DE3127629C2

DE3127629C2 - Zwischengefäß zur Anwendung beim Stranggießen von Stahl und eine feuerfeste wärmeisolierende Platte zur Verwendung in einer inneren Verschleißauskleidung eines solchen Zwischengefäßes

Info

Publication number: DE3127629C2
Application number: DE3127629A
Authority: DE
Inventors: Heinz 4020 Mettmann Kloth; Edward 4280 Borken Mellows
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1980-07-12
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1985-08-14
Also published as: FR2486427B1; DE8120491U1; FR2486427A1; DE3127629A1; JPS5732857A; ZA814753B

Abstract

Ein Zwischengefäß zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem Außenmetallmantel und einer dauerhaften oder ständigen Auskleidung aus feuerfestem Material in Angrenzung an den Mantel und mit einer inneren Verschlußauskleidung (expendable lining), die feuerfeste wärmeisolierende Platten mit einer nach innen gerichteten erosionsbeständigen Schicht und einer stärker wärmeisolierenden Rückschicht aufweist, wobei bei Verwendung die erosionsbeständige Schicht die Rückschicht vor dem Angriff durch die Stahlschmelze in dem Zwischengefäß schützt und die von der Rückschicht erteilte Wärmeisolierung die Temperatur an der Außenfläche der Platten auf maximal 700 ° C am Ende von einer Stunde eines Stranggußbetriebes begrenzt. Spezifische Innenauskleidungsplatten mit einer hohen Dichte an der Oberseite und mit einer niedrigen Dichte an der Rückseite werden ebenfalls beschrieben.

Description

umfaßt.

3. Platte nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige feuerfeste Material der Rückseuenschicht Kieselsäure oder ein feuerfestes Silikat umfaßt.

4. Platte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseitenschicht eine größere Menge an Bindemittel als die OberflächcnschiLht enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zwischengefaß zur Anwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem äußeren Metallgehäuse, einer permanenten, an das Gehäuse anstoßenden Auskleidung aus einem feuerfesten Material und einer inneren Verschleißauskleidung aus feuerfesten wärmeisolierenden Platten sowie auf feuerfeste wärmeisolierende Platten zur Verwendung in einer inneren Verschleißauskleidung eines solchen Zwischengefäßes.

Beim Stranggießen von Metallen, z. B. Stahl, wird das geschmolzene Metall in eine Stranggußform über ein Zwischengefäß gegossen, welches als gleichbleibendes oder konstantes Kopfvonaisgefäß wirkt und als Zwisc^engefäß oder Gießpfanne bezeichnet wird Das Zwischengefäß oder die Gießpfanne besitzt einen offenen Trichter und einen Metallboden und Metallseitenwände und eine oder mehrere Auslaßdüsen, die in dem Boden angeordnet sind. Um den Metallboden und die Metallwände des Zwischengefäßes oder der Gießpfanne vor

2« den Einflüssen der Metallschmelze zu schützen, ist es in der Technik üblich, das Innere des Zwischengefäßes mit einer relativ dauerhaften Auskleidung, die häufig aus Ziegelsteinen oder feuerfesten Steinen hergestellt ist. auszukleiden. Das Zwischengefaß kann zusätzlich mit einer inneren verschleißbaren oder austauschbaren Auskleidung aus feuerfesten wärmeisolierenden Platten ausgestattet sein. Eine derartige Ausführungsform ist in der GB-PS 13 64 665 beschrieben und ist besonders vorteilhaft.

Platten für austauschbare oder verschleißbare Innenauskleidungen für Zwischengefäße müssen verschiedene bestimmte Erfordernisse erfüllen, wovon bestimmte hiervon in mehr oder weniger großem Ausmaß zueinander im Widerspruch stehen. Obgleich es für die Platten

J5 erwünscht ist. daß sie ein hohes Wärmeisoliexungsvermögen besitzen, ist es z. B auch erwünscht, daß sic cine beachtliche Beständigkeit gegenüber Erosion durch die Metallschmelze und durch die Schlacke aufweisen. Jedoch ist jegliche Änderung in der Beschaffenheit der Platte, welche das Wärmeisolierungsvsrhaltcn der Platte verbessert, üblicherweise mit einer Abnahme der Dichte der Platte verbunden, und jegliche Abnahme der Dichte der Platte neigt dazu, daß die Platte eine verminderte Erosionsbeständigkeit aufweist.

In der vorstehend genannten GBPS 13 64 665 ist an gegeben, daß die Oberfläche der Verschleißauskleidung, welche mit der Metallschmelze in Berührung gelangt, mit einem feuerfesten Schutzüberzug überzogen wer den kann. ledoch treten hierbei Herstellungsschwiengkeiten auf. und ein derartiger Übe. /ug kann keine gute Erosionsbeständigkeit über sehr lange CJießvorgängc hinweg, die in steigendem Ausmaß in der modernen Praxis des .Stranggießens von Stahl angewendet wer den. erteilen.

In der DE-OS 27 45 271 is; ein Weg (ur die Erzielung eines brauchbaren Kompromisses mit Bezug auf Wärmeisolierung und Erosionsbeständigkeitseigenschaften angegeben, gemäß welchen ein Anteil von teilchenförmigen!, kohlenstoffhaltigem Material in die Steine ein

so verleibt wird. Obgleich auf diese Weise verbesserte Steine hergestellt werden können, besteht die Beschränkung, daß eine Erhöhung des Anteils an kohlenstoffhaltigem Material über eine bestimmte Höhe hinaus zur Verbesserung der Erosionsbeständigkeit andererseits nachteilig die Wärmeisolierungseigenschaften in einem nicht annehmbaren Ausmaß beeinträchtigt.

Die DE-OS 21 64 301 beschreibt ein hochfeuerfcsles kompliziertes Materia!, das nach einem Eiektroschmclz-

verfahren hergestellt wird. Nach der Abkühlung besitzt dieses feuerfeste Material eine kontinuierliche Strukturform glasartigen Typs. Derartige feuerfeste Materialien sind für den Gebrauch in Zwischengefäßen für den Strangguß viel zu teuer, und sie können daher nicht für eine praktisch brauchbare innere Verschleißauskleidung eingesetzt werden. Außerdem ist deren Wärmeleitfähigkeit relativ hoch, so daß auch keine zufriedenstellende Wärmeisolierung erzielt wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Zwischfmgefäßes mit einem äußeren Metallgehäuse, einer permanenten, an das Gehäuse anstoßenden Auskleidung aus einem feuerfesten Material und einer inneren Verschleißauskleidung aus feuerfesten wärmeisolierenden Platten, wobei bei Gebrauch die erosionsbeständige Schicht die Rückschicht vor dem Angriff der Stahlschmelze in dem Zwischengefäß schützt und die von der Rückschicht erteilte Wärmeisolierung die Temperatur der Außenfläche der Platten beschränkt, wodurch der Wärmeverlust aus dem Stahl auf einem ausreichend niedrigen Ausmaß gehalten werden kann und womit das Stranggießen während einer langen Zeitdauer störungsfrei durchgeführt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Schaffung eines Zwischengefäßes zur Anwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem äußeren Metallgehäuse, einer permanenten, an das Gehäuse anstoßenden Auskleidung aus einem feuerfesten Material und einer inneren Verschleißauskleidung aus feuerfesten wärmeisolierenden Platten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die innere Verschleißauskleidung aus zweischichtigen Platten besteht, die eine nach innen gerichtete, erosionsbeständige Schicht und eine stärker wärmeisolierende Rückseitenschicht besitzen, wobei aufgrund der durch die Rückseitenschicht gelieferten Wärmeisolierung die Temperatur an der an die permanente Auskleidung angrenzenden Fläche der Platte auf ein Maximum von 700⁰C, bestimmt am Ende von einer Stunde des Sfanggießbetriebes, begrenzt ist

Ferner wird gemäß der Erfindung eine feuerfeste wärmeisolierende Platte zur Verwendung in einer inneren Verschleißauskleidung des vorstehend angegebenen Zwischengefäßes geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Platte zweischichtig ist und

(i) eine erosionsbeständige Oberflächenschicht mit einer Dichte von 1.2 bis 1.8 g/cm³,
mit einer an sich bekannten Zusammensetzung aus bO bis 95 Gew-% insgesamt aus einem oder mehreren teilchenförmigen feuerfesten Materialien, ausgewählf aus Chromit, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, aluminiumoxidreichen Aluminosilikaten und Magnesiumoxid,

0.5 bis 15 Gew.-'Yo feuerfester Fasern,
0 bis 3 Gew.-% organischer Fasern,
0 bis 20 Gew.-% eines teilchenförmigen kohlenstoffhaltigen Materials und

einem Bindemittel, wobei die Gesamtmenge des organischen Materials 4,5 Gew.-% nicht überschreitet und die Gesamtmenge eines anorganischen Binders 20 Gew.-% nicht übersteigt, und

(ii) innig mit der Oberflächenschicht verbunden eine Rückseitenschicht mit einer Dichte von 03 bis 1,0 g/cm³ aus

60 bis 95 Gew.-°/o eines teilchenförmigen feuerfesten Materials,

0 bis 30 Gew.-°/o an feuerfesten Fasern,
0 bis 10 Gew.-% an organischen Fasern, wobei das Gesamtgewicht der vorhandenen Fasern mindestens 2% beträgt, und

einem Binder, wobei die Menge des organischen Binders 10 Gew.-°/o nicht überschreitet und die Menge des anorganischen Binders 10 Gew.-°/o nicht überschreitet,

umfaßt
Durch die Verwendung eines Zwischengefäßes oder

ίο einer Gießpfanne gemäß der Erfindung ist es möglich, den Wärmeverlust aus dem Stahl auf ein ausreichend niedriges Ausmaß zu beschränken und dennoch eine innere Verschleißauskleidung zu besitzen, die in zufriedenstellendem Ausmaß der Dauer eines langanhaltenden Stranggießarbeitsganges ohne die Neigung zur Verunreinigung des Stahls standhält

Das teilchenförmige feuerfeste Material der Rückseitenschicht umfaßt vorteilhafterweise Kieselsäure oder ein feuerfestes Silikat Weiterhin ist vorteilhaft daß die Rückseitenschicht eine größere Menti an Bindemittel als die Oberflächenschicht enthält

Die relativ hohe Dichte der Oberflächenschicht und die vorgeschriebene Zusammensetzung, insbesondere der substantiierte Prozentsatz der bezeichneten teilchenförn-;gen feuerfesten Materialien ermöglichen die Erzielung von sehr guten Erosionsbeständigkeitseigenschaften, wobei jedoch eine Platte mit der Dichte und Zusammensetzung, weiche für die Oberflächenschicht gemäß der Erfindung vorgeschrieben ist im allgemeinen als eine Platte angesehen wird, weiche ungenügende Wärmeisolierungseigenschaften für eine innere Verschleißauskleidungsplatte für ein Zwischengefäß oder eine Gießpfanne liefert. Jedoch kann aufgrund der Anwesenheit der Rückseitenschrcht in der zweischichtigen Platte gemäß der Erfindung ein gutes Wärmeisolierungsvermögen den Platten erteilt werden, und zwar ohne jeglichen nachteiligen Effekt auf deren Erosionsbeständigkeit
Die guten Wärmeisolierungseigenschaften, die den Platten durch die Rückseitenschicht erteilt werden, stehen mit der relativ niedrigen Dichte der Rückseitenschicht in Beziehung. Eine Platte mit einer niedrigen Dichte, z. B. von 0,6 g/cm³, würde eine ungenügende Erosionsbeständigkeit aufweisen, selbst -venn sfc ein oder mehrere der feuerfesten Materialien, wie sie für die Oberflächenschicht oder Deckschicht der Platten gemäß der Erfindung angegeben sind, enthält.

Die Oberflächenschicht schützt die Rückseitenschicht vor dem direkten oder möglicherweise erosiven Kontakt mit der Stahlschmelze in dem Zwischengefäß, und da die Oberflächenschicht selbst gewisse Wärmeisolierungseigenschaften besitzt, bedeutet dies, daß selbst der Teil der Rückseitenschicht, der der Stahlschmelze am nächsten liegt, einer Temperatur unterworfen ist, die wesentlich niedriger als diejenige des geschmolzenen Stahls ist. Die Tatsache, daß die Rückseitenschicht auf diese Weise geschützt wird, ist besonders vorteilhaft insofern, als dies bedeutet, daß die Erfordernis hinsichtlich der Feuerfestigkeit weniger streng sind als für eine Schicht in Berührung mit der Stahlschmelze und daher nicht das Erfordernis hinsichtlich der Erösionsbeständigkeit hierfür besteht Infolgedessen können bestimmte verhältnismäßig billige Materialien in der Rückseitenschicht verwendet werden, welche in der Oberflächenschicht nicht annehmbar wären.

Beispiele für geeignete teilchenförmige feuerfeste Materialien für die Rückseitenschicht umfassen Siiici-Umdioxyd, z. B. Quarzsand und feuerfeste Silicate, wel-

ehe einfache Silicate, wie Olivin, oder komplexe Silicate, wie Aluminiumsilicate, sein können. Geeignete Aluminiumsilicate sind Mineralien oder regenerierte Materialien, ζ. B. Schamotte. Teilchenförmige feuerfeste Materialien von leichtem Gewicht können ebenfalls verwendet werden, z. B. expandierte Schamotte, Diatomeenerde, Flugaschenschwimmaterial, expandierter Perlit und calcinierte Reishülsen. Vorzugsweise sind die feuerfesten Fasern in der Rückseitenschicht Fasern aus CaI-ciumsilicat. Die Rückschicht enthält vorzugsweise organische Fasern, z. B. aus Papier. Vorzugsweise besteht jegliches organische Bindemittel in der Rückschicht aus Stärke und/oder einem oder mehreren Harzen, z. B. Phenolformaldehyd- und HarnstoflOrmaldehyd-Harzen. Irgendein anorganisches Bindemittel in der Rückschicht besteht vorzugsweise aus kolloidalem Kieselsäuresol, kolloidalem Aluminiumoxydsol, einem PhosphatbindemjttAJ sinSFT: h^vdfäuliichrr: Odcf feuerfesten ΖίΓΤΪίΠί oder einem bindenden Ton, z. B. Bindeton oder Bentonit.

Als teilchenförmiges kohlenstoffhaltiges Material in der Deck- oder Oberschicht wird Koks, Graphit, Kohleelektrodenabfall, Pech, Teer, Ruß, Holzkohlenpulver oder Anthrazitstaub bevorzugt. Das Bindemittel in der Deck- oder Oberschicht kann organisch und/oder anorganisch sein, und geeignete Bindemittel umfassen solche, wie sie in Verbindung mit der Rückschicht angegeben wurden. Im allgemeinen betrügt vorzugsweise die Menge des Binderni"eis in der Deck- oder Oberschicht weniger als diejenige in der Rückschicht. Eine Sinterhilfe, z. B. Borsäure, kann in die Deckschicht aufgenommen werden, um die Fähigkeit dieser Schicht zur Beständigkeit gegenüber Erosion und hohen Temperaturen zu erhöhen.

Die Platten gemäß der Erfindung werden vorzugsweise hergestellt, indem man eine Schicht aus den Bestandteilen für die Rückschicht in einer permeablen oder durchlässigen Form vorsieht, einen wäßrigen Brei der Bestandteile für die Deck- oder Oberschicht oberhalb der Schicht in der Form anordnet, den Brei durch die Schicht in der Form hindurch entwässert und die so gebildete zusammengesetzte Platte erhitzt, um sie zu trocknen und um das Bindemittel zu härten. Die Schicht in der Form, welche die Bestandteile für die Rückschicht umfaßt, kann in der Form durch Entwässerung in der Form eines wäßrigen Breies oder einer wäßrigen Aufschlämmung der Bestandteile für die Rückschicht gebildet werden, oder die Rückschicht kann eine vorgeformte zusammenhängende Schicht, z. B. eine Platte, sein, welche in die Form rtigebracht wird. Ein Flockungsmittel kann in die Aufschlämmung oder in die Aufschlämmungen einverleibt werden, um die Stabilität der Aufschlämmung zu erhöhen, und ein pH-Werteinstellungsmittel, wie z. B. Borsäure, kann der Aufschlämmung zugegeben werden, falls die übrigen Bestandteile der Aufschlämmung derartig sind, daß sie eine Einstellung des pH-Wertes der Aufschlämmung wünschenswert machen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des Beispiels näher erläutert

Beispiel

Die folgenden Bestandteile werden in den nachstehend angegebenen Prozentsätzen (bezogen auf Gewicht) zu einer ersten wäßrigen Aufschlämmung geformt:

Bestandteil

Vo

Quarzsand (Siliciumdioxydmch!)

Calciumsilicatfaser

Papierfasern

Phenolformaldehydharz

Harnstoff-Formaldehydharz

83
63
6,3
3,1
1,3

Die Aufschlämmung wurde in einer permeablen oder durchlässigen Form entwässert.

Die folgenden Bestandteile wurden in den nachstehend angegebenen Prozentsätzen (bezogen auf Gewicht) zu einer zweiten wäßrigen Aufschlämmung geformt.

Bestandteil

Magnesiumoxyd 89,3

Calciumsilicatfaser 5,4

Phenolformaldehydharz 2

Borsäure 2,5

Ausflockungsmittel 0.8

Die zweite Aufschlämmung wurde in der Form über und auch '!n den Seiten der durch Entwässerung der ersten Aufschlämmung erhaltenen Schicht eingeführt, und die zweite Aufschlämmung wurde durch die vorhergehend abgeschiedene Schicht hindurch entwässert. Die Masse in der Form wurde dann in Form eines feuchten zweischichtigen Steines oder einer zweischichtigen Platte, die das Material aus der zweiten Aufschlämmung auf der Oberseite und an den Seiten der aus der ersten Aufschlämmung gebildeten Schicht aufwies, entfernt, und diese Platte wurde dann erhitzt, um sie zu trocknen und um das Bindemittel zu härten. Die beiden Schichten hafteten gut aneinander, und die erste abgeschiedene Schicht, d.h. die Rückschicht, besaß eine Dichte von 0,8 g/cm³ und eine Dicke von 15 mm, und die zweite Schicht, d. h. die Ober- oder Deckschicht, besaß eine Dichte von 1,6 g/cm³ und eine Dicke von 15 mm.

Ein Zwischengefäß oder eine Gießpfanne mit einer Dauerauskleidung oder permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material in Angrenzung an deren Metallmantel wurde mit einer inneren Verschleißauskleidung ausgestattet, welche die vorstehend beschriebenen Platten umfaßte, wobei die Deck- oder Oberschicht als Stirn- oder Oberfläche in dem Gießtrichter oder in dem Zwischengefäß vorlag. Die Verschleißauskleidung zeigte ein gutes Verhalten beim Stranggießen von Stahl und ergab eine gute Wärmeisolierung mit einer ausreichenden Erosionsbeständigkeit, um ein Stranggießen während einer Dauer von 3,5 h zu überstehen.

Ein Wärmeisolierungstest wurde an einer der Platten ausgeführt, wobei festgestellt wurde, daß, wenn die Temperatur an der Oberseite der Deck- oder Oberschicht bei 1520°C gehalten wurde, die Temperatur an der Rückseite der Rückschicht nicht über 600⁰C am Ende während einer Betriebsdauer von 1 h anstieg.

Die Erfindung wird anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Zwischengefäß zur Verwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem Außenmetallmantel und einer Dauerauskleidung aus feuerfestem Material in Angrenzung an den Metallmantel und einer inneren Verschieißauskleidung. Die Auskleidung ist aus feuerfesten wärmeisolierenden Platten (vgl. F i g. 2) mit

	ti i ; jj
31 27 629 7	f ⁸ S
einer nach innen gerichteten erosionsbeständigen Schicht und einer stärker wärmeisolierenden Rück schicht gebildet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5
IO
IS
JO
15
30
IS
40
45
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55
60
65	I
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Claims

Patentansprüche:

1. Zwischengefäß zur Anwendung beim Stranggießen von Stahl mit einem äußeren Metallgehäuse, einer permanenten, an das Gehäuse anstoßenden Auskleidung aus einem feuerfesten Material und einer inneren Verschleißauskleidung aus feuerfesten wärmeisolierenden Platten, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Verschleißauskleidung aus zweischichtigen Platten besteht, die eine nach innen gerichtete, erosionsbeständige Schicht und eine stärker wärmeisolierende Rückseitenschicht besitzen, wobei aufgrund der durch die Rückseitenschicht gelieferten Wärmeisolierung die Temperatur an der an die permanente Auskleidung angrenzenden Fläche der Platte auf ein Maximum von 700⁼C, bestimmt am Ende von einer Stunde des Stranggießbetriebes, be^-enzt ist.

2. Feuerfe=ee wärmeisoiierende Platte zur Verwendung in einer inneren Verschleißauskleidung eines Zwischengefäßes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte zweischichtig ist und

(i) eine erosionsbeständige Oberflächenschicht mit einer Dichte von 1,2 bis 1,8 g/cm³,
mit einer an sich bekannten Zusammensetzung aus 60 bis 95 Gew.-% insgesamt aus einem oder mehreren teilchenförmigen feuerfesten Materialien, ausgewählt aus Chrom», Aluminiumoxid, Zirkonoxid, aluminiumoxidreichen Aluminosilikaten und Magnesiumoxid,
0,5 bis 15 Gew. % feuerfester Fasern.
0 bis 3 Gew.-% organischer l-.-^ern,
0 bis 20Gew.-°/o eines teilchenförmigen kohlenstoffhaltigen Materials und
einem Bindemittel, wobei die Gesamtmenge des organischen Materials 4,5 Gew.-% nicht überschreitet und die Gesamtmenge eines anorganischen Binders 20 Gew.-% nicht übersteigt, und

(ii) innig mit der Oberflächenschicht verbunden eine Rückseitenschicht mit einer Dichte von OJ bis 1,0 g/cm¹ aus

60 bis 95 Gew.-% eines teilchenförmigen feuerfesten Materials.

0 bis 30 Gew.-% an feuerfesten Fasern,
0 bis 10 Gew.-% an organischen Fasern, wobei das Gesamtgewicht der vorhandenen Fasern mindestens 2% betragt, und
einem Binder, wobei die Menge des organischen Binders 10 Gew.-% nicht überschreitet und die Menge des anorganischen Binders 10 Gew.-% nicht überschreitet.