DE3127183A1

DE3127183A1 - Vorgefertigte vielfachdichte-hochofenrinne

Info

Publication number: DE3127183A1
Application number: DE19813127183
Authority: DE
Inventors: Micheal Donald 16117 Ellwood City Pa. LaBate
Original assignee: Individual
Current assignee: Labate Micheal Donald Ellwood City Pa Us Beck
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1982-10-14
Also published as: CA1154250A; GB2094952B; US4350325A; GB2094952A; DE3127183C2

Description

Micheal D. LaBate

Ellwood City, Pennsylvania 16 117 V.St.A.

Vorgefertigte Vielfachdichte-Hochofenrinne

Die Erfindung bezieht sich auf Metallschmelzenrinnen, wie sie in der Metallerzeugungsindustrie zum Transport einer Metallschmelze von einer Quelle zu einem entfernten Punkt verwendet werden.

Rinnen zur Handhabung von Metallschmelze sind in den US-PS 4 039 172, 3 174 739 und 3 600 480 offenbart.

Die Rinne nach der US-PS 4 039 172 ist eine Masse aus feuerfestem Material, die unter dem Einfluß physikalischer Kraft mit Metallverstärkungsteilen darin gebunden ist, wobei das feuerfeste Material eines ist, das aus den für herkömmliche Ofensteine brauchbaren, wie z. B. Ton, gewählt ist. Die Metallverstärkung enthält

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miteinander verschweißte flache Stangen und Winkelstücke zur Bildung eines Verstärkungsgerüsts, in welchem das Formmaterial angebracht und der physikalischen Kraft ausgesetzt wird. Man verwendet eine Form zur Aufnahme des Verstärkungsgerüsts und des Formmaterials während der Verdichtung des Materials zu einer fest gebundenen Masse einer durch und durch gleichmäßigen Dichte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metallschmelzen-Rinneneinheit zu entwickeln, deren noch brauchbare Lebensdauer im Lauf der Verwendungszyklen leicht beurteilbar ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Metallschmelzen-Rinneneinheit aus einem länglichen, trogartigen Körper aus einer feuerfesten Mischung mit einem Boden und beabstandeten, paralellen, aufrechtstehenden Seitenteilen, mit dem Kennzeichen,daß die Rinneneinheit eine durch physikalische Kraft gebundene vielschichtige Masse ist, deren einzelne Schichten von verschiedener Dichte sind und beim Durchfluß von Metallschmelze eine bekannte vorbestimmte Lebensdauer haben.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß besteht also die beispielsweise in Verbindung mit einem Hochofen verwendbare Metallschmelzen-Rinneneinheit aus Schichten aus feuerfestem Material, das aus den für herkömmliche Ofensteine ver-

wendbaren Materialien, wie z. B. Ton, gewählt ist, und aus einem geeigneten Bindemittel, wobei jede der übereinanderliegenden Schichten eine trogartige Querschnittsform und eine jeweils unterschiedliche

zwar
Dichte aufweist, und / die erste oder unterste Schicht zur größten Dichte kompaktiert ist und die folgenden Schichten darauf zu fortschreitend geringeren Dichten kompaktiert sind.

Bei der in der US-PS 3 174 739 offenbarten Rinne enthält eine Metallhülle eine feuerfeste Auskleidung, die aus einer dauerhaften monolithischen Schicht gebildet ist, wobei eine halbdauerhafte Schicht über der monolithischen Schicht mit Ausnahme deren Auslaßoder Nasenende liegt. Die halbdauerhafte Schicht ist aus Magnesit oder Dolomit gebildet. Das Neue in dieser US-PS bezieht sich auf eine am Auslaßende der Rinne gebildete Nase aus einem feuerfesten Stoff, wie z. B. Ofenton, zerkleinerten Ofensteinen und Schwarzpech mit Wasser zur Bildung eines Mörtels, die als Ende oder Nase über der monolithischen Schicht und der halbdauerhaften Schicht der Rinne aufgebracht ist. Die Anordnung nach dieser US-PS enthält daher die Metallhülle, die zwei Schichten aus geeignetem Material, die nicht kompaktiert sind, und zusätzlich die aus dem das Schwarzpech enthaltenden Auflagematerial gebildete Nase.

Diese Offenbarung unterscheidet sich von der Erfindung dadurch, daß sich keine Anregung zu der aus dem feuerfesten Material gebildeten vielschichtigen Masse ergibt, bei der jede der Schichten zu einer unterschiedlichen Dichte kompaktiert ist.

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Die US-PS 3 600 480 bezieht sich auf ein Verfahren zur Reparatur von Rinnen und offenbart auch eine Rinne, bei der die mit dem Metall in Berührung kommende oberste Fläche, die dort als Innenauskleidung bezeichnet ist, aus einer Zusammensetzung aus Kohlenstoff und Ton gebildet ist, während die sog. äußere Auskleidung aus Siliziumkarbidsteinen besteht, wobei die gesamte trogartige Form eine Basis aus noch einem anderen Material aufweist. Das Neue in dieser US-PS bezieht sich auf eine Auftragmasse, die auf einen verschlissenen Teil der Innenauskleidung aus Kohlenstoff und Ton aufgebracht wird, wobei das Auftragmaterial aus einer Mischung von Pechteilchen und Kohlenstoffteilchen, ζ. Β. feinem Koks und Pech, besteht, die in der US-PS als die höchste Dichte erzeugend erwähnt sind. Der offenbarte Rinnenaufbau ist von gleichmäßiger Dichte, da er nicht durch besondere Kräfte kompaktiert wird.

Erfindungsgemäß weist die Metallschmelzenrinne die aufeinanderfolgenden Schichten aus kompaktierten Materialien unterschiedlicher Dichten ohne Kohlenstoff oder Pech in irgendeiner der Schichten auf,da solche Materialien die gewünschten Dichten der Schichten der Metallschmelzenrinne beeinträchtigen würden.

Die bekannten Rinnen sind daher hauptsächlich von gleichmäßiger Dichte und werden mit der Ausnahme der US-PS 4 039 172 unter Wärmeeinfluß gebildet, wie es bisher in der Technik der Bildung von feuerfesten Teilen üblich war.

Die Erfindung ergibt eine Rinne zur Aufnahme und Führung einer Metallschmelze von einem Hochofen od. dgl., die aus vorgefertigten Einheiten gebildet ist, die übereinanderliegende Schichten aus feuerfestem Material

aber
bekannter,unterschiedlicher Dichten aufweisen, die zur Bildung einer gewünschten Form kompaktiert sind. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Rinneneinheiten bei der Gestaltung eines gewünschten Strömungsweges auf einer Gießbühne ermöglicht eine rasche und verhältnismäßig leichte Bildung der vollständigen Metallschmelzenrinne, deren Vielfachschichteneinheiten ohne weiteres ihren Verschleißgrad und die restliche bekannte Lebensdauer nach jedem Metallschmelzendurchlauf aufgrund der unterschiedlichen sichtbaren Eigenschaften der Schichten aus feuerfestem Material mit unterschiedlichen Dichten zeigen.

Man sieht so, daß die Verwendung der hier offenbarten vorgefertigten Vielfachdichte-Metallschmelzen-Rinneneinheiten und die Sichtbestimmung ihres Verschleißzustandes, die durch ihren besonderen Aufbau ermöglicht ist, das Auswechseln einzelner Einheiten eines vollständigen Rinnenmusters auf einer Gießbühne je nach Bedarf zwischen den Gieß zyklen zur Sicherung der Aufrechterhaltung einer gewünschten Metallhalte- und -führungsrinne für . einen ganzen Metallschmelzenguß zuläßt.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Material der Metallschmelzenrinne zur gewünschten Form durch Stampfen oder Zusammenpressen zu einem aus nach und nach gestampften oder gepreßten Schichten aufgebauten Körper gebracht. Durch Beibehalten

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einer gewünschten Form der Rinne kann eine harte feuerfeste Decklage zur Abdeckung der Rinne und der darin befindlichen Metallschmelze und dadurch zum Einschluß des Rauchs und der Flammen verwendet werden, die normalerweise mit der bewegten Metallschmelze verbunden sind, so daß sie an beabstandeten Punkten in praktischer Weise unter Vermeidung einer Luftversc mutzung erfaßt werden können.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivdarstellung mehrerer an ihren Enden zusammengesetzter, baukastenförmig zueinander passender Rinneneinheiten, wobei Teile einer der Einheiten weggebrochen und im Querschnitt dargestellt sind;

Eig. 2 eine Seitenansicht einer der Rinneneinheiten nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine Gesamtdarstellung einer Metallschmelzenrinne im Querschnitt, die in einer Gießbühne eingebettet ist, wobei die mehreren Schichten unterschiedlicher Dichten in der Rinneneinheit zusammen mit einer feuerfesten Abdeckplatte zum Abschluß der durch die Metallschmelzen-Rinneneinheiten gebildeten Metallschmelzenrinne dargestellt sind.

Man erkennt insbesondere in Fig. 1, daß ein Teil der Metallschmelzenrinne aus einer Mehrzahl von baukastenartig zusammensetzbaren Rinneneinheiten gebildet ist,

deren jede allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist und unter Abstand im wesentlichen vertikale Seitenwände 11 und 12 sowie einen Boden 13 aufweist.

Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, ist jede der Rinneneinheiten so geformt, daß sie einen Trog 14 bildet, durch den Metallschmelze, wie z. B. Eisen von einem Hochofen oder Stahl von einem Martinofen od. dgl., fließen kann. Die Rinneneinheiten können von verschiedenen praktischen Größen sein, die sich zur Bewältigung des Metallstroms vom Abstichloch des Ofens eignen, und jede der baukastenartig zusammensetzbaren Rinneneinheiten 10 ist vorzugsweise mit abgestuften Vorsprüngen 15 in Axialrichtung ausgebildet, die genau zu nach innen abgestuften Schultern 16 am entgegengesetzten Ende der benachbarten Rinneneinheit 10 passen. Die nach außen abgestuften Vorsprünge 15 und die nach innen abgestuften Schultern 16 sind am besten in Fig. 2 veranschaulicht, und anhand der Fig. 1 erkennt man, daß die Endenaneinanderreihung der baukastenförmigen Rinneneinheit durch den gegenseitigen Flächeneingriff der abgestuften Vorsprünge 15 und der abgestuften Schultern 16 erhalten wird.

In Fig. 1 beobachtet man weiter, daß der am rechten Teil der Fig. 1 auftretende Querschnitt der Rinneneinheit 10 in übertriebenem Ausmaß die Ausbildung jeder der baukastenartig zusammensetzbaren Rinneneinheiten 10 aus einer Mehrzahl von Schichten 17, 18 und 19 aus kompaktiertem feuerfesten Material zeigt, wobei .die drei kompaktierten Schichten 17, 18 und 19 unterschiedliche

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Dichtegrade aufweisen, wie durch den Unterschied der Schraffur in der Fig. 1 angedeutet ist, und zwar ist die äußerste Schicht 17 zur größten Dichte kompaktiert, die Zwischenschicht 18 ist zu einer geringeren Dichte als der der äußersten Schicht 17 kompaktiert, und die innerste Schicht 19 ist zu einer geringeren Dichte als der Dichte der Zwischenschicht 18 kompaktiert.

Die Kontaktierung der mehreren Schichten 17, 18 und der Metallschmelzen-Rinneneinheit 10 durch physikalische Kraft, wie z. B. Stampfen oder Pressen, erzeugt eine fest gebundene Masse, die sich zur Bewahrung ihrer Form eignet und eine vorbestimmte Lebensdauererwartung aufweist, wenn sie dadurch fließende Metallschmelze hält und führt.

Man beobachtet in Fig.l außerdem, daß eine Mehrzahl von öffnungen 20 in den oberen parallelen Kanten der Rinneneinheiten 10 gebildet ist und daß Befestigungseinrichtungen mit keramischen Einsätzen 21, die eine allgemein U-förmige Gestalt aufweisen, in den Rinneneinheiten eingebettet sind, osentragende Bolzen 22

21 sind in die oberen Enden der keramischen Einsätze.eingesetzt, die eine Bohrung mit Innengewinde aufweisen, so daß die einzelnen, baukastenförmig zusammensetzbaren Rinneneinheiten 10 ohne weiteres mit einer mechanischen Einrichtung gehalten und in Endenaneinanderreihung zum Zusammebau einer gewünschten Λ3ahn. oder einer gewünschten Rinne für Metallschmelze angeordnet werden können.

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In Fig. 3 weist die mit der Metallschmelze in Berührung kommende Oberfläche des Trogs 14 einen kolloidalen Graphitüberzug 23 auf, welcher kolloidale Graphit Submikronteilchengrößen-Graphit enthält, der in einer flüssigen Suspension auf die Innenoberfläche der inneren Schicht 19 der Rinneneinheit aufgebracht ist.

Die Darstellungen in den Figuren sind übertrieben und schraffiert, um die unterschiedlichen Kompaktierungsgrade der beschriebenen Schichten 17, 18 und 19 anzudeuten, und man versteht, daß, obwohl Linien zwischen den mehreren Schichten 17, 18 und 19 verschiedener Dichten gezeichnet sind, die tatsächliche Rinneneinheit 10 aus den gleichen feuerfesten Materialien, wie z. B. Ton, gestampft oder gepreßt und dann unter Wärmeeinwirkung zu einer gebundenen Masse mit den gewünschten mehreren Schichten unterschiedlicher Dichten gebunden ist.

Es wurde festgestellt,daß durch zunächst erfolgendes Kompaktieren oder Stampfen oder anderes Zusammenbinden des Materials, aus dem die Rinneneinheiten 10 zu verschiedenen Dichtegraden gebildet werden, die Lebensdauer der Rinneneinheiten 10 und der gesamten, aus einer Mehrzahl

ibahn solcher Einheiten gebildeten Rinne»» vorbestimmt werden kann, um sie an eine gewünschte Metalldurchströmdauer anzupassen.

Eine geeignete feuerfeste Basismischung kann 81,5 Gew. % "Mulcoa brand"-Aluminiumoxid enthalten, das eine Mischung mit 60 % Aluminiumoxid ist. Hierzm

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werden 13,5 % Schamotte und 5 % reines Aluminiumoxid (Al₂O₃) zugesetzt. Diese Mischung wird mit Phosphorsäure (H₃PO₄)-Lösung aus 50 % Wasser und 50 % Phosphorsäure mit den anderen Bestandteilen in einem Verhältnis von 1,14 : 1 vereinigt. In diesem Beispiel werden 88 Gewichtsteile der Phosphorsäurelösung zu lOO Gewichtsteilen der oben erwähnten vermischten Materialien zugesetzt, um eine Trübe zu erzeugen, die sich zum Stampfen oder Pressen in Formen mit nachfolgendem Trocknen eignet. Eine andere Mischung wird in Rinnen zur Aufnahme von Schlacke am Ende eines Eisengusses verwendet. Auf Grund der erhöhten korrosiven Eigenschaften der Schlacke wird eine Mischung mit 4 6 Gew. % "Mulcoa brand"-Aluminiumoxid, 31,25 % Siliziumkarbid, 10 % pulverförmigem reinen Graphit, 12,75 % Schamotte zusammen mit Phosphorsäurelösung als Bindemittel im gleichen wie dem vorerwähnten Verhältnis verwendet. (Mischung: Phosphorsäurelösung = 100 : 88). Bei der Herstellung der baukastenförmig einsetzbaren Rinneneinheit gemäß der Erfindung wird, um die gewünschte Gestalt zu sichern, eine Form verwendet, in der das vorgemischte Material angeordnet und in Schichten zur gewünschten Dichte jeder der Schichten vor dem Ausbacken kompaktiert wird.

In Fig. 3 sieht man, daß die Rinneneinheit in einer Gießbühne F eingebettet ist und daß eine Abdeckplatte dargestellt ist, von der mehrere zur Abdeckung der vollständigen Rinnen verwendet werden. Die Abdeckplatte besteht aus einer Mischung von ähnlichen Feuerfestbasismaterialien wie denen der Rinnen, und zwar beispielsweise aus 77 Gew. % "Mulcoa-brand"-Feuerfestmischung mit 70 % Aluminiumoxid, 9 % gebrannter Ziegelschamotte mit

40 % Alurainiumoxid_/und 14 % feuerfestem Zement. Dieser Mischung werden Phosphorsäure (H₃PO₄)-Lösung als Bindemittel und nichtrostende Stahlnadeln in einem Verhältnis von 64 g/l zugesetzt. Der Zusatz der nichtrostenden Stahlnadeln steigert die Festigkeit der Platte.

Die hier offenbarte, baukastenförmig einsetzbare Rinneneinheit hat den zusätzlichen Vorteil der Schaffung eines wärmehaltenden Aufbaus, so daß die aus den Rinneneinheiten gebildeten Rinnen die Metallschmelze mit einem sehr geringen Temperaturverlust fördern, was zur raschen Strömung der Metallschmelze ohne Verstopfung oder Ansätze beiträgt.

Fachleuten ist ohne weiteres klar, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen im Rahmen der Erfindung ohne Verlassen des Erfindungsgedankens im Rahmen der Patentansprüche vorgenommen werden können.

Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Metallschmelzen-Rinneneinheit aus einem länglichen, trogartigen Körper aus einer feuerfesten Mischung mit

einem Boden und beabstandeten, parallelen, aufrechtstehenden Seitenteilen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rinneneinheit (10) eine durch physikalische Kraft gebundene vielschichtige Masse ist, deren einzelne Schichten (17, 18, 19) von verschiedener Dichte sind und beim Durchfluß von Metallschmelze eine bekannte vorbestimmte Lebensdauer haben«

2. Metallschmelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die feuerfeste Mischung Ziegelschamotte und feuerfesten Zement enthält und die Masse im wesentlichen aus Aluminiumoxid, rohem Feuerton und Phosphorsäure als Bindemittel besteht.

3. Metallschmelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Masse feuerfestes Material, wie z. B. Ton ist.

4. Metallschmelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Masse der Rinneneinheit (10) nacheinander aus mehreren Schichten (17, 18, 19) gebildet ist, deren jede auf einen unterschiedlichen Dichtegrad kompaktiert ist.

21-(Ser. 245 087)-TF

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5. Metallschmjelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Graphitüberzug (23) in die Metallaufnahmebereiche der Rinneneinheit (10) mit subkolloidaler Teilchengröße in einem flüssigen Träger eingebracht ist.

6. Metallschmelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die entgegengesetzten Enden der Rinneneinheit (10), und zwar ein Ende nach innen (bei 16) und ein Ende nach außen (bei 15) abgestuft sind und damit in gegenseitigen Eingriff bringbare Formen für angrenzende Rinneneinheiten (6) unter axialer Ausrichtung und Anlage aufweisen.