DE1908116C3 - Korundstampfmasse für die Zustellung von Vakuuminduktionsöfen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste Zu- riumoxid ist jedoch gegenüber Schlacken besondere

stellung fttr Vakuumtnduktionsöfen, insbesondere anfällig. Es werden nredrigschmelzende EutekÜka ge-

solche Öfen dieser Art, die für die Herstellung von bildet, die zum vorzeitigen Ausfall des Ofens führen

Reinnickel, Nickelbasislegierungen und Kupfer-Nickel- können. Ebenso ist der Cslciumoxidtiegei besonders

Legierungen Verwendung finden. Durch die erfin- 5 anfällig gegen Temperaturwechselbelastung,

dungsmäßige Zusammensetzung der Stampfmasse soll Eine gute Beständigkeit unter Vakuum bat AIu-

die Betriebssicherheit der genannten öfen erhöht und miniumoxid. Die Verwendung von AIgO₃ in der r-euer-

die Herstellung von Metallen und Legierungen größe- festtechnik hat große Bedeutung. Al₈O, wird mn einer

rer Reinheit ermöglicht werden. Vielzahl anderer Oxide gemischt und m Form von

Induktives Schmelzen gewinnt steigende Bedeutung to Steinen und Stampfmassen verarbeitet,

auf sämtlichen Schmelz- und Gießgebieten. Dabei Eine typische Al₈O₃-haltige Stampfmasse ist die

werden immer größere öfen gebaut und geplant. Mischung von 80% AI₂O₃ mit 20 /₀ Ton. Diese

Während der technische Aufbau der Ofenanlagen Stampfmasse wird mit 5% Wasser angefeuchtet und

weitgehend gelöst ist, bereitet die feuerfeste Zustellung zur Herstellung einer Vielzahl von feuerfesten Aus-

je nach Ofengröße und in Abhängigkeit vom Legie- 15 kleidungen angewandt,

rungsprogramm beträchtliche Schwierigkeiten. Beim Einsatz dieser Masse in Induktionsöfen ist

Temperaturwechselbelastungen, SchlackenangrifT, es sehr nachteilig, daß eine rißfreie Stampfung nur Eindringen von Oxiden in die Stampfmasse, Über- dann zu erzielen i>>t, wenn über mindestens 48 Stunden temperatur können zum Durchbruch eines . Ofens langsam getrocknet wird. Ein weiterer Nachteil beführen, ao steht darin, daß die erwünschte pulverförmige Zone,

Wird ein Induktionsofen zusätzlich unter vermin- die Metalldurchbrüche abdichtet, nicht entsteht und dertem Druck betrieben, so ergeben sich weitere zu- somit schon zu Beginn des Schmelzens Durchbruchsätzliche Beanspruchungen durch verstärkte Reak- gefahr besteht. Ähnliche Nachteile zeigt die Verwentionen zwischen Bestandteilen der Schmelze und der dung von Korund mit Aluminiumoxidhydroxid als feuerfesten Auskleidung. 25 Feuerfestbinder und gegebenenfalls anderen Zusätzen

Feuerfeste Baustoffe können Gewichtsverluste zwi- als Bindemittel (deutsche Auslegeschrift 1 112 441).

sehen 6 und 16°/„ erleiden, wenn sie mehrere Stunden Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vor-

einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule bei 1600°C stehend erwähnten Nachteile auszuschließen. Dies

ausgesetzt sind. wird dadurch erreicht, daß eine Korundstampfmasse

Stand der Technik ist es heute diese Öfen mit saurer 30 für der Herstellung von Reinnickel, Nickelbasis- und

oder basischer Zustellung auszukleiden. Kupfer-Nickel-Legierungen dienende Vakuuminduk-

Die sauren Stampfmassen bestehen aus SiO₂. Die tionsöfen verwendet wird, die dadurch gekennzeichnet

basischen Massen enthalten als Basis MgO oder CaO ist, daß sie aus reinem geschmolzenem Elektrokorund

mit möglichen Zusätzen an Al₂O₃ und Minerali- mit mindestens 99,6°/o AI₂O₁, und einem Zusatz von

satoren. 35 3 bis 6% MgO gleicher Körnung besteht, praktisch

In Vakuumöfen ist die Verwendung einer SiO₂- frei von SiO₂, CaO, Fe₂O₃ und anderen Zusätzen, wie

haltigen Stampfmasse nicht möglich. Das Desoxy- ζ. B. Sintermittelanteilen aus TiO₂, Vanadinoxid oder

dationspotential von Kohlenstoff unter Vakuum ist Borsäure ist und folgendes Korngrößenspektrum be-

io groß, daß Siliziumoxid durch Kohlenstoff zu Koh- sitzt:

lenmonoxid und Silizium reduziert wird Die Verwen- 40 _{n fejs lg0/ def Körnung bis 0},07 mm

dung von Magnesiumoxidfegeln unter Vakuum bnngt ., _bis ^_{0 der Körnung grö}ß_er als 0,07 bis 0,1 mm

ebenfalls erhebliche Nachteite. Magnesium hat einen _{9 bjs 15}, _{der Körn ößer als Ql bis} „ _{2 mm}

hohen Dampfdruck wodurch unter Vakuum die Reak- _{1Q bjs 16}„ _{def Körnun}* *_{roßer a},_{s Q2 bis} „ _{5 mm}

tion von MgO mit dem in der Schmelze enthaltenen C _{g bjs ]2}„(° _{der Körnun}| jj_{rößer a|s 05 bis lQ mm}

begünstigt wird. 45 _{10 bis 16}„_{/o der} Körnung größer als 1,0 bis 2,0 mm

«ei der KeaKtion _{22 bjs 32O/o der Körnung größer als 20} bis 4,0 mm

[MgO] + [C] -* (Mg Dampf) -J- (CO) ? bis 7°/₀ der Körnung größer als 4,0 bis 8,0 mm

erfolgt während der Vakuumbehandlung eine uner- Bei der Verwendung eines körnigen Korunds mit zu wünschte Sauerstoff nachlieferung, die bei längerdauern- 50 hohen Verunreinigungen und einem Zusatz von Border Behandlung zum Ansteigen des [O] im Metall säure als Sintermittel zeigte es sich, daß das Metall führt. Bei hohen Anforderungen an Reinheitsgrad durch die Poren der Masse tief eindrang und bis zur und physikalische Eigenschaften der Legierung kann Spule des Ofens durchlief. Eine weitere Schwierigkeit dies zum Ausschuß führen. war das starke Durchsintern der Stampfmasse. Die

Bei Schmelzen von Reinnickel, Nickelbasislegierun- 55 Haltbarkeit dieser Tiegel war so gering, daß an eine

gen und Kupfer-Nickel-Legierungen konnte festge- Verwendung in der Praxis nicht gedacht werden

stellt werden, daß Magnesiumoxid als feuerfester konnte.

Baustoff für die Zustellung von Vakuuminduktions- Erst beim erfindungsgemäßen Einsatz eines ge-

öfen ungeeignet ist. Die Haltbarkeit des Tiegels war schmolzenen, reinen, weißen Elektrokorunds mit

so gering, daß eine Anwendung von Magnesiumoxid 60 99,6 °/₀ AIjO₃, einem Zusatz von 3 bis 6% MgO und

für die vorstehend genannten Legierungen wirtschaft- einer Körnung in den oben angegebenen Bereichen

lieh nicht tragbar ist. Die Ursache des Versagens von konnte eine Stampfmasse aufgebaut werden, die allen

Magnesiumoxid bei Nickel und Kupfer-Nickel-Legie- Anforderungen des großen Vakuuminduktionsofens

rungen besteht darin, daß das fehlende Eisenoxid keine gerecht wurde.

Sinterung der Kontaktzone Metall-Stampfmasse ent- 65 Es ergab sich, daß der Körnungsaufbau von beson-

stehen läßt. derer Wichtigkeit war. Fein- und Grobanteil mußten

Die Verwendung von Calciumoxid wäre auf Grund sorgfältig aufeinander abgestimmt werden,

der guten chemischen Beständigkeit ideal. Das CaU Eine besonders gute Stampfmasse wurde erhalten,

wenn man eine Körnung von 15°/_B = 0,07 mm, 10% >0,07 bis 0,1 mm, Π °/₀ >0,l bis 0,2 mm, Π % >0,2 bis 0,5 mm, 10°/„ >0,5 bis I₁O mm, 13°/_O >l,0 bis 2,0 mm, 25 »/„ >2,0 bis 4,0 mm, 5% >4,0 bis S₁O mm wählte.

Neben der richtigen chemischen Zusammensetzung und dem Kornaufbau ist die gleichmäßige Verteilung der Körnungen auch innerhalb der bereits gestampften Masse zur Erzielung des optimalen Effektes von Bedeutung. Um dies zu gewährleisten, wird am besten die Stampfmasse trocken hinter den im Ofen angebrachten Sinterzylinder eingefüllt und durch geeignete Maßnahmen darauf geachtet, daß beim Einfüllen kiine Entmischung eintritt. Die hürbei übliche Arbeitsweise ist die Verwendung eines Trichters mit Einfüllrohr um ta den freien Fall zu vermeiden.

Die Verdichtung kann je nach Möglichkeit durch lagenweises Stampfen mit Handgeräten erfolgen. Bessere Erfolge werden bei Verwendung pneumatisch oder elektromotorisch betriebener Einrüttelgeräte er- ao reicht.

Die Sinterung kann in üblicher Arbeitsweise erfolgen, indem der Ofen mit kaltem Einsatz angefahren wird. Das flüssige Einfüllen von Metall in den auf 900⁰C vorgeheizten Ofen hat sich besonders bewährt, as Korund hat gegenüber Magnesit eine niedrige Wärmeausdehnung und ist unempfindlicher gegen Temperaturwcchsel.

Mit der erfmdüngsgemäßen Stampfmasse konnten Induktionsofentiegel mit über 10 Tonnen Fassungsvermögen, die unter Vakuum Betrieben wurden, mit großem Erfolg zugestellt werden Insbesondere bei der Herstellung von Nickel und Kupfer-Nickel-Legierungen zeigte sich lOfache Haltbarkeit gegenüber Magnesiumoxidzustellungen.

Die Qualität der erzeugten Legierungen zeigte ebenfalls erhebliche Verbesserungen. Weichmagnetische Werkstoffe auf der Basis Nickel—Eisen, die im erfindin:smäßigen Korundtugel hergestellt wurden, hatten gegenübsr solchen, die im Magnesittiegel hergestellt wurden, mehr als eine 3f ache Verbesserung der Magnetwerte.

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Korundstampfmasse für die Zustellung von Vakuuminduktionsöfen, insbesondere for die Herstellung von Reinnickel, Nickelbasis- und Kupfer* Nickel-Legierungen dienenden Vakuumraduktiunsöfen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus reinem geschmolzenem Elektrotorund mit mindestens 99,6°/₀ Al₈O₉ und einem Zusatz von 3 bis 6% MgO gleicher Korngröße besteht, die Stampfmasse praktisch frei von SiO₈, CaO, FeO und irgendwelche Zusätzen, wie Bindemitteln, Sintermittelanteilen od. dgl., ist und folgendes Korngrößenspektrum besitzt:

12 bis

7 bis
9 bis

10 bis

8 bis
10 bis
22 bis

3 bis

18°/o
13%

15%
16%
12%
16%
32%
7%

bis 0,07 mm größer als 0,07 bis 0,1 mm

größer als 0,1 bis 0,2 mm größer als 0,2 bis 0,5 mm größer als 0,5 bis 1,0 mm größer als 1,0 bis 2,0 mm größer als 2,0 bis 4,0 mm größer als 4,0 bis 8,0 mm

2. Stampfmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korund mit 3 bis 6% MgO-Zusatz folgendes Korngrößenspektrum besitzt:

15%

10%
11%

11%

10%

13%

25%

5%

bis 0,07
größer als 0,07
größer als 0,1
größer als 0,2
größer als 0,5
größer als 1,0
größer als 2,0
größer als 4,0

mm

bis 0,1 mm bis 0,2 mm bis 0,5 mm bis 1,0 mm bis 2,0 mm bis 4,0 mm bis 8,0 mm

3. Stampfmasse nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Korngrößen auch nach dem Einstampfen in allen Teilen der Masse gleichmäßig miteinander vermischt sind.