anlaß gibt, nur in der unmittelbaren Nähe der 'i'rennfläehe zwischen den Schichten ausreichend; dies ist deutlich aus S¹Ig. 2 zu ersehen, wo man erkennt, daß die isolierende Schicht 23 über den ganzen verbleibenden Teil ihrer Dicke unverändert bleibt. Diese Temperatur an der i'rennfläche, die auf die Temperatur des geschmolzenen Metalls in der ülockgießform und das exothermische Verhalten der exothermisehen Schicht 22 zurückzufühfe ren ist, dürfte über etwa 1370° C liegen. Ein Flugaschegehalt von mindestens 50 5& der isolierenden Schicht (bezogen auf das Trockengewicht der Bestandteile) ist erwünscht, um das Entstehen ausreichender Hohlräume zu gewährleisten, damit optimale Isol3a?eigenschaften erzielt werden.

Die in der vorstehenden Tabelle I angegebene Zusammensetzung der V/armhaube nach S¹Ig- 2 kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen variiert werden, wobei es Jedoch wichtig ist, ein bestimmtes Material, z. B. Flugasche, in einer ausreichenden Menge zu verwenden, die gemäß der voi"stehenden Beschreibung mindestens 50 % beträgt, wobei sich dieses Material während des Gebrauchs zersetzt, so daß an der Srenn- W fläche zwischen der exothermisehen Schicht und der isolierenden Schicht die beschriebenen Hohlräume entstehen. Aus der folgenden (Tabelle II sind die Bereiche ersichtlich, innerhalb welcher die Zusammensetzung variiert werden kann.

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	Schicht	Isolierende	Schicht	20-40%
Tabelle II			Gemahlenes Schamotte	2-12%
	40-70$		material	50-80%
Zusammensetzung der Warmhaube	10-30%	Perlite
JSxo thermische	5-30%	!flugasche
Aluminiumhalt i-
ge Zusatzstoffe	0-15%
bandzus-atzst.	Q-10%
Lisenoxidzusatzst.	0-10%
Gemahlenes S'cha-	Q-IOJb
motteiaaterial	0-10%
hagnesia
Dryolith
Perlite
iN at r iumchlor at

Die angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf die Bestandteile im trockenen Zustand und berücksichtigen nicht das verwendete Bindemittel.

Die erhebliche Verbesserung der Isoliereigenschaften einer zusammengesetzten Warmhaube nach der Erfindung, bei der die Hohlräume während des Gebrauchs entstehen, im Vergleich zu bekannten warmhauben aus den in J?ig. 3 wiedergegebenen Kurven ersichtlich. Die Kurve 1 veranschaulicht die Isoliereigeiischaften einer mit exothermischer Wirkung arbeitenden warmhaube bekannter Art, bei der die Zusammensetzung der exothermischen Schicht etwa den Angaben der 'i'abelle I entspricht. Die tatsächliche Zusammensetzung der Warmhaube, für die die Kurve 1 in J?ig. 3 gut, unterschied sich von der Zusammensetzung nach der Tabelle I dadurch, daß eine kleinere Menge an aluminiumhaltigen Zusatzstoffen vorhanuen war, und daß die aluminiumhaltigen Zusatzstoffe durch gemahlenes Schamottematerial, hagnesia und band mit

-n de*L Öffnungen-, COu 5mm) einej3 Siebs mit, , einer iiorngroße entsprecheTiarlbirTiasfchen je TJoTl ersetzt worden waren. Bei der erfindungsgemäßen zusammengesetzten Harmhaube gewährleistet die zusätzliche Verwendung aluminium-

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haltiger Zusatzstoffe bei der exothermischen Schicht, daß eine Temperatur auftritt, die genügt, um das erwähnte Aufblähen zu bewirken, so daß die gewünschten hohlräume entstehen.

Bei der Kurve 2 in i'ig. 3 handelt es sich um eine typische Kurve für eine platteriför-mige isolierende warmliaube bekannter Art. Zwar werden solche isolierenden Plat-.ten mit den verschiedensten Zusammensetzungen hergestellt, doch kann man sagen, daß die Kurve 2 für die Ergebnisse repräsentativ ist, die allgemein bei isolierenden Plarten bekannter Art erzielt werden.

Die Kurve J gilt für eine zusammengesetzte plattenförmig,^ Warmhaube mit einer exothermischen bchicht und einer isolierenden Schicht, wobei diese V/armhaube die gleiche Zusammensetzung hat wie die Warmhauben, für welche die Kurven 1 und 2 gelten. Die Kurve 4- stellt die Eigenschaften einer erfindungsgemäßen zusammengesetzten Warmhaube dar, deren Zusammensetzung den Angaben in der -Tabelle 1 entspricht* Man erkennt, daß die temperatur aes geschmolzenen Metalls, die auf der Ordinatenachse aufgetragen ist, auf einem höheren Wert gehalten und während einer längeren Zeit aufrechterhalten wird, als es bei den drei bekannten Warmhauben der Pail ist, für welche di'e Kurven 1 bis 5 gelten.

Wie es im Hinblick auf diese verbesserten Isoliereigenschaften zu erwarten ist, ermöglicht die Verwendung erfindungsgemäßer Warmhauben die Erzielung einer höheren Ausbeute beim Herstallen von Gußblöcken. Bei Versuchen an niedriggekohlten, mittels Aluminium vollständig beruhigten Stählen zeigte es sich, daß die Ausbeute beim Auswaisen eines Blocks zu einer Platte 89/*> betrug, während im Vergleich hierzu die typische Ausbeute bei der gleichen Stahlsorte nur 835fe betrug, wenn eine Gußforni der gleichen Größe in Verbindung mit einer Warmhaube bekannter Art verwendet wurde.

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Die erfindungsgemäßen Warmhauben können in die Blockformen in der gleichen V/eise eingesetzt wie die bereits bekannten nur zum einmaligen Gebrauch bestimmten Warmhauben. Die isolierende Schicht wird so angeordnet, daß sie der Wand der Form benachbart ist, so daß die exothermische Schicht beim Pullen der 5Orm mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommt.

Ansprüche;

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Claims (1)

1. Ansprüche

   1« Aus einer exotheraiischen Schicht und einer isolierenden Schicht zusammengesetzte, insbesondere plattenförmige, zum einmaligen Gebrauch bestimmte Warmhaube für erstarrende Gußblöcke oder Metallbarren, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Flächen der exothermischen Schicht (11, 22) und der i soli er enden Schicht (10, 23) zu einem erheblichen Teil durch Hohlraum (13, 21) von erheblicher Größe voneinander getrennt sind.

   Warmhaube nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen der isolierenden Schicht (23) und der exothermischen Schicht (22) durch zahlreiche regellos verteilte Hohlräume (21) gebildet ist.

   3« Warmhaube nach Anspruch 2 gekennzeichnet

   durch beim Gebrauch an Ort und Stelle in situ sich bildende Hohlräume (21) zwischen den Schichten (22, 23) stehen.

   4, Warmhaube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (23) zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus Flugasche besteht.

   5» Warmhaube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (23) zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus Flugasche besteht, während der Rest gemahlenes Schamottematerial, Perlit und als Bindemittel ein Silica-Gel enthält.

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   6„ Warmhaube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht 50-80 Gewichtsprozent Flugasche, 2-12 Gewichtsprozent Perlit und 20-40 Gewichtsprozent gemahlenes Schamottematerial sowie ein Bindemittel enthält.

   7· Warmhaube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht etwa 62,5 % Flugasche, 32 % gemahlenes Schamottematerial, 5,5 % Perlit und als Bindemittel ein Silica—Gel enthält«,

   8„ Warmhaube nach Anspruch 4 oder 5, insbesondere 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die exothermische Schicht 40-70 Gewichtsprozent aluminiumhaltige Zusatzstoffe, 10-30 Gewichtsprozent Sandzusatz, 5-30 Gewichtsprozent Eisenoxidzusatzstoffe, 0-15 Gewichtsprozent gemahlenes Schamottematerial, 0-10 Gewichtsprozent Magnesia, 0-10 Gewichtsprozent Kryolith, 0-10 Gewichtsprozent Perlit und 0~10 Gewichtsprozent Natriumchlorat enthalte

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